修复临界节段性骨缺损：组织工程骨支架形态及对种子细胞负载有效性的影响

背景：针对修复临界节段性骨缺损组织工程骨仍处在研究阶段,理想的构建方法较少。目的：回顾分析骨组织工程支架材料、构建形态以及对种子细胞负载影响的基础与应用研究,以寻求适合种子细胞能够大量有效负载于特殊形态的工程骨支架,可能为修复节段性骨缺损的骨组织工程研究提供一个新的思路。方法：由第一作者检索1994至2013年PubMed数据库以及万方数据库相关组织工程人工骨构建方法研究的文献,并进行系统整理、总结和分析。结果与结论：共检索到文献379篇,其中中文文献161篇,英文文献218篇,按照纳入和排除标准进行筛选,共纳入53篇。通过认真阅读及分析,结果表明：临界节段性骨缺损重建所需要的骨组织工程支架体积较大,需要负载的种子细胞数量巨大,如果没有适宜的供细胞附着的形态和形状,就达不到有活性植入物的要求,所植入材料无疑类似单纯人工骨,不能起到组织工程骨的作用。能够使种子细胞有效负载于工程骨支架材料上并保持活性是用于临床的第一步,所以负载有生物活性种子细胞数量的多少将是成功与否的重要保障。针对接种种子细胞有效程度或种子细胞数量和活性的检测多是通过间接方法佐证接种的有效性。有些培养种子细胞和接种的模式虽然可以保障接种的细胞数量,但接种后真正负载在支架上细胞的具体数量未知,其活性未检测。将工程骨支架制成特殊形状、形态便于种子细胞的有效接种和增殖,保持一定的生物力学性能,诱导成骨的发生,并通过简便、直接的方法检测负载于支架材料上种子细胞的数量和活性是十分重要的。     

脂肪间充质干细胞复合骨诱导性磷酸钙陶瓷支架的异位成骨☆

背景：生物材料的骨诱导现象已经在多种动物实验中被证实。目的：考察磷酸钙陶瓷自身固有的诱导骨生成能力在其作为骨组织工程支架时的表现。方法：取健康家犬10只,在每只的背部肌肉内分别植入骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物、非骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物、骨诱导性磷酸钙陶瓷及非骨诱导性磷酸钙陶瓷,植入后8,12周,取出植入材料及其周围组织进行Micro-CT检测和组织形态学检测,评价成骨情况。结果与结论：组织学观察结果显示,骨诱导性磷酸钙陶瓷组及骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物组均有有异位骨生成,并且骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物组的成骨量显著大于骨诱导性磷酸钙陶瓷组(P<0.05);其余两组均无异位成骨。Micro-CT检测结果与组织形态学检测结果一致。结果表明骨诱导性磷酸钙陶瓷作为骨组织工程支架材料有明显的成骨优势,而脂肪间充质干细胞作为种子细胞对异位成骨有明显的促进作用。     

自固化磷酸钙人工骨Ⅱ修复兔腱-骨损伤的生物力学变化

背景：磷酸钙人工骨与重组人骨形态发生蛋白2在实验中均有成骨诱导作用,有修复腱骨界面损伤的可能。目的：评估自固化磷酸钙人工骨Ⅱ（含重组人骨形态发生蛋白2）修复兔肩袖腱-骨界面损伤后的生物力学变化。方法：取27只成年健康家兔,其中3只直接取双侧肩关节腱-骨界面标本作为正常组,余下的24只家兔双侧肩关节接受兔肩袖急性断裂腱-骨止点重建手术,术中实验组12只填塞自固化磷酸钙人工骨Ⅱ,对照组12只不填塞任何药物。分别于术后2,4,8周采集标本行生物力学测试。结果与结论：实验组各时间点肩袖腱-骨界面最大抗拉强度均高于对照组（P 〈0.001）,但低于正常组（P 〈0.001）;实验组术后8周肩袖腱-骨界面刚度高于对照组（P 〈0.001）,但低于正常组（P 〈0.001）。表明自固化磷酸钙人工骨Ⅱ可以在术后早期提高兔腱-骨界面的最大抗拉强度和刚度,增强腱-骨界面结合力,促进腱骨界面愈合。     

