胶原蛋白海绵交联工艺的优化

背景：胶原蛋白材料具有良好的生物相容性和生物可降解性,但在临床应用过程中也暴露出了机械强度低、耐降解性能差等问题。大量研究报道,通过适当的交联可以改善胶原蛋白材料的缺陷,调控其多孔网络结构、溶胀性和降解性。 目的：优化胶原蛋白海绵的碳化二亚胺交联工艺,探讨其最佳工艺条件。 方法：利用碳化二亚胺对胶原蛋白海绵进行交联改性,得到具有疏松、多孔网络结构的胶原蛋白海绵,同时采用正交实验对交联工艺进行优化,单因素中选择碳化二亚胺浓度(5,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100 mmol/L)、交联时间(2,4,6,8,12,16,20,24 h)及交联温度(5,10,15,20,25,30,35 ℃)为实验因子,以孔径、孔隙率、吸水性、降解率来筛选胶原蛋白海绵交联的最佳工艺。 结果与结论：当碳化二亚胺浓度为50 mmol/L、交联温度为20 ℃、交联时间为6 h时,胶原蛋白海绵的各项性能最为优越,为最优工艺条件,其中平均孔径大小为105 μm,孔隙率为79.45%,吸水率为287.14%,降解率最优为15.04%(2 d)。表明通过对胶原蛋白海绵的交联改性,极大提高了海绵的吸水性能和耐降解性能。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：     

胶原蛋白海绵对肝脏创伤止血的效果北大核心

背景:艾瑞金胶原蛋白海绵理化性能稳定,并已通过国家食品药品监督管理局的理化性能和生物相容性评价检测。目的:观察艾瑞金胶原蛋白海绵的止血效果。方法:取21只SD大鼠,建立肝脏出血创面,随机分3组干预:在实验组(n=7)肝脏创口内部植入艾瑞金胶原蛋白海绵,同时在肝脏切口表面外敷艾瑞金胶原蛋白海绵;在阳性对照组(n=7)肝脏创口内部植入医用胶原蛋白海绵,同时在肝脏切口表面外敷医用金胶原蛋白海绵;在空白对照组(n=7)肝脏切口表面外敷医用纱布,记录出血量及止血时间,干预后7,14,28 d进行肝脏创面组织学观察。结果与结论:①出血量及止血时间:3组出血量比较无差异;实验组、阳性对照组止血时间与空白对照组比较差异无显著性意义,实验组止血时间短于阳性对照组(P≤0.05);②肝脏创面组织学观察:实验组干预后7 d胶原材料被纤维结缔组织完全包裹,炎性细胞浸润以中性粒细胞为主,胶原材料开始降解,周边结缔组织内有新生毛细血管;干预后14 d,包裹胶原材料的纤维结缔组织明显增厚,中性粒细胞减少,巨噬细胞增多;干预后28 d,胶原材料完全降解,大部肝组织恢复正常,部分肝组织旁的炎性结缔组织中可看到巨噬细胞、单核细胞、成纤维细胞和毛细血管。阳性对照组情况类似于实验组。空白对照组干预后14 d创伤处结缔组织明显,肝窦含有红细胞,偶见肝组织内出血,空泡变性;干预后28 d,创口处具有较厚结缔组织,肝窦含有红细胞,被复肝星状细胞;③结果表明:艾瑞金胶原蛋白海绵对肝脏创伤止血效果明显,组织相容性好。     

纤维化胶原蛋白海绵的制备及其自组装工艺

背景：传统的胶原蛋白海绵支架降解速度过快,机械强度低,在应用过程中容易塌陷,很难维持其固有形态,不能满足长期执行细胞支架功能的需要,常见的交联方式又存在细胞毒性或胶原蛋白变性等缺陷。目的：设计一种新的交联工艺,并对工艺条件进行优化,制备出力学性能和耐降解性能良好的胶原蛋白海绵支架材料。方法：通过体外自组装技术对胶原蛋白进行改性处理,制备具有丝状结构的胶原蛋白纤维,采用单因素分析考察初始胶原蛋白质量浓度、磷酸盐终浓度及pH值对胶原蛋白自组装转化率的影响;根据单因素实验结果,采用正交实验得到最佳胶原蛋白自组装工艺条件。将最佳工艺条件制备的胶原蛋白溶液与未进行改性处理的胶原蛋白溶液冷冻干燥得到胶原蛋白海绵,并进行表征。结果与结论：胶原蛋白体外自组装的最佳工艺为：初始胶原蛋白质量浓度为2 g/L,pH=8,磷酸盐终浓度为15 mmol/L,此时自组装转化率最大。扫描电镜显示改性处理胶原蛋白海绵具有纤维丝构成的网状结构,其溶胀率、保水率、机械强度均高于未改性处理胶原蛋白海绵(P < 0.05),克服了未改性处理胶原蛋白海绵降解过快的缺陷。 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     

