溶胶-凝胶生物活性玻璃/胶原复合多孔支架的力学性能研究

目的研究溶胶-凝胶生物活性玻璃/胶原组织工程支架的力学性能及降解性能,为胶原基复合支架的进一步应用,提供理论基础。方法以纳米溶胶-凝胶生物活性玻璃为添加相,利用冷冻干燥法制备了4种溶胶-凝胶生物活性玻璃/胶原基复合多孔组织工程支架。结果(1)溶液中胶原纤维的聚集状态,制备出具有直径约为400～600nm的粗胶原纤维束支架材料,这种粗胶原纤维束对改善胶原基组织工程支架的力学强度和减慢其降解速度具有重要作用,其中胶原与生物活性玻璃质量比为40∶60时,具有最高的抗压强度(1.5469±0.0995)MPa。(2)利用FTIR和Raman等技术综合分析研究了溶胶-凝胶生物活性玻璃对胶原蛋白的二级结构的影响,当复合材料中胶原含量小于20%时,胶原蛋白二级结构破坏严重。结论当胶原与生物活性玻璃质量比为40∶60时,所制备的复合支架具有最好的抗压性能和降解性能,为进一步应用提供了研究基础。     

胶原/生物活性玻璃/壳聚糖增强型复合支架

背景：生物活性玻璃/胶原复合材料具有优良的成骨活性和的生物学性能,然而其在人体环境中易降解而导致支架溃散、力学性能下降。 目的：构建具有良好力学性能、抗降解性能和骨修复特性的胶原/生物活性玻璃/壳聚糖增强型复合支架。 方法：以壳聚糖作为分散剂,将生物活性玻璃粉体预先在壳聚糖溶液中均匀分散,然后与胶原溶液混合,结合冷冻干燥法制备多孔胶原/生物活性玻璃/壳聚糖增强型复合骨修复支架。采用傅里叶变换红外光谱仪、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、动态生物力学试验机等对复合支架的结构和性能进行表征。 结果与结论：由于壳聚糖和生物活性玻璃粉体在微酸性环境下的电荷吸引,使在壳聚糖中预分散的生物活性玻璃颗粒在复合支架中分散更均匀;壳聚糖的引入大量增加了机体中的羟基和氨基,使分子间的相互作用增强,显著提高了材料的抗压模量和强度;壳聚糖和胶原在分子尺度的混合,使胶原分子被壳聚糖包裹,降低了胶原酶对胶原分子的酶切能力,显著提高了复合支架的抗胶原酶解性;壳聚糖分子使生物活性玻璃颗粒更均匀的包裹在大分子基相中,减少了生物活性玻璃颗粒的团聚和暴露,导致复合支架在模拟体液中的矿化活性略微降低。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

胶原-生物活性玻璃-聚己内酯复合支架材料促进人牙髓细胞的增殖、迁移和分化北大核心

背景:胶原-生物活性玻璃-聚己内酯复合材料具有良好的生物相容性、机械性能及可降解性,对细胞的黏附、增殖及血管生成极为有利。目的:观察胶原-生物活性玻璃-聚己内酯复合支架材料对人牙髓细胞的增殖、迁移和分化能力的影响。方法:分离培养人牙髓细胞,接种在胶原-生物活性玻璃-聚己内酯支架材料上,接种前及接种后第1,3,7,14,24天,采用MTT法检测细胞增殖,采用划痕实验检测细胞的迁移能力,采用ELISA法检测细胞上清液中的碱性磷酸酶活性。结果与结论:(1)与接种前比较,接种于胶原-生物活性玻璃-聚己内酯支架材料上的细胞增殖能力明显增强(P<0.01);随着接种时间的延长,胶原-生物活性玻璃-聚己内酯支架材料上的细胞增殖能力逐渐增强;(2)与接种前比较,接种于胶原-生物活性玻璃-聚己内酯支架材料上的细胞迁移能力明显增强(P<0.01);随着接种时间的延长,胶原-生物活性玻璃-聚己内酯支架材料上的细胞迁移能力逐渐增强;(3)与接种前比较,接种于胶原-生物活性玻璃-聚己内酯支架材料上的细胞上清液中碱性磷酸酶水平明显增加(P<0.01);随着接种时间的延长,胶原-生物活性玻璃-聚己内酯支架材料上的细胞上清液中碱性磷酸酶水平逐渐增强;(4)结果表明,胶原-生物活性玻璃-聚己内酯复合支架材料可促进人牙髓细胞的增殖、迁移和分化过程。     