新型组织工程化骨磷酸钙骨水泥/聚乳酸-聚羟基乙酸复合骨髓间充质干细胞修复兔桡骨缺损

背景：前期已成功制备磷酸钙骨水泥/聚乳酸-聚羟基乙酸（calcium phosphate cements/PLGA,CPC/PLGA）生物复合材料,并证实其具有良好的机械强度和生物相容性。目的：进一步验证CPC/PLGA复合骨髓间充质干细胞作为一种新型组织工程化骨材料修复骨缺损的可行性。设计、时间及地点：随机对照动物体内观察,于2004-01/2005-12在中南大学湘雅三医院中心实验室完成。材料：自制CPC/PLGA支架材料,与兔骨髓间充质干细胞复合培养制备组织工程骨。方法：日本大耳白兔40只,制备桡骨骨缺损模型后随机分成4组,于骨缺损处分别植入组织工程骨、CPC/PLGA复合材料、复合了种子细胞的磷酸钙骨水泥及单纯磷酸钙骨水泥。主要观察指标：经不同时间的X射线片、组织形态学及电镜观察,了解各组材料的成骨作用。结果：X射线照片显示组织工程骨组不同时间新骨形成的量均优于其他组,其骨缺损修复的方式和速度均优于其他组;组织学观察到组织工程骨组的成骨细胞及骨小梁出现均早于其他组;电镜结果表明,与其他组相比较,组织工程骨组的成骨速度较快。结论：种植了骨髓基质干细胞的CPC/PLGA复合物能促进骨组织生长,有望作为一种新型人工骨材料修复骨缺损。     

脂肪基质细胞构建组织工程骨修复下颌骨缺损的实验研究

背景：以往实验认为,只有经过成骨诱导后的脂肪基质细胞才能作为骨组织工程的种子细胞。然而成骨诱导周期过程复杂,延长了细胞体外培养时间和花费。目的：探讨未经过成骨诱导的犬脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术修复犬下颌骨缺损的可行性。方法：取12个月龄犬背部皮下脂肪,经胶原酶消化法获得单个核细胞,将培养的第3代细胞与双相磷酸钙陶瓷形成支架复合物。在犬下颌骨两侧制备长20mm、高10mm的箱状缺损,拔除缺损区牙齿,分别植入细胞支架复合物和单纯双相磷酸钙陶瓷支架,不进行干预的区域作为空白对照。植入后4周及8周经组织学检测骨缺损修复情况。结果与结论：支架植入后4周,部分支架材料降解,缺损区形成新生骨,双相磷酸钙陶瓷组成骨量明显少于细胞支架复合物组,形成少量新骨及部分新生血管。8周时,两组形成更多的新骨,广泛分布于骨缺损区域,但双相磷酸钙陶瓷组仍明显少于细胞支架复合物组,差异有显著性意义（P〈0.01）。提示脂肪基质细胞复合双相磷酸钙陶瓷可在体内成骨,不经过体外成骨诱导的脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术可修复下颌骨缺损。     

