组织工程学中骨修复材料的研究热点与进展
骨碎补活性成分促进骨缺损后骨重建的机制及其组织工程学应用
骨碎补活性成分促进骨缺损后骨重建的机制及其组织工程学应用Δ邓志军1＊，杨文龙2，杨智军1，赵斌1，李典1，杨凤云2 #（1.江西中医药大学研究生院，南昌 330004；2.江西中医药大学附属医院骨科，南昌 330006）中图分类号 R965；R318文献标志码 A 文章编号 1001-0408（2024）08-1023-06DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2024.08.22摘要骨缺损的治疗难度大、周期长，一直都是骨科临床面临的重大挑战。
骨碎补是我国中医骨伤科的常用药材，其活性成分（主要为黄酮类）可促进骨髓间充质干细胞成骨分化、成骨细胞增殖、成血管-成骨耦联，抑制破骨细胞活力，从而促进骨缺损区的骨质矿化和修复重建。
骨碎补活性成分是骨再生治疗药物的良好替代品，将其负载于组织工程支架材料上，可极大地提高药物的生物利用度。
同时，缓释微球进一步解决了支架药物的突发性释放等问题，应用其所制备的含骨碎补活性成分的复合支架具有较好的成骨活性和骨诱导性，骨修复效果确切，可满足骨移植物的多样化性能要求，临床应用前景广阔。
关键词骨碎补；活性成分；总黄酮；骨缺损；骨组织工程Mechanism and application in tissue engineering of the active ingredient of Drynariae Rhizoma promoting bone defect repairDENG Zhijun1，YANG Wenlong2，YANG Zhijun1，ZHAO Bin1，LI Dian1，YANG Fengyun2（1. Graduate School，Jiangxi University of Chinese Medicine，Nanchang 330004，China；2. Dept. of Orthopedics，the Affiliated Hospital of Jiangxi University of Chinese Medicine， Nanchang 330006， China）ABSTRACT Bone defect has always been a major clinical challenge because of its great difficulty and long period of treatment. Drynariae Rhizoma is a commonly used medicine in osteology and traumatology of traditional Chinese medicine，and its active ingredients（mainly flavonoids） facilitate osteoblast differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells， osteoclast proliferation，vascular-osteogenic coupling，and inhibit osteoclast activity to promote bone mineralization，and repair and reconstruction of bone defect. As a good substitute for bone regeneration drugs，the active constituents of Drynariae Rhizoma can be loaded on scaffold materials of tissue engineering，which greatly improves the bioavailability of the drug. Meanwhile，the sustained-release microspheres also solve some problems such as sudden drug release from the scaffolds，and the composite scaffolds with active ingredient of Drynariae Rhizoma prepared by them have good ossification activity and osteoinduction，with precise bone repair effects， which meet the diverse performance requirements of bone grafts and have a promising clinical application prospect. KEYWORDS Drynariae Rhizoma； active ingredient； total flavonoids； bone defect； bone tissue engineering随着交通业和工业的迅速发展，创伤显现出高能、多发、复杂的特点，尤其是高能量创伤导致的急性骨丢失、复杂骨折，使得骨缺损的发生率大幅度升高[1]。
组织工程骨修复骨缺损的研究进展
组织工程骨修复骨缺损的研究进展
周晓;左朝晖;曹谊林
【期刊名称】《中国现代手术学杂志》
【年(卷),期】2006(10)4
【摘要】复习相关文献,综合性报道种子细胞、生物材料及组织工程骨替代被修复重建组织的研究,指出目前存在的问题和今后研究的方向.
