Kỹ thuật tái tạo mô xương bằng gốm hydroxyapatite xốp

Journal of Artificial Organs - Tập 8 - Trang 131-136 - 2005
Hideki Yoshikawa1, Akira Myoui1
1Department of Orthopaedics, Osaka University Graduate School of Medicine, Suita, Japan

Tóm tắt

Nguyên tắc chính của chiến lược kỹ thuật mô xương là sử dụng một bộ khung xốp có khả năng dẫn truyền xương kết hợp với các phân tử kích thích xương hoặc tế bào tạo xương. Các yêu cầu đối với bộ khung trong quá trình tái tạo xương bao gồm: (1) tương thích sinh học, (2) khả năng dẫn truyền xương, (3) cấu trúc xốp liên kết với nhau, (4) độ bền cơ học thích hợp, và (5) khả năng phân hủy sinh học. Gần đây, chúng tôi đã phát triển một loại hydroxyapatite hoàn toàn xốp có cấu trúc kết nối (IP-CHA) bằng cách áp dụng kỹ thuật "form-gel". IP-CHA có cấu trúc ba chiều với các lỗ tròn có kích thước đồng nhất và được kết nối bởi các lỗ kiểu cửa sổ; vật liệu này cũng cho thấy độ bền nén phù hợp. Trong các thí nghiệm trên động vật, IP-CHA cho thấy khả năng dẫn truyền xương vượt trội, với phần lớn các lỗ được lấp đầy bằng xương mới hình thành. Cấu trúc xốp liên kết cho phép kỹ thuật mô xương thuận lợi bằng cách cho phép sự hoạt động của các tế bào xương, các tác nhân hướng xương, hoặc mạch máu vào trong các lỗ. Trong bài báo này, chúng tôi đánh giá dữ liệu tích lũy về kỹ thuật mô xương sử dụng bộ khung mới, đặc biệt tập trung vào các kỹ thuật mới kết hợp với protein sinh mô xương (BMP) hoặc tế bào gốc trung mô.

Từ khóa

#kỹ thuật mô xương #hydroxyapatite xốp #tế bào gốc trung mô #protein sinh mô xương

Tài liệu tham khảo

DJ Prolo JJ Rodrigo (1985) ArticleTitleContemporary bone graft physiology and surgery Clin Orthop 200 322–342

ED Arrington WJ Smith HG Chambers AL Bucknell NA Davino (1996) ArticleTitleComplications of iliac crest bone graft harvesting Clin Orthop 329 300–309

JC Banwart MA Asher RS Hassanein (1995) ArticleTitleIliac crest bone graft harvest donor site morbidity. A statistical evaluation Spine 20 1055–1060

EM Younger MW Chapman (1989) ArticleTitleMorbidity at bone graft donor sites J Orthop Trauma 3 192–195

RW Bucholz A Carlton RE Holmes (1987) ArticleTitleHydroxyapatite and tricalcium phosphate bone graft substitute Orthop Clin North Am 18 323–334

K Ishihara H Arai N Nakabayashi S Morita KI Furuya (1992) ArticleTitleAdhesive bone cement containing hydroxyapatite particles as bone compatible filter J Biomed Mater Res 26 937–945

DJ Sartoris DH Gershuni WH Akeson RE Holmes D Resnick (1986) ArticleTitleCoralline hydroxyapatite bone graft substitutes: preliminary report of radiographic evaluation Radiology 159 133–137

S Fujibayashi HM Kim M Neo M Uchida T Kokubo T Nakamura (2003) ArticleTitleRepair of segmental long bone defect in rabbit femur using bioactive titanium cylindrical mesh cage Biomaterials 24 3445–3451

CN Cornell JM Lane M Chapman R Merkow D Seligson S Henry R Gustilo K Vincent (1991) ArticleTitleMulticenter trial of Collagraft as bone graft substitute J Orthop Trauma 5 1–8

RE Holmes RW Bucholz V Mooney (1987) ArticleTitlePorous hydroxyapatite as a bone graft substitute in diaphyseal defects: a histometric study J Orthop Res 5 114–121

RW Bucholz A Carlton R Holmes (1989) ArticleTitleInterporous hydroxyapatite as a bone graft substitute in tibial plateau fractures Clin Orthop 240 53–62

A Uchida N Araki Y Shinto H Yoshikawa E Kurisaki K Ono (1990) ArticleTitleThe use of calcium hydroxyapatite ceramic in bone tumour surgery J Bone Joint Surg 72B 298–302

H Yoshikawa A Uchida (1999) Clinical application of calcium hydroxylapatite ceramic in bone tumor surgery DL Wise (Eds) Biomaterials and Bioengineering Handbook Marcel Dekker New York 433–455

A Matsumine A Myoui K Kusuzaki N Araki M Seto H Yoshikawa A Uchida (2004) ArticleTitleCalcium hydroxyapatite ceramic implants in bone tumor surgery. A long-term follow-up study J Bone Joint Surg 86B 719–725

RA Ayers SJ Simske CR Nunes LM Wolford (1998) ArticleTitleLong-term bone ingrowth and residual micro hardness of porous block hydroxyapatite implants in humans J Oral Maxillofac Surg 56 1297–1301

