简介:摘要目的制备不同硅酸镁锂浓度的水凝胶支架,并比较不同浓度硅酸镁锂的促成骨性能。方法在明胶/海藻酸钠水凝胶中按质量百分比为0%、1%、2%、3%加入硅酸镁锂,分别为T0、T1、T2、T3组,测定各组的压缩模量和24 h浸提液的离子含量。体外实验使用各组浸提液培养基及普通培养基(空白组)(n=3)培养骨髓间充质干细胞(BMSCs),测定培养7 d后成骨基因Runt相关转录因子2(Runx2)、碱性磷酸酶(ALP)、Ⅰ型胶原的表达。体内实验将支架植入大鼠股骨髁缺损处,并设置不植入支架的空白组(n=3),应用苏木精-伊红(HE)染色和免疫组织化学染色观察各组的成骨修复情况。结果T2组的压缩模量为(139.05±6.43)kPa,显著高于T0、T1、T3组[(68.83±3.76)、(101.18±3.68)、(125.40±3.28)kPa],差异均有统计学意义(P<0.05)。T2组24 h浸提液的锂、镁、硅离子含量分别为(0.031±0.005)、(3.047±0.551)、(5.243±0.785)μg/mL,与T3组比较差异无统计学意义(P>0.05);但均大于T1组,差异有统计学意义(P<0.05)。体外实验结果显示:T2组Runx2、ALP、Ⅰ型胶原的表达分别为1.59±0.11、2.02±0.08、1.06±0.17,均高于其他各组,差异均有统计学意义(P<0.05)。HE染色发现植入的水凝胶与组织结合紧密。免疫组织化学染色显示T2组的Runx2及骨钙素阳性细胞数量明显多于其他组。结论硅酸镁锂水凝胶具有理想的生物相容性,能缓释硅酸镁锂分解离子,促进BMSCs成骨分化,在体内可促进骨缺损的修复,且硅酸镁锂浓度为2%时效果最佳。
简介:摘要目的应用3D生物打印技术制备明胶/海藻酸钠/硅酸镁锂复合水凝胶负载骨髓间充质干细胞(BMSCs)的仿生活性组织工程支架,探讨3D生物打印对含BMSCs水凝胶支架的成骨分化作用。方法常规提取2周龄SD大鼠BMSCs并用流式细胞术鉴定,将明胶、海藻酸钠、硅酸镁锂混合,加入BMSCs后应用3D生物打印技术制备含细胞的复合水凝胶支架,应用注模法制备含细胞的非打印支架。体外实验中根据是否打印分为含细胞打印组和含细胞非打印组,每组制备12个样品,并设置单纯细胞对照组。通过扫描电镜观察复合水凝胶内部结构,冻干法测定支架膨胀率和含水量。在培养3 d后用鬼笔环肽染色观察支架内细胞活性,分别于培养1,3,7 d后进行细胞增殖与毒性检测(CCK-8)实验测定吸光度值确定细胞增殖情况和培养7,14 d后使用RT-PCR检测成骨细胞特异性转录因子(Osterix)、骨钙素(OCN)、Ⅰ型胶原等成骨相关基因表达。体内实验根据是否打印及是否含有细胞分四组:含细胞打印植入组、含细胞非打印植入组、不含细胞打印植入组、不含细胞非打印植入组,每组支架制备9个样品。将四组支架分别植入36只8周龄SD大鼠臀后侧肌袋,左右随机,术后2,4,8周取材分别拍摄X线片,并对8周取材组织进行HE及Masson染色观察成骨分化情况。结果流式细胞术鉴定细胞为BMSCs。水凝胶内部孔隙明显,细胞在孔隙内可自由伸展。含细胞打印组的支架膨胀率为(1 039.37±30.66)%,支架含水量为(91.21±0.26)%,与含细胞非打印组的支架膨胀率[(1 032.38±35.05)%]和支架含水量[(91.16±0.28)%]比较,差异无统计学意义(P>0.05)。在体外培养3 d水凝胶内细胞生长状态良好。体外培养1 d,各组吸光度值差异无统计学意义(P>0.05);培养3 d时,含细胞打印组和含细胞非打印组吸光度值差异无统计学意义(P>0.05),但均高于单纯细胞对照组(P<0.05);培养7 d后,含细胞打印组吸光度值(2.72±0.17)高于含细胞非打印组(2.35±0.11)(P<0.05),且均高于单纯细胞对照组(1.95±0.12)(P<0.05)。体外培养7 d,含细胞打印组和含细胞非打印组的成骨分化相关基因表达量差异无统计学意义(P>0.05),但均高于单纯细胞对照组(P<0.05);体外培养14 d后,含细胞打印组的基因表达量[Osterix(1.650±0.095)、OCN(2.725±0.091)、Ⅰ型胶原(2.024±0.091)]均高于含细胞非打印组[Osterix(1.369±0.114)、OCN(2.174±0.198)、Ⅰ型胶原(1.617±0.082)]和单纯细胞对照组[Osterix(1.031±0.094)、OCN(1.116±0.092)、Ⅰ型胶原(0.736±0.140)](P<0.05)。体内植入2周,各组X线片灰度值差异无统计学意义(P>0.05);体内植入4周和8周,含细胞打印植入组和含细胞非打印植入组X线片灰度值高于不含细胞打印植入组和不含细胞非打印植入组(P<0.01);体内植入8周,HE染色显示载细胞支架不同程度降解并且与细胞相互浸入,Masson染色可见不同程度的胶原生成。结论复合水凝胶支架可为BMSCs生长提供良好的三维环境,3D生物打印可促进BMSCs在水凝胶支架内增殖和成骨分化;负载BMSCs的生物支架在体内可缓慢降解,具有较好的异位成骨能力。
