骨组织工程多孔支

（3）合成可降解高分子材料。常用的可降解合成高分子材 料有聚乳酸[poly（lactic acid）,PLA],聚乙醇酸 [poly(glycolic acid),PGA],聚己内酯(polycaprolactam, PCL)等。这类材料的降解产物可在体内代谢排除，对机体 无害，可塑性较好。 （4）合成可降解无机材料。常用的主要有磷酸钙水泥 (calcium phosphate cement,CPC)，羟基磷灰石 (hydroxyapatite,HA),磷酸三钙( tricalcium phosphate, TCP),生物活性陶瓷如生物活性玻璃陶瓷( biological activity ceramic glass,BCG),细胞外基质陶瓷类材料等。 （5）复合材料。如:聚乳酸－羟基磷灰
骨组织工程多孔支架材料 性质及制备
班级 ：生物医学工程
姓名 ：徐正江
主要内容
√组织工程支架材料 √列举一种骨支架设计与制备技术 √结论



scaffold
种子细胞、可降解的支架材料以及细胞生长调节因 子并称为组织工程的三大基本要素。
组织工程学的核心是 构建细胞与生物材料的三维空间复合体。 为了使细胞增殖和分化，需要提供一个由生 物材料所构成的细胞支架，支架材料相当于 人工细胞外基质。细胞支架应具有良好的生 物相容性和细胞亲和性，具有一定的机械强 度和生物降解吸收速度及特定的三维多孔结 构和可塑性，只有这样才能使细胞在支架中 获取营养、进行气体交换和排出代谢废物， 满足细胞正常的新陈代谢，构建出新的组织 器官。
结论

mg63细胞和MC3T3-E1细胞在IDPPSs上 培养时增殖较快，由于该材料具有高孔隙率和 3D-多孔结构，适合细胞生长。IDPPSs能上 调转录几种生长因子基因和ECM基因，包括 BMP2，BMP6，BMP7的BGN，从而导致更 快的细胞生长。 IDPPS可能更可能采用的工 业制造和3-D细胞的扩增在组织工程技术在未 来的应用程序 。
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检测与表征
Cell proliferation rates as measured by Alamar blue assay on porous PHBV scaffolds containing different concentrations of icariin (wt/wt): 0% and 0.1% respectively. NC represents the cells did not contact with scaffolds, and C represents the cells did contact with scaffolds. (Error bars represent mean ± SD, n = 6. Student's t-test was used to compare the data from the experimental and control group. ⋆: p b 0.05, ⋆⋆: p b 0.01, ⋆⋆⋆: p b 0.001).
制备淫羊藿/PHBV复合支架
实验材料：
聚（ 3 - 羟基丁酸酯 - 共-3 - 羟基戊酸酯） （ PHBV ）从天安生物材料有限公司购买； 淫羊藿苷（纯度> 98 ％ ） ，分离出中药 淫羊藿药材，南京泽朗医药公司购买。
实验步骤
本实验采用溶剂浇铸和盐浸技术相结合制备淫羊藿/PHBV 多孔支架

1. 将淫羊藿溶解于DMSP(二甲基亚砜)中分别制0 mg/ml, 12.5 mg/ml, 17.5 mg/ml, 25 mg/ml and 50 mg/ml淫羊藿溶液 2.将 2.5g筛分的氯化钠（NaCl，200-300微米，达茂旗化学试剂， 中国）与0.25gPHBV混合均匀 3.分别将10ul淫羊藿溶液（ 0 mg/ml, 12.5 mg/ml, 17.5 mg/ml, 25 mg/ml and 50 mg/ml）和PHBV/NaCl混合置于65°C 1ml 氯仿溶 液中制得含有淫羊藿质量百分数为0%, 0.05%, 0.07%, 0.1% and 0.2%的溶液,然后将溶剂在室温下逐渐蒸发超过24小时 .
组织工程支架材料主要包括：

