目的:探讨复合硫化铜（CuS）/氧化石墨烯（GO）纳米片的聚乙烯醇（PVA）/羧甲基纤维素钠（CMC）仿生骨膜作为新型血管化骨组织工程薄膜材料的可行性。方法:将GO与CuS/GO纳米片分别复合PVA/CMC基底薄膜后，设为PVA/CMC/GO组、PVA/CMC/CuS/GO组，通过扫描电子显微镜与能谱仪观察并分析骨膜材料的微观结构与组成，另外设立PVA/CMC组（仅有PVA/CMC基底薄膜）与空白对照组（无材料）。在体外细胞水平上通过细胞增殖毒性检测（CCK-8）（分别检测CuS/GO纳米片浓度为0、50、100、200、400、800 μg/mL的PVA/CMC/CuS/GO薄膜）、活/死细胞染色、溶血实验评价生物相容性；细胞迁移和成管实验评价材料成血管作用；碱性磷酸酶（ALP）与茜素红染色评估成骨分化作用；免疫荧光染色与实时荧光定量聚合酶链反应（RT-qPCR）检测成骨相关基因的表达；细菌平板计数法与抑菌圈法评估骨膜抗菌作用。结果:PVA/CMC/GO组和PVA/CMC/CuS/GO组的骨膜材料基底薄膜表面光滑平整，复合薄膜表面呈不规则片状凸起。生物安全性实验显示浓度为100 μg/mL CuS/GO纳米片的复合薄膜材料具有良好的生物相容性。体外成血管分化实验提示PVA/CMC/CuS/GO组的HUVEC细胞迁移率均显著优于其他3组，差异均有统计学意义（ P< 0.001）；PVA/CMC/CuS/GO组的细胞成管面积与长度均显著优于其他3组，差异均有统计学意义（ P< 0.001）。体外成骨分化实验显示PVA/CMC/CuS/GO组的MC3T3-E1细胞的ALP与茜素红染色定量分析均显著优于其他3组，差异均有统计学意义（ P<0.001）；此外PVA/CMC/CuS/GO组免疫荧光染色ALP与Ⅰ型胶原的荧光强度，RT-qPCR成骨基因ALP、BMP-2、骨钙素、骨桥蛋白的表达水平均显著高于其他3组，差异均有统计学意义（ P<0.001）。抗菌实验显示PVA/CMC/CuS/GO组对不同细菌的抑制作用与抑菌圈直径均显著大于其他3组，差异均有统计学意义（ P<0.001）。 结论:复合GO与CuS/GO纳米片的PVA/CMC薄膜材料兼具理想的生物相容性与抗菌性能，可促进体外成血管与成骨分化，尤其是具有成血管成骨耦合功能的PVA/CMC/CuS/GO抗菌骨膜材料，有望为感染性骨缺损的临床治疗提供新策略。

背景:聚偏氟乙烯具有压电性能、良好的生物相容性和无毒性,使其成为骨膜修复合适的候选材料.目的:评价掺锌镁离子静电纺丝聚偏氟乙烯压电仿生骨膜的体外细胞毒性.方法:采用静电纺丝技术分别制备纯聚偏氟乙烯、掺锌离子聚偏氟乙烯、掺镁离子聚偏氟乙烯、掺锌镁离子聚偏氟乙烯压电仿生骨膜,依次命名为PVDF、PVDF-Zn、PVDF-Mg和PVDF-Zn-Mg,其中锌、镁离子的质量分数均为1%.将成骨细胞、血管内皮细胞分别与4组仿生骨膜共培养,通过碱性磷酸酶染色、CD31免疫荧光染色、扫描电镜观察与CCK-8法检测仿生骨膜的细胞相容性.结果与结论:①成骨细胞:培养7 d的碱性磷酸酶染色显示,PVDF-Zn组碱性磷酸酶分泌多于其他3组.扫描电镜下可见,培养1 d时,细胞在PVDF-Mg和PVDF-Zn-Mg仿生骨膜表面得到了一定的铺展,伪足向四周伸展;到3 d时,各组细胞边缘向材料伸出伪足;到第5,7天时,细胞铺展充分、生长形态良好且牢牢地覆盖在纤维表面,细胞伪足向四周及纤维空隙中伸展.CCK-8检测显示,随着时间的推移,各组仿生骨膜上的细胞增殖呈上升趋势,培养1,3,5,7 d的细胞相对增殖率均≥75%,细胞毒性≤1级.②血管内皮细胞:培养3 d的CD31免疫荧光染色显示,细胞在各组仿生骨膜上良好地黏附和铺展,彼此连接,其中PVDF-Zn-Mg组细胞数量多于其他3组.扫描电镜下可见,培养1,3 d时,细胞开始黏附在各组纤维表面;到5 d时,细胞在纤维表面均铺展良好并伸出明显的伪足;到7 d时,PVDF-Mg、PVDF-Zn-Mg仿生骨膜上的细胞呈复层生长,并伸展伪足至纤维空隙内.CCK-8检测显示,随着时间推移,各组仿生骨膜上的细胞增殖呈下降趋势,培养1,3,5,7 d的细胞相对增殖率均≥125%,细胞毒性为0级.③结果表明:掺锌镁离子静电纺丝聚偏氟乙烯压电仿生骨膜具有良好的细胞相容性.