抗凝血生物材料的血液相容性

背景：专家们认为改善抗凝血生物材料的血液相容性,可以明显提高抗凝血生物材料的抗凝血性能。 目的：评价聚酯类和钛类抗凝血生物材料的血液相容性。 方法：以文献检索的方法探讨聚酯类和钛类抗凝血生物材料对血液中红细胞、血小板、白蛋白、纤维蛋白以及凝血因子等的影响,并通过溶血试验、动态凝血试验、血小板黏附试验、血清蛋白吸附试验、复钙试验以及乳酸脱氢酶释放试验等分析聚酯类和钛类抗凝血生物材料的抗凝血性能,从而评估聚酯类和钛类抗凝血生物材料的血液相容性。 结果与结论：聚酯类抗凝血生物材料及钛类抗凝血生物材料的溶血率明显降低,血小板黏附较少,白蛋白的吸附量增加,纤维蛋白原的吸附明显减少,复钙时间及凝血时间明显延长,表现出较高的抗凝血性能,具有良好的血液相容性,是较为理想的抗凝血生物材料。     

bFGF胶原海绵的制备及其组织相容性评价

目的 以重组人碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)、I型胶原蛋白为主要原料，研制一种新型的创伤敷料，并对其组织相容性进行检测，评价其作为医用生物材料的安全性。方法 制备高纯度的I型胶原蛋白溶液，加入bFGF后冷冻干燥成为海绵体，进行组织相容性试验，包括急性毒性试验、刺激性试验、过敏性试验和溶血性试验。结果 制备的bFGF胶原海绵的急性毒性试验、刺激性试验、过敏性试验和溶血性试验结果均呈阴性。结论 所研制的bFGF胶原海绵具有良好的生物相容性，无毒副作用，是可以安全使用的医用生物材料。     

胶原/透明质酸膜与明胶海绵支架材料力学及组织相容性的比较

背景：课题组前期实验证明胶原/透明质酸膜具有良好的力学性能和组织相容性。 目的：观察复合材料胶原/透明质酸膜及明胶海绵的生物学性能。 方法：应用材料复合交联的实验方法构建胶原/透明质酸膜并测定胶原/透明质酸膜、明胶海绵支架的力学性能。将支架材料种植于兔皮下,按照2,4,6,8,12周不同时间点评价材料在体内的降解情况和组织相容性。 结果与结论：①成功制备了胶原/透明质酸膜。②胶原/透明质酸膜具有较好的韧性和抗张强度,明胶海绵的力学性能不够理想。③两种材料在体内的降解均符合生物材料的组织反应过程,胶原/透明质酸膜在体内12周可完全降解,明胶海绵约6周完全降解。④胶原/透明质酸膜与平滑肌细胞的黏附率高,细胞的增殖和代谢状况较好,而明胶海绵的细胞黏黏附和增殖率相对较低。说明胶原/透明质酸膜具有较好的生物学性能。     

基于再生纤维素皮肤修复材料的制备及其性能

背景：再生纤维素膜具有很好的吸湿性和机械强度且生物降解性优良,但其韧性较差,有研究结果表明再生纤维素膜干膜的伸长率不足15%。 目的：制备复合型2,3-二醛纤维素/胶原蛋白膜,并检测其机械性能、溶胀性能、透湿性和保水率等性能。 方法：采用高碘酸钠氧化改性制备2,3-二醛纤维素/胶原蛋白膜,采用红外光谱和扫描电子显微镜观察其形态结构,并检测其机械性能、溶胀性能、透湿性和保水率,同时以再生纤维素膜、2,3-二醛纤维素膜为对照;将对数生长期小鼠胚胎成纤维细胞株接种于2,3-二醛纤维素/胶原蛋白膜上培养,1,3,5 d后采用MTT法检测细胞增殖。 结果与结论：红外光谱证实胶原蛋白成功固化到2,3-二醛纤维素膜表面;扫描电镜显示,2,3-二醛纤维素/胶原蛋白膜具有疏松的多孔结构,胶原蛋白的固定使材料表面部分具有多孔网络结构,孔隙率为93.4%。2,3-二醛纤维素/胶原蛋白膜的机械性能、溶胀率、透湿性均强于2,3-二醛纤维素膜、再生纤维素膜(P < 0.05),3组之间保水率差别不大。小鼠胚胎成纤维细胞在再生纤维素/胶原蛋白膜表面黏附紧密,形态伸展并呈现出不断增殖的趋势。表明2,3-二醛纤维素/胶原蛋白膜具有良好的机械性能、溶胀性能、透湿性及保水率,以及细胞相容性。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     