新型胶原支架材料改性的研究

针对脱细胞真皮基质作为复合移植用真皮支架所存在的渗透性较差、降解速率慢、生物活性低等缺点,采用新工艺技术制备了天然三维网络结构的新型胶原支架材料,探讨交联、复合及其顺序和打孔对其理化性能的影响,并通过成纤维细胞培养试验研究其生物相容性.理化性能检测结果显示:复合提高交联试样的孔隙率和延长降解时间;交联明显提高试样的孔隙率和拉伸强度并延长其降解时间;先复合后交联可以提高孔隙率和降解时间;打孔可以明显提高材料的透水汽性和孔隙率.成纤维细胞培养试验表明:成纤维细胞能在改性支架材料上黏附、增殖.新型胶原支架经复合、交联、打孔改性后,其透水汽性明显提高,达到(3372±83)g/(m2·d);孔隙率显著提高,达(94.20±2.5)%;拉伸强度较好,为(10.65±0.32)MPa;体外降解时间为(38.3±1.0)h,通过适当改变交联剂的用量在比较宽的范围,可以满足不同支架材料降解速率的要求;细胞相容性良好.新型胶原支架经复合、交联、打孔改性后有望作为复合移植用的真皮支架.     

不同比例壳聚糖胶原复合骨、软骨缺损支架材料的制备及性状比较

背景:骨组织工程支架材料由最初的自体骨,软骨材料到生物活性陶瓷,乃至后来的有机材料胶原蛋白等细胞外基质材料,其生物相容性及性能越来越优越,越来越接近体内的真实情况。但是这些材料在抗压性及强度方面还有待进一步提高。目的:应用胶原与壳聚糖制备生物支架并对其检测其生物学性质,为骨、软骨缺损提供移植替代物。方法:将不同比例壳聚糖-胶原蛋白溶解,经冷冻冻干后紫外线交联后冷冻干燥,二次冻干制备好支架。检测不同比例支架的孔隙率,降解率,溶胀率。扫描电镜观察孔径的大小及形态。结果与结论:制备的支架外观呈海绵多孔状。支架的孔径大小随着胶原比例增加而减小。胶原比例的增加对支架孔隙率的影响较轻微。支架的溶胀率可达到80%左右,支架的溶胀程度随胶原比例增加而减少。胶原含量越大支架柔韧度增加明显。支架的降解率随着胶原比例增加而增加,而壳聚糖含量越高,降解速度越慢。结果提示,通过调整壳聚糖-胶原蛋白比例使支架具有作为骨、软骨缺损移植材料的替代物可能。     

用聚乳酸海绵材料构建组织工程真皮

目的 利用多孔聚乳酸海绵材料作为真皮支架材料，研究其在组织工程真皮构建中的作用及意义。方法 采用盐溶法制作出多孔聚乳酸海绵材料，再接种皮肤成纤维细胞，形成细胞—支架结构物；利用细胞计数、组织染色、电镜和免疫组化等检测手段，观察细胞在材料上的生长、增殖及分泌情况。结果 成纤维细胞在支架材料上状态良好，且能缓慢增殖。胞外基质丰富，胶原分泌旺盛。结论 聚乳酸能支持皮肤成纤维细胞正常的生理代谢和分泌，是理想的组织工程真皮支架材料。     