【总页数】5页(P316-320)
【作者】周晓;左朝晖;曹谊林
【作者单位】湖南省肿瘤医院,长沙,410013;湖南省肿瘤医院,长沙,410013;上海交通大学组织工程研究重点实验室,上海,200011
【正文语种】中文
【中图分类】R6
【相关文献】
1.组织工程成骨修复口腔颌面骨缺损的研究进展 [J], 徐星天;王佐林
2.组织工程骨修复骨缺损的研究进展及临床应用 [J], 陈欣;张春林
3.负载BMP-2组织工程骨修复骨缺损的研究进展 [J], 符来想
4.组织工程软骨修复软骨缺损的研究进展 [J], 许圣荣;赵劲民
5.组织工程骨修复骨缺损的研究进展 [J], 周晓;左朝晖;曹谊林;
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纳米骨组织工程支架材料生物学效应研究进展_李波
纳米骨组织工程支架材料生物学效应研究进展_李波
目前，纳米骨组织工程支架材料的生物学效应研究主要集中在以下几个方面：
1.细胞生长和增殖：研究表明纳米骨组织工程支架材料能够促进骨细胞的粘附、增殖和分化，从而加速骨组织的再生过程。
这是因为纳米材料具有高比表面积和独特的表面化学特性，能够提供良好的细胞黏附环境和适宜的营养物质。
2.生物降解行为：纳米骨组织工程支架材料在体内的生物降解行为对临床应用起着决定性作用。
研究表明，纳米骨组织工程支架材料具有良好的生物降解性能，可以逐渐被机体吸收和代谢。
这种生物降解行为有助于材料与新生骨组织融合，加快骨组织的再生速度。
3.组织兼容性：纳米骨组织工程支架材料对周围组织的兼容性是影响其临床应用的重要因素。
研究表明，纳米材料能够通过调节材料的表面形貌和表面化学性质，改变材料与周围组织之间的相互作用。
这种材料的组织兼容性优于传统的支架材料，可以减少对机体的刺激和副作用。
4.生物活性：纳米骨组织工程支架材料具有良好的生物活性，可以模拟人体骨组织的生理和生化特性。
这种生物活性有利于支架材料与机体骨组织的结合，并提供机械支撑和生物信号，促进骨组织的再生和修复。
总的来说，纳米骨组织工程支架材料的生物学效应研究已经取得了一定的进展。
未来的研究方向可以包括进一步深入探讨纳米材料与细胞的相互作用机制、优化材料的表面形貌和表面化学性质，以及研发新型的纳米骨组织工程支架材料。
这将有助于提高纳米支架材料的生物学效应，推动其在骨组织工程和临床应用中的发展。
组织工程技术修复下颌骨骨缺损的研究进展
生 组织 工程 骨 有 良好的 成骨 能力 ，未 见 明显排 斥反 应 及并 发症 。
１ ．支 架材料
常用 于组 织工 程研 究 的支架 材料 分 为无机 和 有
类材料 。这类材料 包括羟基 磷灰 石（ ＨＡ） 、珊 瑚 、
刘洪 臣
通讯 作者
主任 医师
解 放 军 总 医院 口腔 医 学研 究 所
教授 北 京 １ ０ ０ ８ ５ ３
所 长
随着对 支 架材 料研 究 的进展 ，纳 米羟 基 磷灰 石
进 入 学者 们 的视线 ，纳 米羟 基磷 灰 石独 特 的结构 和
・
２ ３ ９ ・
中 华 老 年 口腔 医 学 杂志２ ０ １ ４ 年７ 月 第ｔ ２ 卷第４ 期
机 两 类 。有机 类 包括天 然材 料 、合成 的 可生 物降解 材 料 及脱 钙 骨 等 。 常用 的 天 然 材料 有 ：纤 维 蛋 白 、
羟 基磷 灰石 组 成 的生物 陶瓷 具有 高 负荷 力 ，但 吸 收
・基金项 目：国家 自然科 学基金 （ 项 目编号 ：８ １ ２ ７ １ １ ８ ｏ ） 全 军医学科技 “ 十二五 ”重大项 目 （ Ａ ＷＳ １ １ Ｊ ０ １ ２ — ０ ４ ）
部 畸形 和 相 应 功 能障 碍 。 下 颌 骨 缺损 修 复 的 方法 主 要是 利用 组织 或材 料对 缺损 进 行重 建 。 目前 ，重 建 的方 法很 多 ，包括 自体 骨移 植 、牵张 成 骨 、同种 异 体骨 移植 等 。但 是不 同 的修 复 重建 方法 都有 各 自
的缺 点 。 自体 骨移 植 很 难 达 到下 颌 骨 理 想 的形 态 ，
组织工程技术在创伤修复中的应用
组织工程技术在创伤修复中的应用创伤修复一直是医学领域中的重要课题，而组织工程技术则成为了创伤修复的一种新方法。
随着科技的不断进步，组织工程技术在创伤修复中发挥着越来越重要的作用。
本文将探讨组织工程技术在创伤修复中的应用，并介绍几种常见的技术。
一、组织工程技术概述组织工程技术是一种综合利用生物材料、细胞和工程学原理的技术，旨在重建、修复和再生受损或缺失的组织和器官。
它通过培养和植入人工组织工程结构，促进受损组织的再生和修复。
主要包括细胞培养、支架材料和生物材料的选择，以及生物力学和生化环境的优化等方面。
二、组织工程技术在骨折修复中的应用骨折修复是创伤修复的重要组成部分。
传统的骨折修复方法存在一些缺点，如固定不稳定、肌肉和神经损伤等。