人工血管管壁涂层生物材料的生物相容性评价

对人工血管管壁涂层的生物材料进行生物相容性的实验评价.按照国际标准,对相关单个和混合材料进行急性全身毒性试验、热源试验、溶血试验和细胞毒性试验. 结果表明:本实验涉及的生物材料胶原蛋白、聚乳酸以及混合组分材料均符合生物相容性评价实验的安全标准.说明胶原蛋白和聚乳酸作为复合型人工血管管壁涂层材料具有生物相容性和安全性,可为临床产品的研制提供依据.     

壳聚糖/纳米羟基磷灰石分层复合支架的生物相容性研究

制备壳聚糖/纳米羟基磷灰石(CS/nHA)分层复合支架,对其进行细胞毒性评价.分离培养大鼠软骨细胞接种于支架,相差显微镜和扫描电镜观察细胞的黏附及生长情况.动物皮下埋植试验观察其组织相容性.实验结果证实壳聚糖/纳米羟基磷灰石分层复合支架具有良好的生物相容性,有望成为较好的骨软骨组织工程支架.     

胶原蛋白/壳聚糖复合纳米纤维膜在生物医学工程中的应用

背景：胶原蛋白-壳聚糖复合纳米纤维膜以其优异的力学性能和良好的组织细胞相容性而成为近年来科学研究的热点。 目的：总结胶原蛋白/壳聚糖复合纳米纤维膜在生物医学工程中的应用进展。 方法：以“胶原蛋白、壳聚糖、复合纳米纤维膜、胶原蛋白/壳聚糖复合纳米纤维膜、collagen/chitosan、compound Nanofiber membrane、collagen/chitosan compound nanofiber membrane、development of research” 为检索词,应用计算机检索Pubmed数据库、Elsevier数据库、万方数据库1993-01/2010-05关于胶原蛋白/壳聚糖复合纳米纤维膜研究的相关文章,对53篇文献进行分析。 结果与结论：研究表明,将胶原蛋白/壳聚糖共混,在不同条件下交联,其共混复合物在力学性能方面较单一的胶原蛋白有一定的改善,其共混膜可以作为较小软骨缺损的修复的支架材料。研究证实胶原蛋白/壳聚糖复合纳米纤维膜有着优异的力学性能、很好的组织细胞相容性和生物可降解性。文章从胶原蛋白和壳聚糖单一生物材料的缺陷性、复合纤维膜的优势及其在生物医药工程中的应用方面进行了探讨。     

Biodegradation of polyglycolic acid-collagen composite tubes for nerve guide in the peritoneal cavity

The rate of biodegradation of new types of polyglycolic acid (PGA)-collagen composite tubes for nerve regeneration was evaluated in the peritoneal cavity. PGA mesh tubes with a diameter of 2 or 4 mm were coated with collagen solution and dried at room temperature. The tubes were then subjected to dehydrothermal treatment (composite tube). A 2 mm PGA-collagen composite tube filled with collagen sponge was also investigated in this study (sponge tube). Tubes with a length of 15 mm were fixed at the parietal peritoneum of BALB/c mice and excised 2 weeks and 1, 2, and 3 months after the operation. The inner areas of the excised tubes were measured microscopically. Statistical analysis was performed by one way ANOVA and Fisher's PLSD test. Although the inner areas of the 2 and 4 mm composite tubes were not maintained 1 month after the operation (62 +/- 6.8% and 21 +/- 3.8%, respectively), they were well maintained in the sponge tubes (83 +/- 6.4%). The inner areas of the sponge tubes were significantly larger than those of the composite tubes until 2 months after surgery. These results suggest that sponge tubes are more suitable than composite tubes for nerve regeneration in the peritoneal cavity.     

