胶原在软骨组织工程中的应用

软骨组织工程的出现,为解决软骨修复这个临床难题提供了新的方法.然而寻找一种合适的生物载体材料是目前软骨组织工程的热点.胶原是一种天然支架材料,具有良好的生物相容性、可降解性和生物活性,可作为细胞三维生长支架,并且有维持种子细胞增殖、黏附和分化的能力.本文就胶原及其复合材料在软骨组织工程方面的应用状况与前景作一综述.     

壳聚糖在喉软骨组织工程中的应用

喉癌、喉狭窄、外伤等引起的喉软骨缺损是耳鼻咽喉科常见的损伤,喉软骨的修复重建是临床面临的重大挑战。软骨因无血管和淋巴,自身修复及再生能力差,目前尚未能重建出持久的喉软骨组织来替代受损的喉软骨。组织工程的兴起给喉软骨重建带来新的契机,其关键在于设计合适的支架材料以负载种子细胞和生长因子,促进喉软骨再生,以实现喉软骨修复重建。壳聚糖材料具有良好的生物相容性,可诱导软骨细胞附着、增殖,易于塑形,生物降解速率可调控,已广泛应用于组织工程研究。本文总结了喉软骨的结构特点、壳聚糖的特性,以及壳聚糖在软骨组织工程中的应用,以探索壳聚糖在喉软骨组织工程中应用的可能性。     

壳聚糖在组织工程支架材料中的应用进展

壳聚糖作为一种天然生物材料,其资源丰富,经济实用。多项研究证实其无毒,具有可降解性、可塑性及良好的生物相容性等多项优点。可用于组织损伤的修复和生物组织工程支架材料的应用等。近年来,随着对壳聚糖研究的深入,研究者们将壳聚糖作为组织工程支架材料,发现其物理性质和生物学功能更加优良且多样化,作为支架材料在整形外科应用中具有良好前景。     

应用于整形外科领域的组织工程化软骨

软骨组织工程的基本技术路线是在体外培养种子细胞,并以一定浓度将其种植于具有良好生物相容性和可降解性的合适支架上,形成细胞—支架复合物,将此复合物植入生物体内组织缺损部位,最终完成对组织的修复和再造[1,2]。软骨组织工程的应用目前主要集中在两个领域:骨科和整形外科。整形外科软骨组织工程的研究方向与骨科有所不同:就临床常用作修复或填充的器官类型(耳廓、气管、鼻翼、鼻假体、颏假体等)而言,它们属于非承重结构,因而对其在软骨力学方面的要求相对较低。然而,整形外科对于修复体形态的     

壳聚糖作为辅助成分在骨组织工程研究中的应用

壳聚糖具有良好的生物相容性、生物可降解性、抗菌性等,可作为药物载体、支架等应用于生物组织工程.壳聚糖溶解性差、力学性能低、骨传导性缺乏等使其在骨组织工程中的广泛应用受到限制.将壳聚糖作为辅助成分与其他生物材料羟基磷灰石、磷酸三钙、聚甲基丙烯酸甲脂、聚乳酸-羟基乙酸共聚物等复合并协同作用,可达到取长补短的作用效果.该文就壳聚糖作为骨组织工程复合材料辅助成分的研究应用作一综述.     

离心管内组织工程软骨培养的初步研究

目的　探讨几种材料与软骨细胞的生物相容性 ,离心管内培养形成组织工程软骨。方法　自 3周龄兔分离关节软骨细胞 ,按 3× 10 6细胞 /管于离心管内接种软骨细胞 ,离心 (10 0 0r/min) 5min后连续培养 2周。分别将脱脂脱蛋白骨、羟基磷灰石、糖蛋白微孔膜、胶原海绵和明胶海绵置于离心管底 ,按 3× 10 6细胞 /管加入软骨细胞 ,离心 (2 0 0r/min) 5min后连续培养 2周。含钙组织首先经脱钙处理后 ,与其它组织工程软骨行组织学检查。结果　软骨细胞无支架培养形成软骨 ,具有一定的骺软骨组织学特征。支架材料与软骨细胞有良好的生物相容性 ,均能形成软骨样组织。组织工程软骨具有不同的组织学结构 ,细胞及其细胞外基质形态差异明显。结论　支架材料与软骨细胞具有良好的生物相容性 ,软骨细胞于离心管内培养可形成组织工程软骨     

温敏性壳聚糖水凝胶研究进展

壳聚糖是一种聚阳离子的生物二聚体,具有良好的组织相容性、生物可降解性和粘附性,在医学、生物学领域得到了深入的研究和广泛的应用.温敏性壳聚糖甘油磷酸钠是一种pH值中性的、在室温或低于室温时可长期保持液态、温度达体温时可凝胶化的材料,有望成为药物,尤其是生物大分子制剂的载体和细胞支架材料.该文介绍了温敏性壳聚糖水凝胶的制备、特性、机制和应用等方面的研究进展.     