磷酸钙人工骨联合雷洛昔芬修复兔下颌骨缺损

背景：雷洛昔芬是第3代选择性雌激素受体调节剂,可减少骨量的丢失,增加骨组织中的矿物质含量,降低骨折风险。目的：观察雷洛昔芬结合自固化磷酸钙人工骨修复兔下颌骨缺损的效果。方法：在36只新西兰大白兔左侧下颌骨制作8 mm×4 mm×3 mm的缺损模型,随机分组,实验组12只植入自固化磷酸钙人工骨,并给予雷洛昔芬7.5 mg/（kg·d）;药物组12只给予雷洛昔芬7.5 mg/（kg·d）;人工骨组12只植入自固化磷酸钙人工骨。分别于治疗4,8,12周取下颌骨标本,免疫组织化学法观察骨形态发生蛋白2的表达,激光共聚焦显微镜观察转化生长因子β的表达。结果与结论：实验组治疗后4,8周时的骨形态发生蛋白2免疫组织化学染色阳性细胞数明显高于药物组与人工骨组,治疗后12周时实验组骨改建基本完成,骨形态发生蛋白2免疫组织化学染色阳性细胞数目低于其他两组。实验组转化生长因子β免疫荧光染色表达为逐步升高,到第8周时达到峰值,而药物组和人工骨组的转化生长因子β免疫荧光表达从4-12周一直呈上升状态,趋近于最高峰。说明雷洛昔芬能够促进自固化磷酸钙人工骨在骨缺损过程中骨形态发生蛋白的早期表达及早期骨痂的形成,加快骨缺损修复。     

磷酸钙骨水泥／骨形态蛋白人工骨复合骨髓基质细胞构建组织工程骨

背景:体外实验证明磷酸钙骨水泥/骨形态蛋白人工骨具有较强的骨诱导作用,但足磷酸钙骨水泥/骨形态蛋白人工骨能否作为骨髓基质细胞的生长支架报道较少.目的:验证磷酸钙骨水泥/骨形态蛋白人工骨做为骨组织工程支架材料的可行性.设计、时间及地点:观察实验,于2008 03/2009-03在上海市第九人民医院口腔组织工程实验室完成.材料:磷酸钙骨水泥/骨形态蛋白人工骨产品由瑞邦公司提供,大孔径200～500μm,小孔径1～5μ m,孔隙率为70%.两岁的健康毕格犬1只.方法:抽取成年毕格犬的骨髓,贴壁法获得骨髓基质细胞,经成骨诱导培养液体外培养、扩增、诱导后观察细胞增殖情况.将培养的第2代细胞接种于多孔型活性磷酸钙骨水泥,进行超微结构观察,并将多孔型活性磷酸钙骨水泥/骨髓基质细胞复合物植入毕格犬背部皮下,2,4周后进行组织学检测.主要观察指标:倒置相差纤维镜下观察细胞的生长、增殖情况;碱性磷酸酶染色、Von Kossa染色、骨钙素免疫细胞化学染色鉴定骨细胞的形成标志:扫描电镜观察细胞材料复合情况;苏木精-伊红染色观察体内异位成骨情况.结果:碱性磷酸酶染色呈阳性;Von Kossa染色可见钙结节形成;骨钙素免疫细胞化学染色呈阳性;超微结构观察可见细胞生长附着于材料网孔内表面;组织学检测提示4周时复合物内有新骨形成.结论:多孔型活性磷酸钙骨水泥/骨髓基质细胞复合物显示良好的成骨活性,磷酸钙骨水泥/骨形态蛋白人工骨可以用于骨组织工程支架材料.     

骨髓基质干细胞复合煅烧骨的皮下成骨

背景：研究证明骨髓基质干细胞与煅烧骨支架材料结合后可形成组织工程化骨,但在动物体内的生物相容性及皮下诱导成骨的能力国内报道较少. 目的：观察骨髓基质细胞复合异种煅烧骨植入BALB/c裸鼠背部皮下的成骨性能及煅烧骨材料作为组织工程骨支架材料的可行性. 方法：选用经脱脂及脱蛋白处理后高温煅烧形成的骨支架材料与梯度密度离心法分离培养至第3代的羊骨髓基质干细胞构建细胞-煅烧骨复合物植入 BALB/c 裸鼠背部皮下,选同期对侧背部皮下植入单纯煅烧骨为对照组. 结果与结论：煅烧后的松质骨块为白垩色,表面呈蜂窝状多孔结构,保留了天然松质骨的多孔状空间结构.骨小梁结构完整,孔隙相互连通.骨髓基质干细胞接种到煅烧骨后24 h可见大量细胞黏附于支架上,7 d后细胞分泌大量细胞外基质,细胞与基质分界不清,细胞能在材料上良好地黏附、增殖与生长,细胞活性未受到支架材料的影响.植入4周后,两组均可见煅烧骨边缘出现少量残片,细胞-煅烧骨复合物组煅烧骨孔隙周边可发现骨细胞,对照组煅烧骨表面可见纤维结缔组织包绕.植入后8周,两组均可见到煅烧骨部分降解为片状类骨质,周围有成纤维细胞包绕,排列紧密,形态多样,细胞-煅烧骨复合物组煅烧骨孔隙内可见煅烧骨表面有排列成行的成骨细胞,孔隙间有散在淋巴细胞浸润.对照组标本可见孔隙内有大量结缔组织长入,未见明显成骨迹象.结果说明,经高温煅烧后的松质骨材料,具有良好的生物相容性和生物安全性,可作为骨髓基质干细胞的良好载体,复合后植入体内能够诱导新生骨组织形成,可作为骨缺损组织工程修复的支架材料.     

