刺激响应型水凝胶在骨修复中的应用综述

水凝胶因其良好的生物相容性、亲水性以及与生物组织相似的物理特性,已在生物医学尤其是组织工程领域得到了广泛的应用.作为一种新颖的智能响应型生物材料,刺激响应型水凝胶不仅含有一般水凝胶的优点,还可在外界环境刺激下(如特定温度、pH、光照和磁场等)表现出独特的溶胀或收缩行为,可搭载活性细胞及细胞生长因子植入缺损组织,实现骨组织损伤修复和功能重建.这种精确的控制使骨修复的治疗实现微创化,并且可以精准匹配复杂的骨缺损.本文根据不同类型的外界环境刺激因子,介绍刺激响应型水凝胶的分类、刺激响应原理及其在骨修复中的研究进展,旨在为骨修复提供新的思路与方法.     

壳聚糖基水凝胶在口腔组织工程中的应用

牙髓炎、牙周炎、颌骨缺损及颞下颌关节损害是临床常见的口腔颌面部疾病,然而传统治疗手段无法有效恢复受损组织的结构和功能。因具有良好的生物相容性、生物降解性、抗氧化性、抗炎活性和广谱抗菌性,壳聚糖基水凝胶在口腔组织工程领域展现出广阔的应用前景。季铵化、羧甲基化、磺化是改善壳聚糖基水凝胶理化性质及生物学功能常见的化学修饰策略,通过携载多孔性微球或纳米颗粒构建水凝胶复合体系能实现多种药物或生物活性因子的局部序贯递送,为实现缺损组织有序再生奠定坚实基础。化学交联法常用于制备不可逆永久性壳聚糖凝胶,而物理交联法有助于形成可逆性凝胶网络。作为适宜的生物支架材料,目前多种壳聚糖基水凝胶协同干细胞、生长因子或胞外体移植已应用于口腔软硬组织缺损再生修复的探索中,并在促进牙髓-牙本质复合体、牙骨质-牙周膜-牙槽骨复合体、颌骨再生和软骨再生方面获得显著进展。然而,壳聚糖基水凝胶的临床转化应用仍面临诸多挑战。未来可致力于开展基于口腔内复杂微环境的体内研究,并将壳聚糖基水凝胶与多种不同的活性因子、生物材料和先进生物制造技术相结合以实现多层次全面口腔组织再生。     

组织工程用水凝胶材料

综述了目前用于组织工程支架材料的水凝胶，包括胶原和明胶、透明质酸盐、海藻酸盐，琼脂糖和壳聚糖等天然水凝胶，聚丙烯酸及其衍生物、聚氧化乙烯及其衍生共聚物、聚乙烯醇、聚磷腈和合成多肽等合成水凝胶，并介绍了可注射性组织工程水凝胶。     

水凝胶负载间充质干细胞应用于女性生殖系统疾病的研究进展

女性生殖系统器官及组织结构的完整和功能的正常对于女性健康至关重要。女性生殖系统疾病是由多种因素引起生殖器官结构受损、功能障碍,进而导致生殖能力减弱甚至丧失。近年来,干细胞与生物材料为女性生殖系统疾病的治疗带来新的希望。间充质干细胞具有高度增殖、自我更新能力和多向分化潜能,可通过多种机制修复受损生殖器官,改善生殖功能,恢复生育能力。水凝胶作为一种生物材料,可模拟组织修复和再生所需的环境,作为细胞移植载体能够负载间充质干细胞将其递送到受损组织,增强其生物学活性,修复受损组织,在生殖系统修复方面具有广阔的应用前景。本文就水凝胶负载间充质干细胞在女性生殖系统常见疾病应用中的相关研究进展做一综述。     

一锅法合成甲基丙烯酰基封端的PLA-PEG-PLA大分子单体

以辛酸亚锡[Sn(Oct)2]为催化剂、聚乙二醇为引发剂引发丙交酯开环聚合，用水终止反应后再加入甲基丙烯酸酐反应即可得到甲基丙烯酰基封端的PLA-PEG-PLA大分子单体。上述两步反应可一锅进行，操作简便、收率高。采用GPC、FTIR、^1H-NMR、TG、XRD等分析手段表征了大分子单体的结构和性质。所得大分子单体的水溶液在光引发剂存在下，能被UV引发光聚合形成水凝胶。该水凝胶作为可降解生物材料可用于药物控释栽体和组织工程支架。     

不同生物材料人工晶体与后囊混浊相互关系的meta分析

目的:对不同生物材料人工晶体与后囊混浊的关系进行系统评价.方法:通过计算机和手工检索,获得1990年1月至2002年12月发表的人工晶体与后囊混浊的相关文献.按照入选标准选取合适的随机对照临床研究进行meta分析.对纳入文献的相关资料进行提取摘录,并根据meta分析的统计学方法进行合并分析.以相对危险度(RR)判定对后囊混浊的预防效果,并根据异质性分析选择固定效应模型或随机效应模型计算总的治疗效应.结果:有9篇论文的1 021例白内障患者纳入meta分析.聚丙烯酸、硅凝胶、水凝胶与聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)的RR分别为0.12(95%CI[0.05,0.26])、0.44(95%CI[0.30,0.64])、1.96(95%CI[0.65,5.91]),硅凝胶、水凝胶与聚丙烯酸的RR分别为1.34(95%CI[0.62,2.89])、3.89(95%CI[1.70,8.90]),水凝胶与硅凝胶的RR为4.73(95%CI[1.57,14.32]).结论:硅凝胶和聚丙烯酸人工晶体具有良好的囊膜组织相容性、很强的粘连趋势、良好的光学设计,可以预防和减少后囊混浊的发生.     

