用新生大鼠肝细胞体外构建工程化肝组织

目的:在供体肝短缺的情况下,构建可植入的工程化肝组织具有重要的临床意义.实验尝试以新生大鼠肝细胞为种子细胞体外构建工程化肝组织,以期进一步的体内植入.方法:实验于2007-04/08在解放军总医院普通外科研究所完成.①实验材料:SPF级、出生24 h以内的雄性SD新生大鼠.②实验过程:采用胰酶消化法获取新生大鼠肝细胞;以2×L-DMEM液(添加地塞米松10 μg/L、表皮生长因子20 μg/L、肝细胞生长因子40 μg/L及胰岛素0.04 U/mL)与液态鼠尾胶原等比例混合;再将肝细胞与胶原凝胶复合构建细胞/凝胶复合物,接种于培养板进行培养.③实验评估:培养后第1,3,5,7,9天,采用相差显微镜观察、四甲基偶氮唑盐比色法、苏木精-伊红染色和免疫组织化学染色分别对工程化组织的生长情况及组织形态特征进行观察,并对工程化组织的白蛋白合成功能及尿素的代谢水平进行评价.结果:①肝细胞与胶原凝胶复合后,细胞均匀的分布在复合物中.在整个培养过程中,肝细胞保持着稳定的细胞形态.②四甲基偶氮唑盐检测显示肝细胞活性在生长初期平缓下降,直至第5天时仍然保持75%的细胞活性,之后快速下降.③体外培养5 d后,相差显微镜下观察显示肝细胞在胶原凝胶中呈三维立体生长,并保持肝细胞胞体圆形,核大而圆的特异形态;免疫组织化学证实这些肝细胞抗白蛋白抗体染色呈强阳性.④对培养上清中白蛋白和尿素的含量测定表明胶原凝胶中的肝细胞在培养初期保持着稳定的代谢合成功能.结论:用新生大鼠肝细胞及胶原构建出一种有功能的工程化肝组织模型,这种模型可以应用于今后的工程化肝组织研究.     

犬内皮与平滑肌细胞的短期静态联合培养

目的:为获得组织工程化自体血管,观察体外静态培养条件下犬内皮细胞与平滑肌细胞联合培养组织学及形态学的特征。方法:实验于2004-07/2005-06在首都医科大学宣武医院外科院级实验室完成。①实验材料:雄性杂种犬,3个月龄,体质量8～12kg。②实验方法:贴块法及酶解法对犬内皮细胞及平滑肌细胞进行原代分离培养及扩增,将第Ⅱ代平滑肌细胞以1×109L-1的密度种植于胶原膜上培养13d,再将第Ⅱ代内皮细胞接种于生长平滑肌细胞的胶原膜上2d。③实验评估:行苏木精-伊红染色同时扫描电镜和透射电镜观察平滑肌细胞和内皮细胞在胶原载体上联合培养后的形态。结果:苏木精-伊红染色见平滑肌细胞较均匀的分布于支架材料表面及内部;扫描电镜下,平滑肌细胞可以在胶原载体材料上生长,增殖明显并在短期内形成多层细胞。内皮细胞与平滑肌细胞联合培养2d就可在平滑肌细胞层表面获得连续的单层内皮细胞层。结论:在短期静态培养条件下犬的血管平滑肌细胞和内皮细胞可以在胶原载体材料上形成具有两层细胞结构的组织工程化动脉血管组织片。     

