组织工程支架材料在脊髓损伤修复中的应用

背景：脊髓损伤最初往往会导致细胞和组织的不断丢失,组织工程支架可以模拟细胞外基质的生理状态,从而有利于细胞的黏附、迁移、扩增和分化。 目的：总结近年来组织工程支架材料联合细胞和/或细胞因子修复脊髓损伤的新进展。 方法：应用计算机检索PubMed、Ovid Medline及CBM数据库中2000-10/2010-10 与组织工程支架材料修复脊髓损伤相关的文章。  结果与结论：组织工程材料治疗脊髓损伤需要3 因素：种子细胞、组织工程支架、细胞因子。组织工程支架对于损伤脊髓断端起到桥接作用,而种植于材料的种子细胞和/或细胞因子可以促进神经轴突的生长和迁移。可用于组织工程支架的材料可分为天然材料和人工合成材料,包括胶原、壳聚糖、琼脂糖/藻酸盐、聚乳酸、纤连蛋白、聚羟基乙酸/聚乳酸、聚β羟丁酸等,动物实验已经取得一些成果,显示组织工程支架材料联合细胞移植修复效果更好,但临床上目前尚无开展组织工程支架材料修复脊髓损伤的研究。     

新型组织工程血管材料：静电纺复合纳米纤维小口径管状支架

背景：小口径人工血管对生物相容性和抗凝血的要求远远高于普通大口径人工血管,因此血管移植体内原位诱导组织再生成为了新的研究方向。 目的：总结近几年静电纺复合纳米纤维小口径管状支架的主要研究进展,并讨论其在体内原位诱导血管再生方面的重要应用。 方法：由第一作者检索中国期刊网CNKI全文数据库、万方数据库及ISI Web of Knowledge外文数据库,有关复合纳米纤维小口径管状支架的制备方法、血管支架仿生天然细胞外基质微环境的表面修饰以及种植体植入后生物相容性和安全性评价等方面的文献。 结果与结论：静电纺复合纳米纤维制备小口径管状支架,即将天然材料和合成材料共纺在一起,这样既能克服天然生物高分子材料力学性能的不足,又能避免合成材料在生物相容性和安全性的缺陷,成为制备小口径血管组织工程支架的必然趋势。同时制备多层血管,进行功能化修饰,模拟天然细胞外基质的结构和功能,将成为用于心血管组织修复及再生小口径血管组织工程研究的新方向。在获得上述新进展的同时,经动物实验检验的静电纺血管支架以聚合物为主。尽管这类支架采用了各种手段避免血栓、炎症等不良反应,其生物相容性仍旧无法与天然材料相比。由此可见,在天然材料与合成材料之间找到一个最佳比例,使复合材料的力学性能和血管相容性达到一个平衡,将会显著提高静电纺复合纳米纤维支架在小口径血管组织再生中的应用。     

组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用

背景：近年来,随着基础研究的发展,许多新方法、新策略已经开始用于脊髓损伤修复,其中组织工程学的发展开辟了一条新的途径,利用组织工程学的方法治疗脊髓损伤已逐渐成为当前新的研究热点。 目的：探讨组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用的研究进展。 方法：检索SCI数据库2002/2011有关组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用的文献,检索词为“组织工程(tissue engineering);脊髓损伤(spinal cord injury);支架材料(scaffold material);胶原(collagen);壳聚糖(chitosan);藻酸盐凝胶(alginate hydrogel);纤维蛋白凝胶(fibrin glue);聚羟基丁酸酯(poly-b-hydroxybutyrate);琼脂糖凝胶(agarose);聚乳酸(poly lactic acid);合成水凝胶(synthetic hydrogels);聚乙二醇(polyethylene glycol)”,对组织工程支架材料修复脊髓损伤的临床及基础文献进行深入分析。 结果与结论：组织工程支架是组织工程修复脊髓损伤研究的重点内容。组织工程支架的材料包括天然材料和人工合成材料,天然材料具有良好的细胞和组织相容性,人工合成的聚合物支架在结构形状、机械强度及规模化生产方面均具有很大的优势。近年来,组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用有了很大发展,相继出现了新型支架材料。     

生物支架材料在神经损伤修复与再生中应用的研究进展

神经损伤修复与再生是当前的医学研究难题之一,而生物支架材料在神经组织工程的研究应用越来越广泛。生物支架材料分为天然材料和合成材料两大类。天然材料一般无免疫排斥反应,但其结构不能根据需要而进行修饰;合成材料一般有可以控制生物降解率、机械强度、空间结构等特性。天然材料包括细胞外基质组分、海藻酸盐、多聚糖类聚合物、天然蛋白质、脱细胞神经支架等。生物支架材料的种类很多,它们具备的共同特征是:①适中的生物降解速率且降解产物无不良反应;②良好的生物相容性;③既有一定的强度维持材料完整性,又有较好的弹性,避免拉伤神经组织;④具有神经生长所需的空间结构。本文拟就生物支架材料在神经损伤修复与再生相关研究中应用的进展予以综述,以供广大再生医学研究人员参考。     