N Tamai A Myoui T Tomita T Nakase J Tanaka T Ochi H Yoshikawa (2002) ArticleTitleNovel hydroxyapatite ceramics with an interconnective porous structure exhibit superior osteoconduction in vivo J Biomed Mater Res 59 110–117

JA Steinkamp KM Hansen HA Crissman (1976) ArticleTitleFlow microfluorometric and light-scatter measurement of nuclear and cytoplasmic size in mammalian cells J Histochem Cytochem 24 292–297

RB Martin MW Chapman NA Sharkey SL Zissimos B Bay EC Shors (1993) ArticleTitleBone ingrowth and mechanical properties of coralline hydroxyapatite 1 year after implantation Biomaterials 14 341–348

A Myoui N Tamai M Nishikawa N Araki T Nakase S Akita H Yoshikawa (2004) Three-dimensionally engineered hydroxyapatite ceramics with interconnected pores as a bone substitute and tissue engineering scaffold MJ Yaszemski DJ Trantolo KU Lewandrowski V Hasirci DE Altobelli DL Wise (Eds) Biomaterials in orthopedics Marcel Dekker New York 287–300

MR Urist (1965) ArticleTitleBone: formation by autoinduction Science 150 893–899

JM Wozney V Rosen (1998) ArticleTitleBone morphogenetic protein and bone morphogenetic protein gene family in bone formation and repair Clin Orthop 346 26–37

S Miyamoto K Takaoka T Okada H Yoshikawa J Hashimoto S Suzuki K Ono (1993) ArticleTitlePolylactic acid–polyethylene glycol block copolymer: a new biodegradable synthetic carrier for bone morphogenetic protein Clin Orthop 294 333–343

N Saito T Okada H Horiuchi N Murakami J Takahashi M Nawata H Ota S Miyamoto K Nozaki K Takaoka (2001) ArticleTitleBiodegradable poly lactic acid–polyethylene glycol block copolymers as a BMP delivery system for inducing bone J Bone Joint Surg 83A S92–S98

T Kaito A Myoui K Takaoka N Saito M Nishikawa N Tamai H Ohgushi H Yoshikawa (2005) ArticleTitlePotentiation of the activity of bone morphogenetic protein-2 in bone regeneration by a PLA-PEG/hydroxyapatite composite Biomaterials 26 73–79

H Ohgushi AI Caplan (1999) ArticleTitleStem cell technology and bioceramics: from cell to gene engineering J Biomed Mater Res 48 913–927

H Ohgushi Y Dohi T Katuda S Tamai S Tabata Y Suwa (1996) ArticleTitleIn vitro bone formation by rat marrow cell culture J Biomed Mater Res 32 333–340

M Nishikawa A Myoui H Ohgushi M Ikeuchi N Tamai H Yoshikawa (2004) ArticleTitleBone tissue engineering using novel interconnected porous hydroxyapatite ceramics combined with marrow mesenchymal cells: Quantitative and three-dimensional image analysis Cell Transplant 13 367–376

M Nishikawa H Ohgushi (2004) Calcium phosphate ceramics in Japan MJ Yaszemski DJ Trantolo KU Lewandrowski V Hasirci DE Altobelli DL Wise (Eds) Biomaterials in orthopedics Marcel Dekker New York 425–436

SL Bernard GJ Picha (1991) ArticleTitleThe use of coralline hydroxyapatite in a “biocomposite” free flap Plast Reconstr Surg 87 96–105

F Casabona I Martin A Muraglia P Berrino P Santi R Cancedda R Quarto (1998) ArticleTitlePrefabricated engineered bone flaps: an experimental model of tissue reconstruction in plastic surgery Plast Reconstr Surg 101 577–581

S Akita N Tamai A Myoui M Nishikawa T Kaito K Takaoka H Yoshikawa (2004) ArticleTitleCapillary vessel network integration by inserting a vascular pedicle enhances bone formation in tissue-engineered bone using interconnected porous hydroxyapatite ceramics Tissue Eng 10 789–795

S Wakitani K Imoto T Yamamoto M Saito N Murata M Yoneda (2002) ArticleTitleHuman autologous culture expanded bone marrow mesenchymal cell transplantation for repair of cartilage defects in osteoarthritic knees Osteoarthritis Cartilage 10 199–206

SD Cook LP Patron SL Salkeld DC Rueger (2003) ArticleTitleRepair of articular cartilage defects with osteogenic protein-1 (BMP-7) in dogs J Bone Joint Surg 85A 116–123

C Hidaka LR Goodrich CT Chen RF Warren RG Crysta AJ Nixon (2003) ArticleTitleAcceleration of cartilage repair by genetically modified chondrocyte overexpressing bone morphogenetic protein-7 J Orthop Res 21 573–583

N Tamai A Myoui M Hirao T Kaito T Ochi J Tanaka K Takaoka H Yoshikawa (2005) ArticleTitleA new biotechnology for articular cartilage repair: subchondral implantation of a composite of interconnected porous hydroxyapatite, synthetic polymer (PLA/PEG), and bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2 Osteoarthritis Cartilage 13 405–417

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Artificial Organs

Tập 8

131-136

Thông tin tác giả