胶原海绵和温敏型Ⅰ型胶原细胞相容性比较

背景:因心脏结构高度复杂、心肌组织有很高的机械顺应性,心肌组织工程对材料的要求高.以往研究表明Ⅰ型胶原和胶原海绵材料均适宜心肌细胞生长及分化.目的:拟进一步对比观察胶原海绵和温敏型Ⅰ型胶原与骨髓间充质干细胞的相容性,为心肌组织工程选择更理想的载体材料.设计、时间及地点:在解放军第四军医大学西京医院心血管内科实验室2007-03/10完成对比观察设计的实验.材料:胶原海绵由上海其胜制剂有限公司提供;温敏型Ⅰ型胶原由第四军医大学组织工程中心提供.方法:将体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞分别复合于胶原海绵和温敏型l型胶原材料,共同培养7 d,分别于培养第1,3,5和7天取材.主要观察指标:扫描电镜和苏木精.伊红染色观察骨髓间充质干细胞细胞形态及附着情况;MTT检测骨髓间充质干细胞细胞增殖情况.结果:①扫描电镜检测显示温敏型Ⅰ型胶原材料中骨髓间充质干细胞细胞黏附优于胶原海绵材料,细胞在Ⅰ型胶原材料中生长连接成片,表面有大量分泌颗粒.②MTT检测表明在培养第1,3,5,7天温敏型Ⅰ型胶原材料中骨髓间充质干细胞细胞活性(吸光度值)及细胞分裂增殖速度均高于胶原海绵材料(P＜0.01).结论:温敏型Ⅰ型胶原体外与骨髓间充质干细胞的相容性优于胶原海绵.     

可注射性材料藻酸钠体外培养幼猪关节软骨细胞及形成组织工程化软骨的能力

目的:观察以藻酸钠为载体体外培养幼猪关节软骨细胞的增殖及形成工程化软骨的能力;评价藻酸钠凝胶作为培养软骨细胞载体的可行性。方法:实验于2003-10/2004-03在中山大学附属第二医院实验中心完成。取3个月龄小型猪膝关节软骨,酶消化法得到高纯度软骨细胞,体外培养3代后与藻酸钠混合,调节软骨细胞密度为5×109L-1,接种于96孔培养板中,每孔接种50μL,25g/L氯化钙溶液凝胶化10min后,DMEM培养基加体积分数为0.1的胎牛血清于96孔培养板中培养。4周后取材观察,行苏木精-伊红染色、Masson染色及免疫组织化学分析,观察软骨细胞形态,Ⅱ型胶原表达及成软骨能力。结果:①单层培养的软骨细胞呈多角形,细胞浆内表达Ⅱ型胶原;藻酸钠与软骨细胞复合后,藻酸钠凝胶材料与透明软骨细胞之间嵌合好。②苏木精-伊红染色见幼猪软骨细胞在海藻酸钠中增殖成株状或岛状;Masson染色见类似软骨陷窝之间胶原被染成绿色,可见细胞周围胶原分泌;免疫组织化学染色见细胞岛及其周围基质呈橘红色,细胞分泌Ⅱ型胶原较多。结论:幼猪软骨细胞在藻酸钠中可良好生长增殖,幼猪软骨细胞和藻酸钠复合可在体外成功构建组织工程化软骨。     

大鼠脂肪干细胞与细菌纤维素膜的复合培养

背景:国外一些研究表明细菌纤维素作为组织工程支架材料在组织工程方面有很大的应用潜力,但国内在这方面的报道非常少.目的:以大鼠脂肪干细胞作为组织工程种子细胞,考察其与细菌纤维素复合培养的效果.设计、时间及地点:观察性实验,于2007-0912008-08在吉林大学约学院生物工程实验中心和吉林大学第一医院耳鼻咽喉-头颈外科研究所完成.材料:细菌纤维素膜由天津科技大学天津市工业微生物重点实验室制备,材料的平均孔径为0.6-2.8μm,孔隙率为90%.方法:取3周龄Wistar大鼠腹股沟部脂肪垫,以Ⅱ型胶原酶消化获得大鼠脂肪干细胞,采用含有体积分数为0.1新生牛血清的DMEM培养液进行培养.将处十对数生长期的细胞,以3.0×108L-1的密度种植于细菌纤维素膜上,采用含有体积分数为0.1新生牛血清的DMEM培养液继续培养,分别于培养的不同时间取细胞-材料复合物,冰冻切片.采用免疫荧光染色方法对生长于细菌纤维素膜上脂肪干细胞的生物学特征进行测定.主要观察指标:①体外培养大鼠脂肪干细胞形态.②苏木精-伊红染色观察脂肪干细胞在细菌纤维素膜上的生长情况.③免疫荧光染色标记蛋白-CD29在复合物上脂肪干细胞中的表达.结果:体外原代培养72 h的脂肪干细胞以长梭形为主,7 d后梭形细胞逐渐增多融合,细胞对数生长期为第3～9天.细胞-支架复合物在培养第10天经苏木精-伊红染色后可见细胞呈单层生长于细菌纤维素膜表面,细胞与细菌纤维素膜接触紧密,未见深入细菌纤维素膜内部生长的细胞.免疫荧光技术分析结果表明,标记蛋白-CD29在细菌纤维素膜上的脂肪干细胞有特异性表达.结论:生长于细菌纤维素膜上的脂肪干细胞不仅能够增殖,而且仍然保持着干细胞的生物学活性.     