脂肪组织细胞外基质水凝胶的制备、检测和应用

细胞外基质水凝胶生物活性支架材料,以其优良的生物活性、生物相容性、生物诱导活性、生物可降解性和可微创注射等优势,被广泛应用于细胞三维培养、类器官构建、组织缺损修复、生物三维打印和组织工程等方面。脂肪组织具有来源充足、易于获取、细胞外基质成分含量丰富等优点,成为近年来组织修复和再生医学领域的研究热点,该文就其制备、检测及应用等方面进行综述,以期为相关研究人员提供参考。     

一体化层状梯度修复体用于骨软骨组织工程的实验研究

[目的]探索胶原／壳聚糖／纳米β-磷酸三钙一体化层状梯度修复体在组织工程中用作骨软骨缺损修复的可行性。[方法]以Ⅰ型胶原、壳聚糖、纳米β-磷酸三钙（β-TCP）为基本原料，采用无毒交联并通过冷冻干燥法成型；扫描电镜观察，测定支架材料的孔径、孔隙率以及交通孔情况；分离扩增兔骨髓间充质干细胞（BMSC），将BMSC接种于材料上，扫描电镜观察细胞在材料上的黏附状态，MTT法测定细胞在材料上的生长曲线；以软骨诱导液体外诱导细胞-支架复合物向软骨分化，2周后植入自体股部肌袋，6周取材，HE、甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原免疫组化鉴定诱导分化效果。[结果]材料疏松多孔，孔径大于100μm，孔隙率大于95％。细胞在材料上黏附状态良好，并且增殖迅速。BMSC-材料复合体经体外三维诱导后可在自体异位向软骨分化。[结论]Ⅰ型胶原／壳聚糖／纳米TCP一体化层状梯度修复体具有良好的孔隙结构和生物相容性，有望成为一种新型的组织工程支架材料用于骨软骨缺损修复。     

软骨细胞外基质/壳聚糖复合多孔支架和骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨

[目的]探讨软骨细胞外基质和壳聚糖制备复合多孔支架,同时并对小鼠骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨的可行性进行观察.[方法]以猪关节软骨细胞外基质和壳聚糖为原料,采用冷冻干燥法制备软骨细胞外基质/壳聚糖复合多孔支架.通过扣描电镜观察材料内部结构及孔径大小,液体位移法测定材料的孔隙率,MTT方法检测支架浸提液毒性.将小鼠的骨髓间充质干细胞(BMSCs)分离培养并用TGF-β1成软骨诱导后,与材料复合培养,扫描电镜观察细胞在材料上的生长粘附情况.[结果]软骨细胞外基质/壳聚精复合支架具有疏松多孔结构,孔径大小(159±36)μm,孔隙率为90.5%±2.3%,复合支架中的软骨细胞外基质成分甲苯胺蓝染色、番红O染色均呈阳性,MTT结果显示支架无细胞毒性.诱导的骨髓间充质干细胞在支架表面生长良好.[结论]软骨细胞外基质/壳聚糖复合材料具有合适的孔径和孔隙率,生物相容性良好,是组织工程软骨的良好支架载体.     

软骨细胞外基质与壳聚糖复合制备组织工程软骨支架及其性能研究

 目的 探讨采用壳聚糖与脱细胞软骨基质复合制备组织工程软骨支架的可行性,检测其理化性能和细胞相容性。方法 取天然人软骨粉碎.取 100 nm~5μm 软骨微丝,脱细胞处理后制备为质量浓度 1%悬液.与质量浓度 2%壳聚糖醋酸溶液按 1颐1(重量比)充分搅拌混合,冷冻干燥制备复合支架。对支架交联,并进行组织学、扫描电镜、孔隙率及吸水性测定、生物力学评估, MTT法分析支架浸提液毒性。分离培养犬软骨细胞.种植到支架上.倒置显微镜、电镜观察细胞在支架的生长、分化情况。结果 组织学显示支架中无细胞碎片残留.II型胶原免疫组化染色阳性。扫描电镜显示支架内孔洞相互连通似海绵状.孔径为(136.2±34.9)μm.孔隙率为 81.4%±3.5%.吸水性约为 1525.7±129.3%。支架纵向弹性模量为(1.940±0.335)MPa。 MTT法显示不同浓度支架浸提液与对照培养液吸光度值比较.差异无统计学意义(P>0.05)。倒置显微镜观察.细胞在支架上粘附良好.扫描电镜下细胞在支架上均匀分布.呈圆形或椭圆形.有基质分泌。结论 软骨细胞外基质和壳聚糖复合制备的仿生三维多孔双相支架.具有较高的孔隙率和吸水性.良好的生物力学特性.无毒.生物相容性良好.是组织工程软骨的良好支架载体。     