而组织工程技术可以通过种植人工骨折修复结构，促进骨细胞的再生和组织的愈合，提高骨折修复效果。
研究者们利用支架材料和生物陶瓷等材料，制造出具有良好生物相容性和力学性能的人工骨折修复结构，并成功应用于临床。
三、组织工程技术在皮肤修复中的应用皮肤是人体最大的器官，对外界环境的刺激最为敏感，因此在创伤修复中起着重要的作用。
传统的皮肤修复方法有局限性，而组织工程技术可以通过皮肤细胞的培养和植入，实现皮肤的再生和修复。
研究者们将皮肤细胞培养在支架材料上，形成人工皮肤结构，并成功应用于烧伤、创伤等皮肤缺损的修复。
四、组织工程技术在软骨修复中的应用软骨组织修复是创伤修复中的一个重要方面。
传统的软骨修复方法存在一些缺点，如损伤局部肿胀、功能减退等。
而组织工程技术在软骨修复方面具有独特优势，可以培养和植入软骨细胞，促进软骨的再生和修复。
研究者们利用支架材料和生物材料，制造出具有良好细胞相容性和力学性能的人工软骨结构，并成功应用于软骨缺损的修复。
五、组织工程技术在神经修复中的应用神经损伤是创伤修复中的一种复杂情况。
传统的神经修复方法存在一些局限性，如恢复速度慢、效果不佳等。
而组织工程技术可以通过培养和植入神经细胞，促进神经的再生和修复。
人工骨修复材料的现状与展望_辛雷
唯一带正电荷的天然可降解高 分子聚合物 , 广泛分 布于植物 细胞的细胞 壁 , 动物的 角质 上皮 (cuticularepithelium), 海洋 无脊椎动物 、昆虫的 外壳以 及真 菌菌体 的细 胞壁中 , 其 中以 甲壳类虾蟹壳中含量 最高 , 是自然界中 仅次于纤维 素的天然 多糖 。 它具 有良 好的 生 物相 容性 和 生物 可降 解 性等 特 点 。 甲壳素在碱性溶液中 N-脱乙酞基的产物 (一般指 脱乙酰基 达到 55%以上 )即被称之为壳聚 糖 , 是 甲壳素 最重要 的衍生 物 。 壳聚糖及其衍 生物 材料有 很好 的细胞 贴附 性且其 本身 就是 细 胞 生 长 因 子 , 可 以 控 制 细 胞 的 增 殖 和 生 长 。 Kloddevold等 [ 2] 研究了壳 聚糖 对体 外成 骨细 胞分 化和 骨形 成的 影响 , 表明 它 能 促进 前 成 骨 细 胞分 化 , 加 速 骨 的形 成 。 Lu
【关键词 】 人工骨 ;修复材料 【中图分类号 】 R318.1 【文献标识码 】 A
Currentstatusandprospectofartificialbonerepairmaterials
XINLei, SUJia-can (DepartmentofOrthopedics, ChanghaiHosptial, SecondMilitaryMedicalUniversity, Shanghai 200433, China)
· 272·
创伤外科杂志 2011年第 13卷第 3期 JTraumaSurg, 2011, Vol.13, No.3
·综 述 ·
文章编号 :1009 -423的现状与展望
组织工程骨修复超临界骨缺损研究进展
１ 超 临 界 骨缺 损
１ ． １ 概 念
骨缺 损 是指 各种 原 因导致 的局 限性 骨 质缺 如 ，足够 大 的骨质 缺损 使其 不 能在 自然状 态 下达 到骨 愈合 的 临界 点 即为 临界性 骨 缺损 （ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ，Ｃ Ｓ Ｄ） 。Ｓ ｅ ｈ ｍｉ ｔ ｚ 研究 表 明 长骨 的骨缺 损 有一 个 不 能 自行愈
摘 要 ：大 段 骨 缺 损 的 治 疗 一 直 是 骨 科 领 域 的 研 究 热 点 ， 当 前 组 织 工 程 骨 技 术 是 修 复 大 段 骨 缺 损 的 较 新 方 式 ，而 利 用 膜 引 导 骨 再 生 技 术 ，带 蒂 筋 膜 瓣 包 绕 组 织 工 程 骨 技 术 促 进 了组 织 工 程 骨 的 血 管 化 及 成 骨 的 质 和 量 ，
１ ． ２ 超 临界 骨缺损 不 能 自行修 复 的原 因 ①全身 因素包 括 营养不 良、糖 尿病 、骨 质疏 松及 应用 非 甾体抗 炎 药 。②局 部 因 素包 括 局 部感 染 因素 、 血 供 障碍 、骨 缺损 处软 组织 嵌 入 以及 高 能量 损伤 致大 块死 骨 等 。影 响 骨缺 损愈 合 的根本 因素 在于 骨折局 部 的血液 供应 及 骨折 断端 骨痂 的 及时 生成 ，其 中外 骨痂 的生 成具 有重 要 意义 。有 学者 通过 实验证 实 骨折愈 合 过 程 中 ，成 骨 细胞 的生 长慢 于纤 维结 缔 组织 细胞 的生 长 ，从 而影 响外 骨痂 的生 成 。而局 部血运 障 碍也是 导 致 骨折 不愈 合 的重要 原 因 。但 如骨痂 生成 不 良，后期 虽然 血运 恢 复 ，但 骨折 愈 合过程 已被软组 织 干扰 ，骨 缺损 仍难 以修复 。所 以 ，怎样 促 进并 保证 骨折 愈合 初期 外 骨痂 的充 分形 成是 修 复骨缺 损 的重 中之重 Ｌ ４ ］ 。超 临 界骨 缺损 在缺 损形 成 之初 可能 就 已被 软组织 占据 ，两骨 折断 端被 软组 织 隔离 ，非成 骨 的纤维 结缔 组织 及 软组 织 的嵌 入 ，阻止 成 骨细胞 的增殖 ，产 生竞 争性 抑 制 ，进而 导致 骨缺 损两 断端 不 能接触 ，甚 至造 成断 端 硬化 ，骨缺 损不 能修 复 。