脂肪基质细胞构建组织工程骨修复下颌骨缺损的实验研究

背景:以往实验认为,只有经过成骨诱导后的脂肪基质细胞才能作为骨组织工程的种子细胞。然而成骨诱导周期过程复杂,延长了细胞体外培养时间和花费。目的:探讨未经过成骨诱导的犬脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术修复犬下颌骨缺损的可行性。方法:取12个月龄犬背部皮下脂肪,经胶原酶消化法获得单个核细胞,将培养的第3代细胞与双相磷酸钙陶瓷形成支架复合物。在犬下颌骨两侧制备长20mm、高10mm的箱状缺损,拔除缺损区牙齿,分别植入细胞支架复合物和单纯双相磷酸钙陶瓷支架,不进行干预的区域作为空白对照。植入后4周及8周经组织学检测骨缺损修复情况。结果与结论:支架植入后4周,部分支架材料降解,缺损区形成新生骨,双相磷酸钙陶瓷组成骨量明显少于细胞支架复合物组,形成少量新骨及部分新生血管。8周时,两组形成更多的新骨,广泛分布于骨缺损区域,但双相磷酸钙陶瓷组仍明显少于细胞支架复合物组,差异有显著性意义(P<0.01)。提示脂肪基质细胞复合双相磷酸钙陶瓷可在体内成骨,不经过体外成骨诱导的脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术可修复下颌骨缺损。     

猪松质骨支架/骨髓基质干细胞复合体兔体内成骨

目的:生物衍生骨具有天然骨组织的三维立体孔隙.网架结构,有利于种子细胞的黏附、增殖.观察猪松质骨支架/骨髓基质干细胞复合体在兔体内成骨及支架的降解.方法:实验于2005-03/2006-12在中南大学湘雅医院中心实验室完成.选择健康家兔16只,3月龄左右,其中1只提供骨髓,另15只作组织工程骨植入,分4,8,12周3个时间点,每个时间点5只.采用Ficoll密度梯度离心法得到兔骨髓基质干细胞并诱导培养:采用物理化学方法对猪松质骨进行处理得到猪松质骨支架,与经诱导培养的骨髓基质干细胞体外复合培养后植入机体内,同时植入单纯猪松质骨支架做自身对照.结果:纳入动物15只,均进入结果分析.采用X射线、苏木精-伊红染色、Masson三色染色及图像分析观察猪松质骨支架屑髓基质干细胞复合体在兔体内成骨及支架的降解.①X射线观察:猪松质骨支架/骨髓基质干细胞复合体移植术后4周移植区周围可见少量散在分布的中密度影,8,12周时中高密度影逐渐向中心区增大.单纯猪松质骨支架移植术后各时间点移植区内均呈低密度影.②组织学观察:猪松质骨支架屑髓基质干细胞复合体植入后4周开始有新骨生成,支架开始降解;8周时新骨的形成及支架的降解都明显增加;12周时新骨继续增加,逐渐向成熟骨组织转变,可见少量哈佛系统,但骨小梁尚不典型,毛细血管增生明显,少量支架残留,未见炎症细胞.单纯猪松质骨支架植入后各时间点无新骨形成.③图像分析表明:猪松质骨支架/骨髓基质干细胞复合体植入后新骨组织随时间延长而增加,而材料组织随时间延长而减少,但新生骨组织增加与支架材料组织减少无明显直线相关(P＞0.05).结论:猪松质骨支架与骨髓基质干细胞复合移植后新骨逐渐形成,支架逐渐降解,是一种较理想的骨组织工程支架材料.     