应用胶原海绵构建组织工程皮肤的实验研究

目的探讨以胶原海绵为支架材料构建组织工程皮肤的方法。方法体外分离、培养、鉴定角朊细胞和成纤维细胞,制备胶原海绵作为组织工程支架材料;在成功构建人工真皮的基础上,种植表皮细胞,构建人工复合皮肤,通过大体观察、HE染色与免疫组织化学进行组织学检测。结果制备的胶原海绵孔径平均100~150μm,孔隙率89%,组织相容性良好;以胶原海绵构建的皮肤替代物免疫组织化学染色显示Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白和层粘连蛋白阳性,HE染色可见均具有表皮和真皮双层结构,在形态结构上与正常皮肤相似。结论培养的人角朊细胞和成纤维细胞种植于胶原海绵支架上培养可构建出具有类似天然皮肤结构的组织工程皮肤。     

胶原基人工真皮替代物的材料与结构设计

介绍了胶原基人工真皮替代物的结构模型、材料选择和微观结构控制。仿照人体天然的皮肤结构与功能，人工皮肤也应具有双层结构：上层以透气不透水的聚合物弹性体构成，发挥临时表皮的作用，下层由可降解的基于胶原的海绵体构成，作为自体可吸收的人工真皮层。除胶原外，多糖类化合物如氨基葡聚糖也是构成人工真皮替代物的重要物质之一，使人工真皮的成分更接近于天然皮肤，并调控胶原的降解速率与组织的再生同步。通过控制PH值、浓度和冻干温度等成膜条件，可调控所得胶原多孔膜的大小和形态结构。如此制备的基于胶原的人工真皮替代物可望成为皮肤移植的一种替代方法，用以治疗全厚皮损伤及皮肤溃疡。     

Ⅰ型胶原膜、胞外基质提取物膜体外构建人工真皮能力比较

比较Ⅰ型胶原与胞外基质(extracellularmatrix,EM)提取物冻干后形成的膜(EM膜)在体外构建人工真皮的能力,以选择一种更有利于人工真皮形成的支架材料。方法分别使用小牛真皮部分提取的Ⅰ型胶原蛋白和胞外基质提取物冻干后制备基质网架,植入皮肤成纤维细胞,形成人工真皮。用扫描电镜观察I型胶原膜和EM膜的表面形态结构;选取不同的时间点,对种植于两种支架材料上的细胞进行计数,并利用间接ELISA方法检测人工真皮复合物中的细胞Ⅰ型胶原分泌情况,通过统计学的分析手段,对细胞的生长情况做出判断;用组织学方法观察人工真皮的形成情况。结果扫描电镜观察结果,两种膜在外观形态上无明显差异;细胞在EM膜上的增殖速度较Ⅰ型胶原膜快;ELISA分析显示,EM-细胞复合物中的成纤维细胞能够分泌更多的Ⅰ型胶原;与Ⅰ型胶原膜相比,EM在培养液中的降解更为缓慢,种植后的成纤维细胞在EM膜上生长旺盛,细胞层次明显多于前者,形成了较为明显的真皮样组织。结论EM膜适于成纤维细胞的生长,体外降解速率慢,是一种较Ⅰ型胶原膜更为理想的真皮支架材料。     

胶原凝胶人工皮肤的体外构建

目的 探讨以胶原凝胶为支架材料构建组织工程皮肤的方法.方法 体外分离、培养人皮肤表皮细胞和成纤维细胞,利用本研究所自制胶原蛋白,制备胶原凝胶作为组织工程支架材料;在成功构建人工真皮的基础上,种植表皮细胞,构建人工复合皮肤,运用HE染色与免疫组织化学进行组织学检测.结果 HE染色可见构建的人工复合皮肤具有表皮和真皮双层结构,免疫组织化学染色显示Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白和层粘连蛋白阳性,在形态结构上与正常皮肤相似.结论 培养的人表皮细胞和成纤维细胞种植于胶原凝胶支架行气-液界面培养可构建出具有类似正常皮肤结构的组织工程皮肤.     