壳聚糖在骨组织工程中的应用进展
［２１］Ｎａｇａ；Ｍ，Ｈａｙａｋａｗａ
ｃｏａｔｉｎｇ ｏｆ Ｍａｔｅｒ
［２２］
ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ［Ｊ］．．Ｄｅｎｔ Ｊ，２００２，２１（３）：２５０－２６０． 何晓宁，刘同军，石珊珊，等．壳聚糖胶原支架复合胰岛素样生
Ｔ，Ｆｕｋａｔｓｕ Ａ，ｅｔ耐．Ｉｎ ｉｍｐｌａｎｔｓ ｆｏｒ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｅｌｌ
的高分子直链类似纤维结构
壳聚糖是天然多糖甲壳素的去乙酰化的产物， 是一种含有游离氨基的碱性多糖，目前已知壳聚糖
及其衍生物具有抗微生物、增加免疫、调节血脂、抑
和分子间力的存在决定了高分子质量甲壳素／壳聚 糖的不溶解性、难吸收性；６－Ｃ上羟基存在可预见醇 的性质；２一Ｃ上氨基的存在，易于化学改性，引人多功 能基团，拓宽应用领域。
ｆｉｅｌｄｓ． ｔｉｓｓｕｅ
ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｃｈｉｔｏｓａｎ
ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ
ｖａｌｕｅ ａｓ
ａ．ｎａｎｏｐ－
ｍｅｄｉｃａｌ，ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ，ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｒｅｌａｔｅｄ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｈｉｔｏｓａｎ；Ｂｏｎｅ
ｒｅｐａＬ‘ｒ；Ｂｏｎｅ
ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｓ
了其独特性质，共价键结合
胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质，在 骨修复过程中可以促进生成大量成骨细胞，抑制破 骨细胞，从而诱导骨形成。壳聚糖纳米粒可以在局 部长期驻留，缓慢释放蛋白质和多肽物质，起到生物
Ｎ一乙酰葡糖胺在结构上与肝素、硫酸软骨素、透明 质酸相似，在体内可被降解成为氨基葡萄糖¨引。 Ｌｉ等¨副研究表明，壳聚糖植人物的异物反应极小， 一般不引起抗原反应。壳聚糖作为骨修复材料的 一大优点是可被塑造成各种不同的形状，一般形成 多孑Ｌ结构，并通过改变溶液浓度、冷冻速率等控制 结构的孔隙率及孔径大小，选择最适合细胞长人的
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《中国组织工程研究》 Chinese Journal of Tissue Engineering Research文章编号:2095-4344(2020)10-01615-07 1615·综述·魏晨旭，男，1997年生，江苏省徐州市人，汉族，南京中医药大学本科在读，主要从事中药学方向的研究。
通讯作者：李伟东，研究员，南京中医药大学药学院，江苏省南京市 210023；江苏省中药炮制重点实验室，江苏省南京市 210023文献标识码:A投稿日期：2019-05-08 送审日期：2019-05-22 采用日期：2019-07-05 在线日期：2019-09-10Wei Chenxu, School of Pharmacy, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, Jiangsu Province, ChinaCorresponding author: Li Weidong, Researcher, School of Pharmacy, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, Jiangsu Province, China; Key Laboratory of Chinese Medicine Processing in Jiangsu Province, Nanjing 210023, Jiangsu Province, China组织工程学中骨修复材料的研究热点与进展魏晨旭1，何怡文1，王 聃1，侯婧霞1，2，谢 辉1，2，殷放宙1，2，陈志鹏1，2，李伟东1，2(1南京中医药大学药学院，江苏省南京市 210023；2江苏省中药炮制重点实验室，江苏省南京市 210023)DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.1884 ORCID: 0000-0002-3833-3404(魏晨旭)文章快速阅读：文题释义：组织工程学：是一门较年轻的交叉学科，是指结合生物学、医学和材料工程学等学科，利用某种物质，通过体外培养等方法，再造或者修复器官及组织的技术。