组织工程真皮抗张强度的初步研究

目的 采用高敏度小张力膜状生物材料力学性能测定仪检测组织工程真皮的抗张强度。方法 分别培养含有不同数量成纤维细胞的胶原凝胶和复方壳多糖真皮替代物,15d后检测抗张强度。结果 组织工程真皮抗张强度随成纤维细胞数量增多而增强（P〈0．01）,复方壳多糖人工真皮的抗张强度高于胶原凝胶真皮（P〈0.01）。结论 复方壳多糖真皮替代物具有良好的抗张强度,为临床应用提供稳定机械性能。     

温固化水凝胶的制备和应用

目的 制备出适合于组织工程用的温固化型水凝胶,并将其应用于可注射软骨的建造,观察实验结果,方法 制备不同浓度的水凝胶,并添加不同的物质,测量其凝胶化温度,并把水凝胶用于裸鼠组织工程软骨的建造,注射后4,8和12wk取材,通过大体标本和组织学观察研究软骨的形成情况。结果 250g.L^-1的水凝胶具有恰当的凝胶化温度和能满足要求的力学性能,含钙磷的添加物因溶解度不高,对凝胶的性能未能产生显著影响,此水凝胶用于软骨组织工程,注射后4wk在皮下形成稍硬的结节,8wk后形成的结节质地坚韧,切面色泽亮白,组织学观察4wk即有软骨形成,但不成熟,8wk标本有成熟软骨形成,12wk标本成熟软骨的量进一步增加。结论 温固化型水凝胶凝胶化温度受浓度影响。250g.L^-1水凝胶凝胶化温度为5度,可用于组织工程软骨的建造,并能顺利长出软骨。     

血管组织工程生物材料细胞相容性的评价

目的探讨以聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)为主体的几种生物材料和人包皮成纤维细胞的生物相容性,为组织工程血管初步选择较好的支架材料。方法将以PHBV为主体的几种生物材料和人包皮成纤维细胞体外培养,并对材料的接触角、细胞的形态和细胞的增生情况进行测定。结果所有的材料中,PHBV生物材料接触角最小,与细胞的相容性最好。结论PHBV具有良好的细胞相容性,从而为组织工程血管初步筛选出一种较好的生物材料。     

天然生物材料在皮肤组织工程中的应用

作为组织再生的支架,生物材料在组织工程中有诱导组织再生、调节细胞生长和功能分化的重要作用。本文就几种的天然生物材料在皮肤组织工程中的研究和应用作一综述。     

软骨组织工程支架材料的研究进展

软骨组织工程支架材料要求具有特定的生化、物理性质,如极强的生物相容性、合适的生物降解性、可控的孔径大小、足够的孔隙率等。随着软骨组织工程的发展,如何选取理想的支架材料已成为这一课题的关键。文中就近年来软骨组织工程的支架材料研究进展进行综述。     

*研究快报* JKR表面能仪的研制及其对纳米复合聚合物水凝胶表面黏结性的表征

基于Johnson Kendall Roberts（JKR）理论在实验室研制了一台JKR表面能仪,并用它研究了纳米复合聚合物水凝胶的表面黏结性能。纳米复合聚合物水凝胶由甲基丙烯酸在纳米黏土Laponite水溶液中聚合而成。这种JKR表面能仪非常适合于定量表征聚合物水凝胶等软物质的表面黏结性能,在生物医学、组织工程、功能性薄膜等领域具有广泛的应用前景。     

静电纺丝纤维支架在软骨组织重建中的设计应用

软骨损伤是临床常见疾病之一。软骨是一种无神经和血管营养的组织,其自身修复能力很差。组织工程学为解决这一难题提供了新方法。组织工程学主要由支架材料、种子细胞和生长因子三要素构成。而其中支架材料是近年来组织工程学研究的热点。静电纺丝技术更是由于其能形成多孔隙的纳米纤维支架而备受青睐。本文具体介绍静电纺丝技术在软骨组织工程学中的设计应用。     

软骨组织工程的动物实验及临床应用展望

目前，软骨组织工程的动物体内构建实验已进入以免疫器官发育完全的大型哺乳动物为主要实验对象的阶段，并初步应用于临床，为软骨缺损的修复提供了新的思路与途径，并可能成为这一领域主要的研究方向，但尚存诸多困难。作者对软骨组织工程的动物体内构建实验和临床应用研究的现状和趋势作一综述。     