应用免疫组织化学S-100和α-肌动蛋白抗原鉴定组织工程软骨

背景：通常采用阿辛蓝染色技术鉴定软骨组织，然而对于组织工程软骨形成早期，阿辛蓝染色不能很好的显示细胞外基质的分泌情况。 目的：拟观察采用免疫组织化学法S-100抗原结合α-肌动蛋白抗原染色鉴别人工合成组织工程化软骨结构的可行性。 设计、时间及地点：对比观察，于2006-12／2008—02在深圳市人民医院临床医学研究中心完成。 材料：2周龄SPF级SD大鼠，体质量50--60g，用于体外培养剑突软骨细胞；DegraPol材料，长20mm，内/外径分别为2．5/4mm，管壁厚度为0．75mm，由瑞士联邦理工大学聚合材料研究所提供。 方法：于第3代收集软骨细胞接种于DegraPol管状支架形成软骨细胞-支架复合物，体外培养3周后植入同系大鼠腹腔大网膜体内培养1周。分别于体外培养3周和体内培养1周后取软骨细胞-DegraPol复合物制备组织学检测标本行苏木精-伊红染色和S-100抗原、α-肌动蛋白抗体免疫组织化学染色。 主要观察指标：倒置显微镜观察软骨细胞-DegraPol复合物的变化；免疫组织化学染色鉴定软骨细胞。 结果：体外培养3周后，苏木精-伊红染色显示软骨细胞位于软骨陷窝内，软骨基质呈蓝色。种植软骨细胞于DegraPol管状泡沫材料支架内侧面，体外培养3周后，在管腔的内侧壁S-100抗原阳性表达，α-肌动蛋白抗原阴性。证实在细胞-支架复合物植入同系大鼠体内培养之前已经形成了新的组织工程化软骨层。置入动物体内培养1周后，所获得的新组织为混合性的细胞结构，S-100抗原阳性多集中在管腔的内侧壁，而α-肌动蛋白抗原阳性反应多集中在管腔的外侧壁。 结论：软骨组织S—100抗原阳性表达，结缔组织α-肌动蛋白抗原阳性表达。S-100和α-肌动蛋白抗原可作为组织工程化软骨的鉴定指标。     

以胶原凝胶为支架原位构建可注射型工程化肝

背景：为了解决肝移植供体的不足，最具潜力的肝组织工程技术悄然兴起，为肝组织的修复与功能重建开辟了新的前景。目的：探索一种以新生大鼠肝细胞为种子细胞，以胶原凝胶为支架材料，可原位注射的工程化肝组织构建方法。设计、时间及地点：以动物为观察对象的实验方法探索，于2007—03／2008—02在解放军总医院普通外科研究所完成。材料：成年雌性SD大鼠及出生24h以内的雄性新生SD大鼠。方法：以胰酶消化法获取新生大鼠肝细胞，以PKH26标记后与液态胶原复合，采用注射方法植入大鼠肝脏。主要观察指标：于肝细胞／胶原凝胶复合物植入当天及植入后第3，7天序贯取样、切片，分别行苏木精-伊红染色和自蛋白免疫组织化学染色后对“类肝组织”进行形态学观察，并观察植入细胞的示踪荧光。结果：①以胶原为基质构建的工程化肝组织能方便地植入到肝脏。②荧光显微镜观察到移植区域主要由PKH26阳性细胞组成。③苏木精伊红染色显示，移植区域肝细胞在胶原凝胶中可存活、生长。④免疫组织化学染色证实植入肝细胞能够表达自蛋白。结论：以新生大鼠肝细胞，胶原凝胶为基础构建可原位注射的工程化肝组织是可行的，这种方法对于发展以组织工程为基础的原位肝脏重建具有良好的应用前景。     