骨修复材料：指机体骨组织损伤后，应用的对骨组织损伤部位具有一定的修复和再生能力，并且具有良好的组织相容性、可降解性等优良理化特性的材料，包括天然骨和骨移植替代材料2大类。
摘要背景：随着医疗水平的提高，临床对骨修复材料的需求逐渐增多，要求也越来越高。
目的：综述近年来骨修复材料领域的相关研究进展，分析不同材料的优缺点，展望该领域的未来发展。
方法：以“组织工程学、骨修复材料、骨缺损、天然骨材料、骨移植替代材料、中药；Tissue engineering 、Bone repair material 、Bone defect 、Natural bone material 、Bone graft replacement material 、traditional Chinese medicine ”等作为关键词，在CNKI 、万方数据学库、PubMed 、Web of Science 数据库进行检索，文献的语种限定为中文和英文，检索时间为1950至2019年。
共检索到文献900余篇，最终纳入68篇进行综述。
结果与结论：近年来随着组织工程学的蓬勃发展，骨组织修复材料的研究方兴未艾，除在天然骨的基础上对天然骨进行优化之外，也开发了各式各样的骨移植替代材料，如天然高分子材料、合成高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料等，但这些材料性能不一，水平参差不齐，所以目前骨修复材料虽多，但理想的骨修复材料在临床的应用依然较少，因而骨缺损修复和重建仍是目前临床亟待解决的骨科难题之一。
另外，将传统应用于骨修复的中药如自然铜与现代骨修复材料相结合应用，可有效规避现行各种骨修复材料的一些弊端，有效发挥治疗骨缺损疾病的作用，是骨修复领域一个值得深入研究的方向。
关键词：组织工程学；骨修复材料；骨缺损；天然骨材料；同种异体骨；人工骨；骨移植替代材料；中药；自然铜 中图分类号：R459.9；R628；R318.08 基金资助：国家自然科学基金项目(81373970)，项目负责人：李伟东；南京中医药大学2018年大学生创新创业训练计划省级重点项目(201810315021Z)，项目负责人：魏晨旭，何怡文Research hotspots and progress of bone repair materials in tissue engineeringWei Chenxu 1, He Yiwen 1, Wang Dan 1, Hou Jingxia 1, 2, Xie Hui 1, 2, Yin Fangzhou 1, 2, Chen Zhipeng 1, 2, Li Weidong 1, 2 (1School of Pharmacy, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, Jiangsu Province, China; 2Key Laboratory of Chinese Medicine Processing in Jiangsu Province, Nanjing 210023, Jiangsu Province, China)魏晨旭，何怡文，王聃，侯婧霞，谢辉，殷放宙，陈志鹏，李伟东. 组织工程学中骨修复材料的研究热点与进展[J]. 中国组织工程研究，2020，24(10):1615-1621. DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.1884ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH1616AbstractBACKGROUND: With the improvement in medical level, the clinical demand for bone repair materials is gradually increasing, and the requirements are also getting more and more.OBJECTIVE: To review the related research progress in the field of bone repair materials in recent years, to analyze the advantages