羟基丁酸-羟基辛酸一体化骨软骨支架的体外血管化

背景：前期实验构建的羟基丁酸-羟基辛酸共聚体一体化骨软骨支架具备良好的生物相容性、生物可降解性，并且降解产物无毒性。 目的：将兔肾微血管内皮细胞与羟基丁酸-羟基辛酸一体化骨软骨支架复合培养，观察支架骨层血管化效果。方法：运用溶剂浇铸-颗粒沥滤法，制备具有骨层/骨与软骨界面层/软骨层3层结构的羟基丁酸-羟基辛酸一体化骨软骨支架。将传代培养至第3代的兔肾微血管内皮细胞，接种到一体化骨软骨支架骨层支架上，MTT法检测细胞在支架上的增殖活性，10 d后苏木精-伊红染色及电镜观察细胞在支架内的生长状况。 结果与结论：一体化骨软骨支架外观具备明显的3层结构，各层之间连接紧密，骨层疏松多孔，各层支架孔隙均匀且相通，一体化支架孔隙率为78%。兔肾微血管内皮细胞在支架上分裂增殖良好，复合培养10 d后，细胞在骨层支架内呈立体生长，中间界面层内未发现细胞，苏木精-伊红染色可见细胞黏附生长于骨层支架孔隙间，细胞依附支架的多孔结构生长，形成管腔样结构，但细胞并未长入中间界面层。     

纳米羟基磷灰石/聚己内酯电纺支架修复种植体周围骨缺损

背景：牙齿缺失导致牙槽嵴骨质的改建和持续吸收,严重影响种植体植入的条件和种植区软硬组织的美观。目的：评价纳米羟基磷灰石/聚己内酯电纺支架促进即刻种植体周围骨缺损的成骨效果。方法：制作犬骨髓间充质干细胞复合纳米羟基磷灰石/聚己内酯电纺支架的组织工程化骨。拔除6只实验犬双侧下颌第二前磨牙,在其近中根牙槽窝处制备种植床,即刻植入种植体,在钛钉颊侧制作三壁骨缺损,两侧骨缺损处分别植入组织工程化骨与Bio-Oss小牛无机骨粉,并在材料表面覆盖Bio-Gide胶原膜。术后即刻、4周、8周、12周X射线测量种植体周围骨灰度值;12周后完整取出下颌骨,甲苯胺蓝染色观察骨缺损区的微观结构,新生骨量、形态结构及种植体-骨结合情况。结果与结论：两组间术后各时间点骨密度变化无明显差异,表明两组材料在促进骨再生过程中的成骨效果基本一致。组织工程化骨组骨缺损区内形成致密板状骨,可见成熟骨细胞,哈弗氏管,新生骨-种植体结合较紧密;Bio-Oss小牛无机骨粉组板层骨致密,新骨中有少量Bio-Oss颗粒分布,成骨细胞较组织工程化骨组少,部分哈弗管结构内可见到毛细血管,新骨与植入材料之间形成桥形连接,与种植体结合紧密。表明纳米羟基磷灰石/聚己内酯支架复合骨髓间充质干细胞、Bio-Gide胶原膜可促进种植体周围牙槽骨再生。     

纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合组织工程支架的细胞毒性和生物相容性

背景：天津大学材料学院利用仿生学方法制备的纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合支架材料,具有与天然骨相似的结构和性能。目的：研究纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合组织工程支架的细胞毒性和生物相容性。方法：①急性全身性毒性实验：将纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液与生理盐水分别注射至昆明小鼠腹腔,注射24,48,72 h记录小鼠体质量。②致敏实验：在日本大耳白兔背部皮下分别注射纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液与生理盐水,72 h内观察注射部位水肿及红斑情况,间隔14 d后再次行激发实验。③热源实验：在日本大耳白兔耳缘静脉注射纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液,注射后检测体温变化。④溶血实验：在稀释的兔抗凝血中分别加入纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液、生理盐水与蒸馏水。⑤将第3代兔骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料共培养,观察材料表面细胞增殖、生长及黏附状态。结果与结论：纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合支架材料无急性全身毒性、无致敏性、无热源反应、无溶血反应,该支架材料具有三维网络结构,骨髓间充质干细胞在材料表面生长、增殖及黏附良好,表明纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合支架材料具有良好的生物相容性与细胞相容性。     

静电纺丝聚乳酸复合物纳米纤维材料与小鼠神经干细胞的生物相容性

背景：聚乳酸聚乙醇酸支架材料广泛应用于组织工程学领域,但其细胞黏附性较差、缺乏活性功能基团以及疏水性较强等缺点限制了其进一步的发展和应用。目的：观察小鼠神经干细胞与静电纺丝聚乳酸聚乙醇酸/聚乙二醇共聚物纳米纤维支架材料的体外相容性。方法：自孕15 d CD-1小鼠胚胎大脑皮质分离培养小鼠神经干细胞。静电纺丝法制备聚乳酸聚乙醇酸和聚乳酸聚乙醇酸/聚乙二醇纳米纤维支架材料,扫描电镜观察材料结构;取第5代神经干细胞分别接种于聚乳酸聚乙醇酸和静电纺丝聚乳酸聚乙醇酸/聚乙二醇纳米纤维支架材料上,进行体外培养。结果与结论：扫描电镜检测显示,两种支架材料呈现相互交联的多孔网状结构。聚乳酸聚乙醇酸组和静电纺丝聚乳酸聚乙醇酸/聚乙二醇组纤维直径和孔隙率差异无显著性意义（P 〉0.05）。CCK-8检测显示,两种材料无明显细胞毒性。神经干细胞在支架材料中生长良好,两组吸光度值均随培养时间延长而增大,两组在培养1,3,5,7,9,11 d吸光度值差异均有显著性意义（P 〈0.05）。两组材料培养3,6,9 h,静电纺丝聚乳酸聚乙醇酸/聚乙二醇组的细胞黏附率明显高于聚乳酸聚乙醇酸组（P 〈0.05）。Hoechst染色显示两组细胞核质均染,形态正常,静电纺丝聚乳酸聚乙醇酸/聚乙二醇组细胞数量明显多于聚乳酸聚乙醇酸组（P 〈0.05）。扫描电镜观察显示,与聚乳酸聚乙醇酸组相比,静电纺丝聚乳酸聚乙醇酸/聚乙二醇组神经干细胞在支架上的生长情况和基质分泌更好。结果说明,静电纺丝法制备的静电纺丝聚乳酸聚乙醇酸/聚乙二醇纳米纤维支架细胞生物相容性良好,安全无毒,具备合适的孔径和孔隙率,适宜神经干细胞生长,是一种适用于组织工程优质的支架载体。     