壳聚糖-明胶/β-磷酸三钙复合体作为组织工程软骨支架材料的实验研究

目的了解壳聚糖(CS)-明胶(Gel)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合体支架超微结构、机械性能及生物相容性,探讨其作为组织工程软骨支架材料的可行性。方法采用二次冻干技术制备CS-Gel/β-TCP复合体支架,扫描电镜观察超微形态,材料万能测试机测定压缩强度和压缩模量;将CS-Gel/β-TCP复合体支架植入兔皮下,观察体内降解情况及生物相容性。结果混合溶液固含量、β-TCP添加量、预冻温度对复合体支架的孔隙结构具有决定性作用。β-TCP的引入能显著增强CS-Gel聚合体支架的机械性,随着β-TCP添加量的增多,复合体支架的压缩强度、模量都有较大程度提高;随着预冻温度的降低,材料的机械性能亦随之降低。在植入早期可观察到一过性炎性反应,随着植入时间延长,支架逐渐降解,12周时基本降解吸收。结论 CS-Gel/β-TCP复合体支架具有良好的超微结构、机械性能和生物相容性,是一种较好的构建组织工程软骨的支架材料。     

支架及无支架条件下构建组织工程软骨的研究进展

支架材料的研究是组织工程的研究热点之一,软骨细胞复合培养给组织工程软骨的构建带来希望,单一的材料诸如胶原、透明质酸、壳聚糖、纤维蛋白凝胶等已经证明可以与软骨细胞复合培养,两种或者多种材料复合可以提高材料的性能,更好地用于组织工程软骨的构建,并满足软骨缺损修复的需要;同样,在无支架情况下应用软骨细胞聚集培养、沉淀培养的方法,可以构建组织工程软骨,并给软骨缺损的修复带来新希望,但目前的研究较少。两者是组织工程软骨构建的两个主要方向。     

组织工程技术修复同种异体兔关节软骨缺损实验研究

目的：探讨关节软骨缺损治疗的新途径。方法：把几丁糖作为软骨细胞培养的支架。将几丁糖与软骨细胞一起体外培养,然后移植修复同种异体兔的膝关节软骨缺损,并对关节软骨的修复过程进行术后16周大体、组织学、电镜观察及修复组织厚度测定。结果：几丁糖无纺网在术后2周开始降解吸收,术后10-12周完全吸收;术后第16周在实验侧关节软骨缺损处可见成熟的透明软骨,软骨缺损得到完全修复。结论：几丁糖泊生物学特性符合组织工程中对细胞培养支架的要求;几个糖负载软骨细胞移植修复同种异体兔膝关节软骨缺损,兔膝关节全层软骨缺损得到成功修复。为临床上关节软骨缺损的治疗提供了可能的途径。     

壳聚糖的溶解性能及体内生物相容性评价

目的：观察酸溶性壳聚糖在醋酸溶液中的溶解相关性指标,并对水溶性及酸溶性两种壳聚糖的体内相容性和降解性进行评价,为壳聚糖组织工程支架的制备和应用提供参考。方法：用1%的醋酸溶液配制质量浓度为1%、2%、3%、4%的酸溶性壳聚糖溶液,利用黏度分析仪器和pH计测定其黏度和pH值;将2%的酸溶性壳聚糖溶液溶解在不同体积分数（1%、1.5%、2%、2.5%、3%）的醋酸溶液中,检测其黏度和pH值的变化。在BALB/c小鼠腿部肌肉内植入酸溶性壳聚糖或水溶性壳聚糖0.1 g,比较组织相容性和体内降解时间。结果：酸溶性壳聚糖溶液的黏度、pH值随壳聚糖质量浓度的增加而增加。等量的壳聚糖溶解在不同酸度的醋酸中,其黏度和pH值均随酸度的增加而降低。水溶性壳聚糖生物相容性要优于酸溶性壳聚糖,水溶性壳聚糖降解时间〈7 d,酸溶性壳聚糖降解时间〉21 d。结论：壳聚糖在醋酸溶液中的溶解性能与溶液的酸度有关,溶液的黏度和pH值与壳聚糖质量浓度和酸浓度两个因素均密切相关。水溶性壳聚糖的体内相容性及降解性明显优于酸溶性壳聚糖。     