骨膜是一种覆盖在皮质骨外表面(除关节外)高度血管化的结缔组织膜,富含多种骨类细胞及生长因子,在骨组织的发育和再生中起重要作用.然而,由于可用的健康骨膜数量有限,临床治疗由创伤、肿瘤和先天性疾病引起的临界尺寸的骨缺损仍面临重大挑战,这为开发具有与天然骨膜相似结构和功能的骨膜替代物(仿生骨膜)提供动力.综述仿生骨膜在宏观和微观水平上的性能研究现状,包括生物安全性、功能梯度性、机械稳定性、生物活性及临床可操作性.列举4种基于不同原理的仿生骨膜成型方法,并探讨各类成型方法的主要缺陷,以期为开发性能更加优异的仿生骨膜提供参考.

背景:骨膜作为祖细胞和生长因子的存储部位及募集性支架,在骨组织供血和骨的形成再生中起着重要的作用,因此研制一种结构和功能上都能模拟天然骨膜的人工骨膜材料逐渐成为近年来的研究热点.目的:综述目前人工骨膜材料的研究进展及其在临床治疗中的应用前景.方法:应用计算机检索PubMed数据库截止至2020年2月发表的相关文献,检索词为“periosteum,tissue engineering,artificial,regeneration, repair”.结果 与结论:人工骨膜通过支架、细胞、因子3大要素模拟天然骨膜的结构和功能,为骨膜组织修复及骨再生的临床治疗提供了一种新的可能.目前人工骨膜主要可分为细胞片层类骨膜材料、脱细胞支架类骨膜材料及人工合成支架类骨膜材料.细胞片层类人工骨膜材料制备较简单,是较早投入临床使用的组织工程骨膜材料;脱细胞支架类人工骨膜可最大限度地保留其天然结构或成分;人工合成支架的材料来源丰富且便利,同时具有较低的免疫反排斥应发生率.这些人工骨膜材料均展现出良好的促骨修复效果.然而,目前对于人工骨膜结构和功能的仿生研究还处于起步阶段,在材料选择、理论设计等方面仍需进一步提高,以使其在生物仿生功能方面更加成熟.

背景:介孔生物活性玻璃纳米颗粒与甲基丙烯酸明胶合成的仿生骨膜可在骨缺损局部释放钙硅磷离子,促进成骨.其中硅离子还有调控巨噬细胞极化表型的作用,因此仿生骨膜对骨缺损局部炎症微环境的影响仍需探索.目的:通过体、内外实验探讨无机离子仿生骨膜调控炎症微环境与促进骨修复之间的联系.方法:①体外实验:将介孔生物活性玻璃纳米颗粒与甲基丙烯酸明胶共混后光交联得到无机离子仿生骨膜,通过电感耦合等离子体光谱检测仿生骨膜浸泡于人体模拟体液中7 d内的Si4+释放.将骨髓间充质干细胞分别接种于甲基丙烯酸明胶水凝胶与仿生骨膜复合水凝胶中,以单纯培养的细胞为对照,进行活死荧光染色与碱性磷酸酶染色.将骨巨噬细胞分别接种于甲基丙烯酸明胶水凝胶与仿生骨膜复合水凝胶中,以单纯培养的细胞为对照,进行一氧化氮合成酶(巨噬细胞M1表型)和CD206(巨噬细胞M2表型)免疫荧光染色.②体内实验:建立大鼠颅骨缺损模型,将甲基丙烯酸明胶水凝胶和仿生骨膜复合水凝胶分别植入骨缺损处,术后7 d,通过RT-PCR检测骨缺损局部巨噬细胞表型;术后8周,通过骨缺损处苏木精-伊红染色检测仿生骨膜的成骨性能.结果 与结论:①体外实验:仿生骨膜24 h内释放Si4+达到最大浓度,在之后6 d内缓慢释放.共培养3 d后的活死荧光染色显示,各组干细胞生长良好,有较好的细胞活性,无明显死亡.共培养7 d后的免疫荧光染色显示,仿生骨膜组巨噬细胞多为M2型,甲基丙烯酸明胶水凝胶组和对照组多为M1型.共培养7 d后的碱性磷酸酶染色显示,仿生骨膜组染色强于甲基丙烯酸明胶水凝胶组和对照组.②体内实验:RT-PCR检测结果显示,仿生骨膜组骨缺损局部巨噬细胞大多呈M2型,空白组和GelMA水凝胶组大多呈M1型.苏木精-伊红染色显示,仿生骨膜组骨缺损处新生骨多于空白组和甲基丙烯酸明胶水凝胶组.③结果 表明:无机离子仿生骨膜通过Si4+释放促进了炎症局部的巨噬细胞M2极化,可抑制炎症、促进成骨.