简介:摘要目的观察钛合金片(简称钛片)表面沟槽化修饰对成纤维细胞黏附、增殖及分化的影响,研究成纤维细胞在不同沟脊宽度(简称脊宽)钛片表面的生物学特点。方法制备脊宽分别为50、80、100、150和200 μm的沟槽化修饰钛片,5个实验组沟宽均为50 μm,沟深均为10 μm;无沟槽的钛片作为对照组。将成纤维细胞接种各组钛片后,于不同时间通过扫描电镜(SEM)观察细胞的黏附状态,采用细胞增殖活性检测(CCK-8)和细胞免疫荧光染色检测细胞的增殖情况,通过黏着斑蛋白染色观察沟脊宽度对细胞黏附部位的影响,通过免疫荧光观察沟脊宽度对α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达的作用。结果SEM显示接种48 h后,细胞黏附于钛片的沟脊部位;脊宽较小组(50~150 μm),细胞形态细长,并沿沟脊方向延伸生长。CCK-8提示不同脊宽对细胞增殖无显著影响,6组间差异无统计学意义(P>0.05)。细胞荧光染色显示细胞可顺沟脊方向有序排列,其中50 μm组细胞长轴与沟脊的延伸方向一致性最好,6组间差异有统计学意义(P<0.05)。黏着斑蛋白荧光染色检测发现细胞黏着斑蛋白分泌集中于沟脊部位,半定量分析显示50 μm组黏着斑蛋白分泌最多,6组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。α-SMA检测结果显示脊宽对成纤维细胞的成肌分化有调节作用,其中50 μm组α-SMA表达最强,6组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论钛片表面沟脊修饰可对成纤维细胞的排列、黏附和成肌分化产生影响。当脊宽50 μm时,细胞排列极性更强、黏附相关蛋白分泌更多、成肌分化趋势更显著。
简介:摘要目的构建负载骨髓间充质干细胞(BMSCs)的明胶/海藻酸钠/硅酸镁锂水凝胶膜板,研究其体外矿化性能及体内异位成骨能力。方法从2周龄SD大鼠(SD大鼠均购自空军军医大学实验动物中心)骨髓中提取BMSCs并用流式细胞术鉴定,设置实验组T1、T2、T3水凝胶分别混合P3代BMSCs,终细胞浓度分别为1×108/L、1×109/L、1×1010/L,对照组C不混合细胞。在1、3、7 d用钙黄绿素-AM/碘化丙锭染色检测细胞的存活率,7、14、21 d茜素红染色观察各组的矿化以及实时荧光定量聚合酶链反应检测成骨相关基因的表达。体内实验将4组水凝胶分别植入18只8周龄SD大鼠臀后侧肌袋内,术后1、2、4周取材,组织学观察成骨效果。两组数据组间比较采用t检验,多组数据组间比较采用方差分析。结果流式鉴定细胞是BMSCs,并且在水凝胶中7 d存活率可达(92.43±0.73)%。体外培养14 d后实验组矿化结节的数量逐渐增多且T3[(211.33±17.16)个]高于T2[(56.67±7.64)个]和T1[(28.33±3.51)个],差异有统计学意义(F=239.234,P<0.05),而对照组并无矿化结节的生成;7 d各组较高表达成骨相关转录因子基因而14 d高表达碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OCN)基因。体内研究结果显示实验组2周开始形成软骨细胞囊泡、成骨细胞等,而对照组无成骨分化倾向。结论明胶/海藻酸钠/硅酸镁锂水凝胶具有良好的细胞相容性,可作为BMSCs三维培养的载体材料,复合水凝胶混合的BMSCs具有良好的矿化能力,在体内具有较好的异位成骨能力。
简介:摘要目的探讨数字化骨科技术在脊柱肿瘤手术设计中的指导意义以及3D打印人工椎体临床初步应用效果。方法回顾性分析2018年6月至2019年6月南方医科大学深圳医院骨科中心将3D打印人工椎体植入2例脊柱肿瘤患者的临床资料。男,32岁,颈椎神经鞘瘤;女,27岁,腰椎骨巨细胞瘤。通过Mimics软件三维重建肿瘤及周围解剖关系,规划手术设计,模拟截骨范围,3D打印疾病模型及手术导板,并个体化设计相匹配的金属人工椎体,包括钛合金椎体直径、孔隙率及重建固定方式。按照术前计划完成病灶切除和假体植入脊柱完成重建。术后定期观察患者颈或腰椎活动功能、肿瘤复发情况及脊柱重建稳定性。结果2例患者均顺利按计划完成手术,分别获得21、13个月随访,术后影像学资料显示3D打印人工椎体与周围椎体匹配良好,重建稳定未见松动及周围骨溶解,肿瘤切除完整未复发,颈、腰椎活动良好。结论数字化骨科技术在脊柱肿瘤治疗中可给予精准化指导,3D打印金属人工椎体设计需结合局部生理解剖个性化设计,其临床应用为脊柱肿瘤切除和脊柱重建提供了一种新方案。
简介:摘要新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)的爆发已被世界卫生组织(WHO)宣布为国际关注的突发公共卫生事件。由于该病毒具有较强的传染性,已在中国多个地区流行。到目前为止,已有多个国家报告了新型冠状病毒(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2,SARS-CoV-2)感染病例,全球流行成为大概率事件。笔者系统地收集整理了全国多地抗疫一线在智能医学应用方面的经验,并结合目前国内外关于抗击新冠肺炎疫情防控原则的最新文献和循证医学证据,制订本专家共识,重点介绍在新冠肺炎疫情防控期间,智能医学在预防、预警、监控、隔离、治疗等方面的应用,为新冠肺炎的防控及治疗提供参考。