纳米羟基磷灰石 / 壳聚糖 / 聚丙交酯支架的体外生物相容性和成骨活性简

背景：研究发现将聚丙交酯、纳米羟基磷灰石或聚丙交酯两两复合后可在一定程度上改善支架的机械性能、生物相容性和对细胞的成骨诱导分化,但离理想的骨组织工程支架材料尚有一定的距离。 目的：对比不同配比纳米羟基磷灰石/壳聚糖/聚丙交酯支架的体外生物相容性及生物活性。 方法：采用粒子沥滤法制备纳米羟基磷灰石、壳聚糖、聚丙交酯的质量比分别为10∶10∶80、10∶20∶70、20∶10∶70的复合支架。将3组复合支架与人骨髓间充质干细胞进行体外复合培养,绘制细胞在支架上的生长曲线,以RT-PCR检测细胞碱性磷酸酶活性和骨钙素的表达。 结果与结论：配比为20∶10∶70复合支架的细胞黏附率明显高于其他两复合支架组（P 〈0.01）,并且复合培养9-27 d的细胞碱性磷酸酶活性、复合培养15-27 d的骨钙素表达明显高于其他两复合支架组（P 〈0.01）,3组细胞的增殖趋势相似。说明配比为20∶10∶70的纳米羟基磷灰石/壳聚糖/聚丙交酯支架具有良好的生物相容性及骨诱导活性。     

纳米纤维三维支架材料提供适宜微环境调控干细胞的命运

背景：三维纤维支架材料立足于模拟干细胞体内微环境的物理和化学特性,可以在极大程度上维持干细胞的活性,保证组织修复或干细胞治疗的疗效。目的：综述纳米纤维三维支架材料的制备方法及其与干细胞的相互作用,以及立足于这种材料的组织工程研究进展。方法：由作者在web of science以“tissue engineering, nanofiber scaffold, stem cel fate”为关键词,检索与干细胞组织工程和纳米纤维三维支架密切相关的研究。结果与结论：纳米纤维三维支架能够模拟干细胞微环境的物理结构,在其基础上进行表面改性可以进一步模拟微环境的化学信号,可为干细胞移植提供一个可靠的载体。纳米纤维三维支架材料的制备方法主要有分子自组装技术、溶液相分离和静电纺丝技术等。三维支架材料可以调控包括造血干细胞、胚胎干细胞、间充质干细胞和神经干细胞等干细胞的体外增殖。具有特定物理结构和生物化学表面的三维支架还可以在体外诱导干细胞向骨骼/软骨、神经或者肌肉等方向分化,还可以为干细胞移植提供适宜的微环境,保证干细胞治疗的效果。     

新鲜骨髓吸出物直接种植于支架构建组织工程韧带

背景：有关于应用新鲜骨髓吸出物直接局部注射修复韧带部分损伤的报道,少有提及应用新鲜骨髓吸出物直接种植于支架构建组织工程韧带的研究报道。目的：评价将新鲜骨髓吸出物直接种植于支架构建组织工程韧带的可行性。方法：构建丝素纤维/小肠黏膜下层复合支架后,骨髓种植组将骨髓吸出物直接种植于复合支架上;细胞种植组将骨髓间充质干细胞种植于复合支架上;以未接种任何物质的复合支架作为空白对照,检测各组细胞黏附密度、细胞增殖活性及细胞外基质分泌情况。将骨髓种植组复合物植入兔前交叉韧带横断处,12周后取材评价骨髓种植组材料体内生物相容性。结果与结论：骨髓种植组孵育4 h后的细胞黏附密度、不同时间点细胞增殖率显著高于细胞种植组（P＜0.05）。骨髓种植组及细胞种植组Ⅰ型、Ⅲ型胶原分泌量均显著高于空白对照组（P＜0.05）,但骨髓种植组及细胞种植组两组间Ⅰ型、Ⅲ型胶原分泌量差异无显著性意义。骨髓种植组材料植入兔体内未引起致死性免疫排斥反应及严重炎症反应,未见明显韧带再生及血管化。说明新鲜骨髓吸出物直接种植于支架可构建组织工程韧带,并且体内短期生物相容性良好。     