and disadvantages of different materials, and to guide future development in this research field.METHODS: A computer-based online search of CNKI, Wanfang, PubMed, Web of Science databases was performed to retrieve papers published during 1950-2019 with the search terms “tissue engineering, bone repair material, bone defect, natural bone material, bone graft replacement material, traditional Chinese medicine” in Chinese and English. A total of over 900 papers were retrieved, and 68 of them were included in the final analysis.RESULTS AND CONCLUSION: In recent year, with the flourish development of bone tissue engineering, the research of bone tissue repair materials is in the ascendant. In addition to optimizing natural bone, a variety of bone graft substitute materials have been developed, for example, natural macromolecule materials, synthetic macromolecule materials, biomedical ceramics materials, biomedical metal materials, etc., but these materials have different properties. Although there are many bone repair materials at present, the ideal bone repair materials are few. Therefore, bone tissue repair and bone remodeling is still one of the urgent orthopedic problems to be solved in the clinic. In addition, the traditional Chinese medicine for bone repair, such as pyritum combined with modern bone repair materials, can effectively avoid some of the drawbacks of the current bone repair materials, thereby effectively treating bone defect diseases. This deserves in-depth investigation in the field of bone repair.Key words: tissue engineering; bone repair material; bone defect; natural bone material; allogeneic bone; artificial bone; bone graft replacement material; traditional Chinese medicine; pyritumFunding: the National Natural Science Foundation of China, No. 81373970 (to LWD); Key Provincial Projects of Innovation and Entrepreneurship Training Program for College Students of Nanjing University of Chinese Medicine in 2018, No. 201810315021Z (to WCX, HYW)0 引言 Introduction组织工程学是指结合生物学、医学和材料工程学等学科，利用某种物质通过体外培养等方法再造或者修复器官及组织的技术[1]，简单来讲，就是一种组织和器官再生的新医学概念。