Biocompatibility and antibacterial activity of plasma sprayed titania coating grafting collagen and gentamicin

In this article, the plasma sprayed titania coatings were treated by grafting pure and gentamicin loaded collagen to improve the biocompatibility and antibacterial activity. The biocompatibility of the titania coating grafting collagen was evaluated by in vitro cell culturing test. The release rate of gentamicin from collagen was measured in tris-HCl buffer using UV spectrophotometer, and the antibacterial activity of the titania coating with gentamicin against Staphylococcus aureus was examined using the zone of inhibition test. The results showed that collagen was successfully grafted on the surface of titania coatings treated by sulfuric acid. The in vitro cell culturing test revealed that collagen significantly improved the cell adhesion and proliferation on the surface of titania coatings. The gentamicin loaded in collagen matrix could retain a sustained release in tris-HCl for 30 days, which was efficient to protect against the postoperative infection caused by S. aureus. The results indicated that the plasma sprayed titania coating grafting collagen and gentamicin would have the antibacterial activity together with the biocompatibility, which might be beneficial for the long term stability and surgical success rate of implants.     

壳聚糖-胶原海绵的研制及其应用研究

以壳聚糖、胶原为主要原料 ,研制一种新型的创伤敷料 ,并对其在临床上的应用进行初步的探讨。首先制备高纯度的胶原蛋白溶液 ,使之与壳聚糖溶液键合 ,冷冻干燥成为海绵体。然后进行毒理学检测 ,包括急性毒性试验、刺激性试验、过敏性试验和溶血性试验 ;并在骨科的开放性创面上进行了临床试验。壳聚糖 -胶原海绵的毒理学试验均呈阴性 ,在临床上有促进创面愈合 ,阻止渗液溢出的功效。因此 ,所研制的壳聚糖—胶原海绵无毒副作用 ,具有良好的临床疗效 ,具备推广应用的前景     

仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原的制备及其细胞相容性

背景：目前骨组织工程常用的支架材料主要有无机材料、有机高分子材料及天然衍生材料等,上述材料各有优缺点,为了充分发挥各类材料的优势,弥补其不足,目前多采用联合材料制备复合支架。 目的：制备新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原,并观察其对骨髓间充质干细胞增殖、黏附及分化的影响。 方法：制备壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原复合支架材料,扫描电镜观察支架材料表面微观形貌;采用真空吸附法将骨形态发生蛋白7多肽与支架材料复合,高效液相色谱仪检测骨形态发生蛋白7多肽在体外的释放规律;将骨髓间充质干细胞接种到复合骨形态发生蛋白7多肽的仿生支架材料上,以未复合多肽的支架材料作为对照,检测支架材料表面细胞增殖、黏附率、生长形态及碱性磷酸酶活性。 结果与结论：壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原支架材料呈多孔状,孔径10~100 µm;骨形态发生蛋白7多肽可以从支架材料中缓慢释出;在复合多肽的仿生支架材料表面,骨髓间充质干细胞的黏附及向成骨细胞方向分化能力均明显强于对照组(P < 0.05),而增殖能力与对照组差异无显著性意义(P > 0.05)。说明新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原是一种理想的骨组织工程支架材料,具有良好的细胞相容性。     

Tissue compatibility of collagen-silicone composites in a rat subcutaneous model.

Collagen-silicone composites were fabricated and tested for biocompatibility by subcutaneous implantation in rats. The silicone component consisted of addition cure or condensation cure sheets. The collagen component was either (a) a sponge layer 2 mm thick, (b) a thin film 12-20 microns thick, or (c) residual collagen bonded to or incorporated in the silicone rubber. Collagen sponges were mechanically bonded to silicone sheets, and collagen thin films and residual collagen were physically and chemically attached to epoxy-derivatized silicone sheets. Analysis of implanted samples showed that reduced capsule formation occurred around collagen sponge-silicone, compared to control silicone sheets. Only where the underlying silicone sheet, or interpenetrating silicone, was exposed to the tissue, did limited capsule formation occur. In contrast, thin capsule developed completely around silicone coated with a thin collagen film and around silicone bonded to residual collagen. Sponge-silicone composites and control silicone sheets were free of acute and chronic inflammation, except for occasional foreign body giant cells in sponge adjacent to silicone. Silicone coated with micron-thick collagen films exhibited some inflammation, but residual collagen-silicone did not. This study suggests that, to prevent capsule formation, a collagen coat must be of minimum thickness and surface coverage sufficient to prevent any contact between silicone and tissue.     

胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜引导骨再生的细胞学研究

采用静电纺丝技术制备胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜,研究其作为引导骨再生生物膜的细胞生物相容性及诱导成骨性。以乙酸为溶剂,聚环氧乙烯(PEO)为增塑剂,采用静电纺丝技术制备胶原纳米纤维膜及不同比例的胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜(胶原、壳聚糖、PEO质量比5∶1∶4,5∶2∶3,5∶4∶1),电子显微镜观察4种纳米纤维膜的表面形态;将骨髓间充质干细胞种植于胶原纳米纤维膜及表面形态较好的胶原/壳聚糖纳米纤维膜上,通过MTT法、碱性磷酸酶检测、细胞内胶原检测、免疫荧光染色及茜素红染色法观察,研究其细胞生物相容性及诱导成骨性。扫描电子显微镜观察胶原纳米纤维膜及质量比为5∶1∶4的胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜的纤维光滑,直径均一。MTT法检测显示,胶原纳米纤维膜和胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜均可促进骨髓间充质干细胞的粘附和增殖。细胞培养14 d后,胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜上细胞内胶原含量检测为2.02 mg/gport,高于胶原纳米纤维膜组的1.63 mg/gport胶原含量(P<0.05),且胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜上细胞内碱性磷酸酶、骨钙素及钙化结节的形成均高于胶原纳米纤维膜组。胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜可促进骨髓间充质干细胞的增殖和分化,有望应用于骨再生的研究。     

聚乳酸/钙磷盐/胶原骨组织工程支架混杂结构的研究

首先采用碱式反应法和共混法获得两种胶原 /钙磷盐复合材料 ,然后通过真空吸附法在聚乳酸 /磷酸三钙的骨组织工程支架表面沉积胶原 ,又通过碱式反应法沉积钙磷盐 ,从而获得了具有混杂结构的支架。对材料形态的观察表明 ,胶原贴附在孔隙中 ,钙磷盐沉积在胶原上。通过细胞试验证明支架具有较好的生物相容性     

血管组织工程支架材料的细胞相容性

背景：胶原与透明质酸均有利于组织培养中细胞的黏附、增殖和分化。 目的：观察血管内皮细胞、平滑肌细胞与胶原/透明质酸膜、明胶海绵的细胞相容性,并筛选最佳种植方法。 方法：将第3-5代兔血管平滑肌细胞种植在胶原/透明质酸膜(或明胶海绵)材料上,连续培养2周后将兔内皮细胞接种在平滑肌细胞-胶原/透明质酸膜(或明胶海绵)复合体上,并设置单纯平滑肌细胞与内皮细胞共同接种组。 结果与结论：①光镜和扫描电镜观察：细胞在两种材料上均随着培养时间,接种次数增加而生长加快,其中在胶原/透明质酸膜上的细胞生长更好,细胞连接更致密。②WST-1法检测：胶原/透明质酸膜组平滑肌细胞的黏附率及增殖率均高于明胶海绵组(P < 0.05),且细胞在材料上的生长随着接种次数的增加有不同程度提高。③³H-TDR掺入法检测DNA合成率：在胶原/透明质酸膜上的细胞DNA合成最高,明胶海绵上的较差。表明胶原/透明质酸膜具有较理想的细胞相容性,采用适当间隔、反复接种的方法可提高细胞的黏附和增殖。     

A Collagen Sponge Incorporating a Hydroxyapatite/Chondroitinsulfate Composite as a Scaffold for Cartilage Tissue Engineering

Because cartilage has limited potential for self-repair, tissue engineering is expected to replace the present therapies for damaged cartilage, such as total knee arthroplasty. However, scaffolds suitable for cartilage tissue engineering have not been established. We synthesized a novel porous scaffold, a collagen sponge incorporating a hydroxyapatite/chondroitinsulfate composite (pCol-HAp/ChS), containing materials which resemble extracellular matrices in bone and cartilage tissues. In this report, the physical, mechanical and biological properties of the scaffold are compared with those of a collagen sponge (pCol) and pCol incorporating a hydroxyapatite composite (pCol-HAp). HAp/ChS had smaller crystals and a larger total surface area than HAp. SEM images of the three materials showed pCol-HAp/ChS to have the roughest surface. The mechanical properties suggest that pCol-HAp/ChS and pCol/HAp are similar, and superior to pCol. Seeding experiments showed a uniform distribution of mesenchymal stem cells (MSCs) in pCol-HAp/ChS and pCol/HAp. Histochemical staining after 2 weeks of culture revealed pCol-HAp/ChS to be the most chondrogenic. From these results, pCol-HAp/ChS is expected to be a candidate for a scaffold for cartilage tissue engineering in place of collagen sponge.