Development of an artificial dermis preparation capable of silver sulfadiazine release

This article describes the antibacterial effects of an artificial dermis impregnated with silver sulfadiazine (Ag-SD) in vitro as well as in vivo. In the in vitro test, silver release from the artificial dermis impregnated with Ag-SD, by immersion in collagenase solution was controlled by the degradation of the collagen sponge.The artificial dermis impregnated with 3% or higher doses of Ag-SD completely suppressed the growth of Pseudomonas aeruginosa (Ps.) or Staphylococcus aureus (St.). The cytotoxicity test revealed that impregnation of 5% or higher doses of Ag-SD suppressed the growth of fibroblasts. However, when the artificial dermis impregnated with Ag-SD was implanted into full-thickness skin defects on the backs of guinea pigs, no tissue damage was histologically observed around the implanted site of the dermis. In the in vivo test, the artificial dermis impregnated with 10% Ag-SD, which was grafted on experimentally contaminated wounds in the backs of guinea pigs, macroscopically suppressed degradation of the collagen sponge, and significantly reduced the growth of both Ps. and St., compared with artificial dermis without Ag-SD. We conclude that collagen sponge impregnated with Ag-SD is a promising artificial dermis applicable to treat contaminated wounds.     

人工真皮修复骨外露创面23例效果评价

背景：近年来有应用人工真皮修复骨外露创面的报道,但其治疗效果尚不明确。 目的：评价应用人工真皮修复23例骨外露创面的治疗效果。 方法：选取北京积水潭医院烧伤科23例骨外露患者,男18例,女5例。骨外露创面清创后,进行人工真皮移植,待其成活后,进行自体薄断层皮片移植,观察人工真皮及自体断层皮片的成活情况和供皮区瘢痕增生情况。 结果与结论：所有骨外露患者中除1例女性颅骨外露部分修复外,其余患者人工真皮及自体皮片成活良好,骨外露创面均完全修复,供皮区未见瘢痕。结果提示,人工真皮修复骨外露创面效果较好。     

Development of an artificial dermis composed of hyaluronic acid and collagen

This study aimed to investigate the efficacy of an artificial dermis composed of hyaluronic acid (HA) and collagen (Col) with or without epidermal growth factor (EGF), both in in vitro and in vivo. The cross-linked high molecular weight HA spongy sheet was prepared by freeze-drying. The spongy sheet was immersed in a mixed solution of high molecular weight HA, low molecular weight HA, and heat-denatured Col, and then lyophilized to obtain a two-layered spongy sheet. Cross-linking among Col molecules was induced by ultraviolet irradiation to prepare the artificial dermis (Type I). In a similar manner, a two-layered artificial dermis containing EGF (Type II) was prepared using a similar mixed solution containing EGF. The in vitro experiments demonstrated that EGF released from the Type II artificial dermis stimulates fibroblasts to produce increased amounts of vascular endothelial growth factor and hepatocyte growth factor. The therapeutic efficacy of artificial dermis was evaluated in animal tests using Sprague Dawley (SD) rats. The dorsal skin of the SD rat was shaved and then exposed to boiling water for 3?s to induce a deep dermal burn. The necrotic tissue was then excised 3?days later. Each artificial dermis was applied to the skin defect for 7?days and assessed for its ability to generate a wound bed. The in vivo experiments demonstrated that the Type II artificial dermis promotes angiogenesis to a greater extent at an early stage (within 3?days), and also suppresses the inflammatory reaction more successfully compared with the Type I artificial dermis. In further animal tests, an autologous skin graft was performed by excising a piece of skin from the abdominal region and then grafting it onto the wound bed prepared using each artificial dermis for 7?days. Although the Type II artificial dermis had the highest potential to promote angiogenesis, in this animal study, each artificial dermis induced excellent wound bed formation acceptable for autologous skin grafting.     

人工皮肤体外培养

人工皮肤是指应用组织工程技术将体外培养的上皮细胞和成纤维细胞扩增后,接种于一种具有良好生物相容性的材料上,经体外培养,形成的皮肤。将其移植于皮肤创面处,可以实现创伤的修复和重建。本文分别从上皮体外培养,真皮体外培养及人工皮肤模型的建立、培养方法及其影响因素等方面对近年来人工皮肤的研究进展进行了综述。     