（1）天然可降解高分子材料。如胶原（collagen）， 其本身就是天然骨的组织成分。壳聚糖（chitosan）， 是甲壳素的衍生物。还有明胶、琼脂、葡聚糖、透明质 酸。降解产物易被机体吸收，但强度和加工性能较差， 降解速度无法调节。 （2）天然可降解无机材料。例如珊瑚是天然动物的骨 骼，其中99％是磷酸钙。再如，珊瑚羟基磷灰石 （CHA）。它们都具有天然珊瑚的多孔结构，有较好的 孔隙率。能和靶细胞很好的黏附，而不影响增殖、分化、 成骨。但加工困难。
实验结果表明：细胞在含有0.1%淫羊藿/PHBV复合支架 上增值分化速率最快
为了研究是否MG-63细胞增殖是由淫羊藿苷诱导生长因子的转录改变 基因或基因编码细胞外基质蛋白引起的，所以对mRNA水平的一系PS培养的MG-63细胞，与PHBV膜和多孔 PHBV支架培养的MG-63细胞相比BMP2，BMP6和BMP7 mRNA三 个骨生长因子基因表达水平升高的。虽然TGF-β1对骨形成的作用仍 然是难以捉摸的，据报道说，由于IDPPS引起的低水平的TGF-β1是 有利于成骨细胞的增殖。综上所述，IDPPS 通过刺激关键BMP基因 和ECM基因，如BMP2，BMP6，BMP7 ，BGN，促进细胞增殖。 此外，3-D结构的IDPPSs抑制TGF-β1和Col-I，这可以确保成骨细胞 维持快速增长。
4）高的表面积、合适的表面理化性质和良好的细胞界面 关系，以利于细胞黏附、增殖、分化以及负载生长因子等 生物信号分子；
5）与植入部位组织的力学性能相匹配的结构强度，以 在体内生物力学微环境中保持结构稳定性和完整性，并 为植入细胞提高合适的微应力环境
6）便于加工成理想的二维或三维结构，可以获得所需 的组织或器官形状，易于重复制作，而且移植到体内后 能保持原有形状。
淫羊藿/PHBV复合支架（ IDPPSs ）的 制备
PHBV即新型生物高分子3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物，分 子式如下：
以PHBV为基体，以淀粉等各类无机物纤维素纤维为增强 体 或填充物，可以制得性能各异的生物可降解的复合材料，以 满足不同场合的使用要求。在骨折手术中，它可以充当骨骼 间的承托物。随着骨骼的愈合，它也会逐渐自行分解。 淫羊藿草（淫羊藿）是常用于治疗骨质疏松症的中国传统医学（中医）物， 长期以来淫羊藿就是临床重要的强肾壮骨中药之一，现代研究已证实淫羊藿 生物活性物质具有促进成骨细胞增殖分化的作用
组织工程学所需的理想支架材料需要满足以下要求:
1）良好的生物相容性使细胞可黏附和增殖，无明显的细胞毒性、 炎症反应和免疫排斥，不会因邻近组织的排异反应而影响新组织 的功能； 2）可降解性及合适的降解速率，当移植的细胞或组织在受体内 存活时，支架材料可自行降解，降解吸收速率能与细胞、组织 生长速率相匹配； 3）合适的孔尺寸、高的孔隙率和相连通的孔形态，以利于大量细 胞的种植、细胞和组织的生长、细胞外基质的形成、氧气和营养 的传输、代谢物的排泄以及血管和神经的内长入；
5. 将固体标本在置于双蒸水烧杯中沉浸三天，并轻轻搅拌 。在此期间，每6小时换一次双蒸水，直到无氯离子。将制备的支架干 燥24小时，然后将其存储以供进一步使用。 6. MG-63和MC3T3-E1细胞株均购自上海科学研究所，中国科学院细胞 资源中心生物科学,将其先进行原代培养，然后将其传代培养接种到不同 的支架材料上（如下图）