肩袖修补术后再撕裂发生率很高,主要原因是术后腱-骨结合部为瘢痕愈合.针对该问题,近年研究主要集中在移植物的应用方面,包括细胞移植、骨膜移植、软骨移植、生物合成物移植.细胞移植主要是来源不同的各种干细胞,目前研究已证实可取得较好效果,外泌体与干细胞的联合应用可能是以后发展方向;骨膜移植是一种比较有前景的干预手段,但目前临床应用少,且其存在取材来源有限、取材的二次创伤等问题,组织工程骨膜及人工仿生骨膜可能是骨膜的替代选择;软骨移植可促进腱-骨结合部软骨再生,利于腱-骨愈合,但也存在取材有限、二次损伤可能,该问题目前未见较好解决策略;无机合成物移植由于降解速度慢、单用效果不佳等问题,限制了其应用;生物衍生物存在免疫原性、生物力学欠佳等问题,目前未见妥善解决方法;有机合成移植物更注重模拟生理腱-骨结合区结构,在腱-骨愈合中表现出较好的效果,具有良好的应用前景.此外,上述不同移植物的应用研究大多停留在细胞、动物水平,应用临床还需更多研究.本文对上述不同移植物的应用现状、优缺点及发展趋势做一简要综述,以期为肩袖撕裂的临床治疗提供一定的指导.

背景:骨膜对骨骼的发育、重塑具有重要作用,因此,从结构与功能的角度设计一种高生物相容性、生物降解性能及成骨能力强的仿生骨膜,对骨缺损的研究发展具有重要意义.目的:利用复合纳米纤维骨膜负载黑磷纳米片和血管内皮生长因子,探讨纤维骨膜的理化特征,检测其生物相容性及体外促血管化和骨分化能力.方法:将黑磷通过液相剥离术剥离成黑磷纳米片,将血管内皮生长因子及黑磷纳米片包裹于透明质酸钠水溶液形成微溶胶颗粒,加入含左旋聚乳酸的二氯甲烷溶液中混合均匀,再加入N,N-二甲基甲酰胺形成混合溶液,通过静电纺丝技术得到纳米复合人工纤维骨膜(记为PLLA-BP@VEGF);同理制备单纯的左旋聚乳酸纤维骨膜(记为PLLA)、左旋聚乳酸-黑磷纤维骨膜(记为PLLA-BP)、左旋聚乳酸-血管内皮生长因子纤维骨膜(记为PLLA-VEGF).将骨髓间充质干细胞分别与上述4组纤维骨膜共培养,通过活死荧光染色、CCK-8、细胞形态黏附实验检测纤维骨膜的细胞生物相容性,通过碱性磷酸酶染色、茜素红染色与骨钙素免疫荧光染色和成骨相关基因PCR检测纤维骨膜的成骨性能.以人脐静脉内皮细胞为实验对象,通过成血管实验检测4组纤维骨膜的成血管能力.结果 与结论:①活死荧光染色、CCK-8实验显示,骨髓间充质干细胞可在4组纤维骨膜上良好增殖并存活,其中PLLA-BP@VEGF组活细胞数量最多;细胞形态黏附实验显示,各纤维骨膜上的骨髓间充质干细胞黏附铺展形态良好;②碱性磷酸酶染色、茜素红染色、骨钙素免疫荧光染色及成骨相关基因检测显示,PLLA-BP@VEGF组、PLLA-BP组纤维骨膜可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化;成血管实验显示,相较于PLLA组和PLLA-BP组,PLLA-VEGF组、PLLA-BP@VEGF组血管长度更长,血管样染色结构呈网状形态,交叉节点更多;③结果 表明,负载黑磷纳米片和血管内皮生长因子的复合纳米纤维骨膜有良好的生物相容性,体外可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化能力与血管内皮细胞的成血管能力.