人工真皮治疗创伤后下肢软组织缺损的初步研究

目的探讨人工真皮在修复创伤后下肢软组织缺损中的作用。方法选择下肢创伤后软组织缺损伴有肌肉、肌腱、骨等深部组织外露的患者12例,清创后,将人工真皮移植于伤口覆盖暴露的深部组织,2周后取自体薄皮片移植于其上,1周后换药,观察植皮成活情况。结果所有患者创面愈合良好,深部组织良好覆盖,无明显瘢痕增生,1例因跟骨外露面积大辅以腓肠神经伴行血管岛状皮瓣修复,愈合良好。结论人工合成胶原蛋白海绵治疗创伤后下肢深部组织暴露效果良好,操作简便,局部损伤小,愈合后瘢痕增生不明显。     

Accelerated tissue regeneration through incorporation of basic fibroblast growth factor-impregnated gelatin microspheres into artificial dermis

The objective of this study was to evaluate the effect of incorporation of basic fibroblast growth factor (bFGF)-impregnated gelatin microspheres into an artificial dermis on the regeneration of dermis-like tissues. When used in the free form in vivo, bFGF cannot induce sufficient wound healing activity, because of its short half-life. Therefore, sustained release of bFGF was achieved by impregnation into biodegradable gelatin microspheres. A radioisotope study revealed that incorporation of bFGF-impregnated gelatin microspheres significantly prolonged in vivo retention of bFGF in the artificial dermis. Artificial dermis with incorporated bFGF-impregnated gelatin microspheres or bFGF in solution was implanted into full-thickness skin defects on the back of guinea pigs (1.5 cm x 1.5 cm) (n = 4). Incorporation of bFGF into the artificial dermis accelerated fibroblast proliferation and capillary formation in a dose-dependent manner. However, the accelerated effects were more significant with the incorporation of bFGF-impregnated gelatin microspheres than with free bFGF at doses of 50 microg or higher. We conclude that the gelatin microsphere is a promising tool to accelerate bFGF-induced tissue regeneration in artificial dermis.     

人工真皮修复急性创伤后足背皮肤软组织缺损14例

背景：人工真皮具有硅胶膜和胶原海绵双层结构,是最早开发和应用于临床的组织工程化皮肤替代物,主要应用于皮肤软组织缺损修复。 目的：评价人工真皮在足背严重皮肤软组织缺损中的应用。 方法：选择北京积水潭医院烧伤科于2009-06/2010-12收治的14例急性外伤后足背严重皮肤软组织缺损患者,均有肌腱或骨外露。所有患者经清创后,以人工真皮移植,待人工真皮成活后以自体断层皮片移植,观察人工真皮和自体皮的成活情况。 结果与结论：所有植皮成活,创面愈合良好,供区未见明显瘢痕增生。提示人工真皮联合自体断层皮片移植可以有效修复足背严重皮肤缺损创面,减少供区损伤。     

人工真皮支架联合灌洗式负压封闭引流在肌腱或骨外露创面修复中的应用

目的探讨人工真皮支架联合灌洗式负压封闭引流修复肌腱或骨外露创面的疗效。 方法选择2018年1月至2020年1月安徽医科大学第一附属医院烧伤科收治的肌腱或骨外露创面39例,其中急性创面26例(外伤10例,烧伤11例,热压伤4例,虫咬伤1例);慢性创面13例(糖尿病足皮肤溃疡2例,烧伤后期创面7例,瘢痕溃疡4例)。在全身麻醉或神经阻滞下行创面清创,在肌腱或骨外露处植入加强型人工真皮支架,外加负压封闭引流敷料覆盖,术后使用不同冲洗液进行间歇性灌洗,直至组织红润,达到二期植皮手术要求。观察并记录人工真皮支架使用次数,清创后人工真皮支架植入与二期植皮间隔时间和植皮成活情况。 结果39例肌腱或骨外露的急慢性创面经清创后覆盖人工真皮支架,术后经不同冲洗液间歇性灌洗式负压封闭引流治疗,均形成新鲜肉芽组织,二期经刃厚皮片植皮手术,植皮均100%成活,未出现感染等并发症。 结论人工真皮支架植入联合灌洗式负压封闭引流可有效地覆盖外露的肌腱和骨,是急慢性创面合并肌腱、骨外露的有效修复方式之一。