改良的原代心肌细胞培养方法

目的:探索原代心肌细胞培养的条件和方法,建立一套高效快捷的原代心肌细胞培养方案,为组织工程心血管相关研究提供心肌细胞来源。方法:实验于2006-04/07在南京大学生命科学院完成。出生2d内的SD大鼠8只,切取心肌组织,将其反复剪成约1mm3的块状,加入4mL消化液(0.8g/L的胰酶 2×105U/L胶原酶),然后收集细胞放在DMEM(pH7.2)培养基进行培养,以4×108L-1密度接种于培养瓶中,并置于37℃,体积分数为0.05的CO2培养箱中。用4g/L台盼蓝染色检测心肌细胞的存活率,不着色者为存活细胞,并观察心肌细胞的形态学变化。结果:共计数800个细胞,其中42个染色阳性,成活率为95.89%。细胞培养未贴壁时心肌细胞呈圆形;24h后心肌细胞贴壁生长,细胞伸出伪足呈梭形、多角形;3～4d后形成细胞簇,并可出现同簇细胞的同步搏动,最后心肌细胞连接成片生长。结论:该心肌细胞培养方法存活率较高,是一种可靠的的心肌细胞培养方法。     

聚乳酸-聚乙醇酸共聚物复合心肌样细胞体外构建工程化心肌组织

背景:研究证实,在一定的诱导条件下,骨髓间充质干细胞可能向心肌细胞等多种中胚层来源的间质细胞分化.目的:探索以聚乳酸-聚乙醇酸共聚物为支架、骨髓间充质干细胞诱导分化的心肌样细胞为种子细胞,体外构建工程化心肌组织的可行性.方法:分离SD大鼠骨髓间充质干细胞,取第3代骨髓间充质干细胞加入含5-氮胞苷的培养液进行诱导分化,培养4周.将诱导成功后的细胞制成细胞悬液,缓慢滴注于预先制备好的聚乳酸-聚乙醇酸共聚物上,培养14 d.以倒置相差显微镜观察诱导前后细胞的形态学变化,免疫荧光染色法鉴定诱导后骨髓间充质干细胞中心肌特异性肌钙蛋白l的表达,大体观察工程化心肌组织在培养期间的形态,透射电镜观察工程化心肌组织的超微结构.结果与结论:原代培养的骨髓间充质干细胞14 d形成集落,传代细胞体积变大,5-氮胞苷诱导后细胞呈长梭形,呈一致性生长.免疫荧光染色结果显示诱导后骨髓间充质干细胞表达心肌特异性肌钙蛋白Ⅰ.透射电镜可见肌丝、Z线样物质.结果证实,以聚乳酸-聚乙醇酸共聚物为支架、骨髓间充质干细胞诱导分化的心肌样细胞为种子细胞,可于体外构建出类似天然心肌的工程化心肌组织.     

壳多糖-胶原凝胶构建组织工程口腔黏膜固有层

背景:有研究探讨了以胶原/壳聚糖聚合物为支架材料构建组织工程人工皮肤的可行性.目的:拟探讨以壳多糖-胶原凝胶支架材料与口腔黏膜成纤维细胞在体外构建人工固有层的可行性.方法:口腔黏膜成纤维细胞取自成年鼠颊部、牙龈或腭部.以2×DMEM培养液、胎牛血清、胶原溶液、壳多糖等或2×DMEM培养液、胎牛血清、胶原溶液等按一定比例配置成凝胶溶液,将大鼠口腔黏膜成纤维细胞与上述凝胶溶液迅速混合制成口腔黏膜人工固有层,动态观察细胞生长状况和凝胶收缩情况.结果与结论:胶原-口腔黏膜成纤维细胞复合物、壳多糖-胶原-口腔黏膜成纤维细胞复合物体外培养1 d,口腔黏膜成纤维细胞在支架材料中生长良好,细胞呈长梭形,排列无一定方向.随时间推移,口腔黏膜成纤维细胞逐渐增多,凝胶颜色变浅,厚度变薄,分别于2,3 d后发生收缩.结果证实,口腔黏膜成纤维细胞可在壳多糖-胶原凝胶形成的三维空间结构生长并分泌基质,形成类似黏膜固有层的致密结缔组织.壳多糖-胶原凝胶是构建组织工程化口腔黏膜固有层的合适材料.