组织工程关节软骨梯度仿生支架的研究进展

由于良好的机械性能和生物相容性,组织工程支架已经成为修复和再生关节软骨缺损的重要方法。随着组织工程技术的不断发展,过去十年已经开发和测试了许多支架的制备和形成方法,但是理想再生支架的制备一直存在争议。关节软骨作为人体关节内的承重组织,其基质结构和细胞组成呈带状,并且从软骨表层至软骨下骨存在着几个平滑的自然梯度,包括细胞表型和数量、特异性的生长因子、基质的组成、纤维的排列、力学性能、营养和氧气的消耗量等均有较为明显的不同。因此,在再生支架的设计中有必要通过重现这些梯度来原位再生关节软骨。最近的文献报道已经有许多新型的梯度仿生支架用于模拟天然关节软骨的自然梯度,这些支架在结构上呈现出不同的机械、物理、化学或者生物梯度,并且取得了不错的修复效果。通过检索关于梯度支架治疗关节软骨缺损的相关文献,首先对天然关节软骨组织的结构、生物化学、生物力学、营养代谢等梯度特性进行研究和总结,然后对目前关节软骨梯度支架的最新设计和构建进行了归类,其次从材料构成(如水凝胶、纳米材料等)以及制备工艺(如静电纺丝、3D打印等)进一步加深对梯度支架的认识,最后讨论了梯度仿生支架在软骨原位组织工程技术中的前景和挑战,为梯度支架成功用于临床转化提供理论基础。     

Feasibility of Autologous Bone Marrow Mesenchymal Stem Cell–Derived Extracellular Matrix Scaffold for Cartilage Tissue Engineering

Extracellular matrix (ECM) materials are widely used in cartilage tissue engineering. However, the current ECM materials are unsatisfactory for clinical practice as most of them are derived from allogenous or xenogenous tissue. This study was designed to develop a novel autologous ECM scaffold for cartilage tissue engineering. The autologous bone marrow mesenchymal stem cell–derived ECM (aBMSC‐dECM) membrane was collected and fabricated into a three‐dimensional porous scaffold via cross‐linking and freeze‐drying techniques. Articular chondrocytes were seeded into the aBMSC‐dECM scaffold and atelocollagen scaffold, respectively. An in vitro culture and an in vivo implantation in nude mice model were performed to evaluate the influence on engineered cartilage. The current results showed that the aBMSC‐dECM scaffold had a good microstructure and biocompatibility. After 4 weeks in vitro culture, the engineered cartilage in the aBMSC‐dECM scaffold group formed thicker cartilage tissue with more homogeneous structure and higher expressions of cartilaginous gene and protein compared with the atelocollagen scaffold group. Furthermore, the engineered cartilage based on the aBMSC‐dECM scaffold showed better cartilage formation in terms of volume and homogeneity, cartilage matrix content, and compressive modulus after 3 weeks in vivo implantation. These results indicated that the aBMSC‐dECM scaffold could be a successful novel candidate scaffold for cartilage tissue engineering.     

羟丁基壳聚糖的制备及其与鼠胚胎成纤维细胞的生物相容性研究

目的制备温敏型壳聚糖衍生物羟丁基壳聚糖(Hydroxybutyl chitosan,HBC),研究鼠胚胎成纤维细胞(Mouseembryonic fibroblasts,MEF)与HBC的相容性,探讨羟丁基壳聚糖作为组织工程材料的可行性。方法对壳聚糖化学改性制备HBC,研究其最佳制备条件。使用不同溶剂对HBC进行溶解实验;利用红外光谱、扫描电镜对产物结构进行观察。从小鼠胚胎中分离培养MEF;MTT法测定HBC对MEF活性的影响。结果制备的4种HBC均能溶于水,55℃反应14 h的HBC 4水溶性较好。HBC溶液在37℃具有明显的溶胶-凝胶的转变,通过物理交联形成凝胶并可逆。不同反应条件下制得的4种HBC浸提液对MEF细胞的毒性均在0级或1级,表现出良好的生物相容性。结论成功制备羟HBC,HBC具有良好的温度敏感性及体温(37℃)下凝胶的特性,与MEF生物相容性良好,是一种具有应用前景的新型组织工程材料。     

镁元素及镁材料在关节软骨损伤修复中的作用及机制研究进展

软骨损伤是由炎症、创伤、肿瘤等造成的,由于关节软骨自身解剖因素,使其损伤后的愈合能力较差,制备组织工程材料促进软骨损伤修复备受研究者关注。镁元素及镁材料因其良好的生物安全性、生物相容性、可降解性及可获得性受到广泛关注,其在骨关节炎等软骨损伤修复中起到重要作用,笔者就镁元素及镁材料在关节软骨损伤修复中的作用及机制作一综述。