新型组织工程化骨材料植入动物体内的成血管效应

背景：以生长因子、种子细胞、载体支架为基础的骨组织工程研究取得的成功,向人们展示了再造骨组织器官的美好前景,然而在临床应用方面往往效果不理想。其中很重要一个原因是组织工程骨很大程度上受制于移植物血管网缺乏造成的细胞供养障碍而导致失效。目的：新型组织工程骨修复材料植入新西兰兔桡骨缺损处观察其成血管作用。方法：将聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物包裹碱性成纤维细胞生长因子制备成微球囊,然后与磷酸钙骨水泥混合,并与体外培养的同种异体骨髓间充质干细胞共培养制备新型组织工程骨修复材料。60只成年新西兰兔建立15mm桡骨缺损模型后随机分成2组,实验组植入新型组织工程骨修复材料,对照组植入复合骨髓间充质干细胞的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物与磷酸钙骨水泥的混合材料。于术后4、8、12周,通过组织细胞形态学观察、核素骨扫描等手段,观察各个时期血管形成情况。结果与结论：光镜下组织形态学观察结果及核素骨扫描结果示血管化程度是实验组优于对照组。结果显示聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物-成纤维细胞生长因子/磷酸钙骨水泥材料复合骨髓间充质干细胞构建的新型组织工程骨修复材料在动物体内有较好的成血管效果。     

预分化脂肪干细胞与纤维蛋白胶和磷酸钙骨水泥自体异位构建血管化移植物

背景：预构骨皮瓣研究启发人们构建预构血管化骨进行游离移植来替代带血管蒂游离自体骨移植修复大段骨缺损的想法。目的：设计一种基于预分化脂肪干细胞、纤维蛋白胶和多孔磷酸钙骨水泥支架复合体的血管化移植物。方法：将体外分离培养的大鼠脂肪干细胞在条件培养基中进行血管内皮细胞定向分化,经鉴定活性后,复合至纤维蛋白胶和多孔磷酸钙骨水泥构建血管化组织工程支架。将血管化组织工程支架、纤维蛋白胶/多孔磷酸钙骨水泥支架及多孔磷酸钙骨水泥支架分别植入SD大鼠股四头肌肌袋内,植入后2,4周进行组织学检测、血管定量分析和Western blot检测。结果与结论：向血管内皮细胞分化的脂肪干细胞与纤维蛋白胶和多孔磷酸钙骨水泥共培养7 d,可见细胞密度适中,与支架组织结合较好。植入实验中,各组支架孔隙中充填有纤维血管组织和脂肪组织,血管化组织工程组支架孔隙中均长入大量血管,并有小动脉长入,不同时间点的血管直径和数量及血管内皮生长因子C的表达量均优于纤维蛋白胶/多孔磷酸钙骨水泥组和多孔磷酸钙骨水泥组（P〈0.01）。表明构建的血管化组织工程支架能够实现可靠迅速血管化。     

血管内皮生长因子混合I型胶原修饰β-磷酸三钙多孔支架的血管化

背景：目前听骨链重建仍是治疗传导性聋的重要方法,多种生物材料被应用于听骨链重建,但都忽略了听骨植入后的血液供应,更未形成真正意义的骨组织。目的：观察经血管内皮生长因子混合Ⅰ型胶原修饰β-磷酸三钙多孔支架植入豚鼠听泡内的血管化效果。方法：取豚鼠60只制作听泡内壁黏膜缺损创面,随机分组,实验组听泡内植入经血管内皮生长因子混合Ⅰ型胶原修饰的β-磷酸三钙多孔支架,对照组植入Ⅰ型胶原修饰的β-磷酸三钙多孔支架,空白对照组植入β-磷酸三钙多孔支架,植入后1,2,3,4周扫描电镜观察支架表面情况,苏木精-伊红及免疫组织化学染色观察支架内血管生成情况,甲苯胺蓝染色观察支架内新骨生成。结果与结论：实验组植入1周后内皮细胞大量生长,血管管腔形成,3周时达血管生长高峰并可见微孔间交通支形成;另两组2周时可见血管管腔形成,但无微孔间交通支形成,且实验组各时间段血管计数均高于对照组和空白对照组（P＜0.05）。3组支架表面及微孔内细胞黏附生长,形态基本一致。植入4周时实验组支架内成骨较其他两组明显。表明经血管内皮生长因子混合Ⅰ型胶原修饰的β-磷酸三钙多孔支架在豚鼠中耳环境中能够有效实现血管化,促进支架内新骨形成。