软骨组织工程中支架材料的研究

随着材料学、生命科学及相关学科的发展,一门新的学科正在兴起,即组织工程技术。其基本方法是:将体外培养的高浓度的功能相关的活细胞种植于具备良好生物相容性和可降解性的支架,形成细胞支架复合物,然后,将这种复合物移植到动物体内组织缺损部位,最终形成一个与机体本身在组织学及生化组成上完全相同的组织,从而完成组织缺损的修复与再造。组织工程学的中心环节是支架材料,如何在原有研究的基础上研获理想的生物活性支架,已成为组织工程这一重大课题的核心热点和难点。     

Ⅱ型胶原-透明质酸-软骨脱细胞基质制备组织工程软骨支架的实验研究

目的探索Ⅱ型胶原(CollagenⅡ,COLⅡ)-透明质酸(Hyaluronic acid,HA)-软骨脱细胞基质(Cartilageacellular extracellular matrix,CAEM)通过低温冷冻法制备组织工程软骨支架的可行性。方法将COLⅡ和HA及CAEM按15∶3∶45的比例混合,通过低温冷冻干燥的方法制备组织工程软骨支架,测定其孔隙率、吸水率、降解率,检测支架的理化性能,并行HE染色及甲苯胺蓝染色观察支架结构情况。用CCK8法评价其细胞毒性及粘附性情况。结果 COLⅡ-HA-CAEM复合支架孔隙率为87.3%±3.7%,吸水率为1522.0%±29.3%,21天降解率为29.2%±2.4%,CCK8法检测结果显示,COLⅡ-HA-CAEM复合支架对细胞具有良好的粘附性,其生物学性能良好。结论 COLⅡ-HA-CAEM复合支架能为软骨细胞的生长和增殖提供优良的微环境,在组织工程软骨重建中具有潜在的应用价值。     

转化生长因子β1诱导时间对骨髓基质细胞体外成软骨分化的影响

目的：探讨转化生长因子β1（TGF-β1）诱导时间对骨髓基质细胞（BMSC）体外成软骨分化,及构建组织工程化软骨的影响。方法：将体外培养扩增的第二代猪BMSC按5．0×10^7个／ml的密度接种于聚羟基乙酸（PGA）制成的圆柱形支架材料上,第5天开始应用含TGF-β1（10μg/L）、IGF-I（50μg/L）和地塞米松（40μg/L）的软骨诱导液培养。按TGF-β1诱导时间的不同分为A（诱导2周）、B（诱导4周）、C（诱导6周）、D（诱导8周）和E（诱导10周）5组。体外培养10周后取材行大体观察、组织学和组织化学检测、聚合蛋白多糖（GAG）定量分析和生物力学测定,同时利用Western印迹和免疫组织化学进行Ⅱ型胶原表达的分析。结果：随诱导时间延长,软骨陷窝由周边开始逐渐向内部增多,排列渐趋均匀,蛋白聚糖等软骨特异性基质成分积聚。免疫组化染色及Western印迹结果均显示Ⅱ型胶原含量随诱导时间延长逐渐递增。这种情况至诱导6周后逐渐稳定,诱导6周和诱导10周间差异无统计学意义。诱导6周以上组弹性模量和抗压强度均明显高于A、B两组。结论：利用BMSC作为种子细胞构建组织工程化软骨,诱导持续时间与形成的软骨质量相关,6周的诱导时间基本可以形成具有良好组织结构、化学组成和力学性质的软骨组织。     

耳廓再造术的研究进展

先天性小耳畸形、烧伤、创伤都会造成耳廓缺失。耳廓独特的立体造型和复杂的解剖结构,使耳廓再造成为整形外科最棘手、最具挑战性的工作。符合美学设计和耳廓精细结构的支架材料和覆盖支架的筋膜皮瓣是传统的耳廓再造术的发展瓶颈,软骨组织工程的兴起为耳廓再造带来了新的希望。该文就耳廓再造术的手术方式、支架材料、覆盖组织、手术时机和软骨组织工程的相关研究进展予以综述。     

自组装多肽骨修复水凝胶的研究进展

开发具有成骨诱导的骨填充材料是促进骨再生的重要研究方向。自组装多肽水凝胶凭借其高度的仿生人工细胞外基质结构、低免疫原性、易于合成及修饰、载药灵活等优势为骨组织修复提供了一个高效治疗手段。本文讨论了自组装多肽水凝胶的设计原则,报道了自组装多肽结构特征及组装机制,重点介绍了自组装多肽骨修复水凝胶在递送干细胞、血管内皮细胞、骨形成蛋白、成骨因子以及小分子化合物等方面的最新研究进展,总结了限制自组装多肽水凝胶发展的瓶颈和未来发展方向,为构建高成骨性能凝胶递送系统提供理论参考。