神经组织工程修复脊髓损伤的研究进展

由于脊髓损伤的重大影响,针对损伤后促进神经轴突的再生进行了大量的研究。作为一个新兴的迅速发展的领域,因能作为神经轴突生长的导向,组织工程已经受到了广泛的关注。众多的组织工程基质包括:支架材料、细胞和生物分子,其已经显示出支持轴突再生和促进功能恢复的潜力。就促进神经修复的支架材料、细胞、生物分子和目前治疗脊髓损伤的方法做一综述。     

制备软骨组织工程支架的材料和方法

背景：软骨组织工程的研究为修复软骨缺损提供了新的思路和方法,其中如何获得理想的组织工程支架是这一研究的核心和难点。 目的：回顾性分析软骨组织工程支架的材料选择和制备方法。 方法：由第一作者检索2000至2012年 PubMed数据库、ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网库有关制备软骨组织工程支架的材料选择和方法等方面的文献。 结果与结论：软骨支架材料分为天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。可采用相分离法、溶剂浇铸/粒子沥滤技术、气体发泡技术、快速成型技术及静电纺丝法制备支架材料。由于胶原、琼脂糖和藻酸盐等水凝胶类天然材料可提供足够的生物相容性、增殖和黏附能力及亲水性,电纺的人工合成高分子材料复合支架又可以保证支架的力学强度、塑形要求、孔隙率、可降解性等,将天然材料利用包埋技术和表面修饰技术复合于电纺的高分子复合材料支架上将更有利于支架性能的发挥。     

静电纺丝纳米纤维组织工程支架的研究进展

背景：静电纺丝纳米纤维具有促进细胞生长的作用。 目的：描述静电纺纳米支架对细胞生长的促进作用以及静电纺纳米支架孔径大小、机械强度缺陷改进的研究进展。 方法：检索数据库为CNKI数字图书馆全文、PubMed数据库2001至2011年有关静电纺丝和组织工程支架的文献。检索关键词为“组织工程,静电纺丝,支架;electrospinning,tissue engineering scaffolds,nanofiber”。 结果与结论：静电纺丝纳米纤维直径、孔径大小及纤维表面对细胞生长行为有重要影响,小孔径静电纺丝纳米纤维支架不利于细胞浸润生长,且用单一电纺技术制备得到的纳米纤维支架机械性能较差,如何增加静电纺丝纳米纤维支架孔径大小以提高细胞的浸润以及提高其机械性能强度,是目前应用研究应解决的问题。     

静电纺丝在组织工程的应用:距离临床转化还有多远?

背景:静电纺丝是一种制备组织工程支架材料极有前途的技术手段。目的:综述目前静电纺丝技术在组织工程中的应用进展及其在应用中存在的主要问题。方法:应用计算机检索Medline数据库、中国知网数据库2000至2013年文章,检索关键词为"静电纺丝,组织工程;Electrospinning,tissue engineering"。结果与结论:静电纺丝技术制备的纳米纤维无纺布材料,其结构类似于细胞外基质,具有高的比表面积,可控机械性能良好,便于加工,已被广泛应用到组织工程中生物降解材料和高分子聚合物的合成领域。静电纺丝在组织工程中的应用进展快速,尤其所选用的电纺材料或者与不同技术结合的电纺。静电纺丝能将材料的性能与组织的不同形态结构相结合,一系列新的聚合物被成功引入到组织工程支架中作为细胞再生和增殖的基质,然而重要的问题是,如何控制支架与生物系统的相互作用即实现细胞的浸润性生长,如何控制孔隙大小,机械性能,毒性等,在该技术应用到真正实用的生物医学中之前仍然需要进一步研究,尤其是体内研究。     

纳米纤维结构支架的构建及其对再生医学的意义

通过静电纺丝技术可以仿生天然细胞外基质(ECM)的结构特点和生物学功能,构建具有纳米纤维结构的细胞生长支架,为引导组织的再生与修复提供理想的细胞生长微环境。本文介绍了静电纺丝技术的基本原理、影响支架微观结构的主要因素、以及支架在介导细胞生长中的作用和一些应用探索;重点阐述了近几年来静电纺丝技术在促进细胞黏附、增殖以及支持干细胞生长和分化等方面的研究进展,并对今后的研究提出了展望和思考。     

静电纺丝在组织工程学中的应用进展

组织工程学是一个综合性学科领域,它涵盖了医学、生物医学工程、恢复或再生损伤组织和器官功能等领域。支架、细胞和生物分子是组织工程的三大基本支柱。静电纺丝是通过静电高压技术对高分子材料进行电纺,获得的电纺纤维即为细胞支架。不同的高分子材料可以获得不同性质的细胞支架。该文对电纺纤维在组织工程中的应用进展,其中包含在皮肤、血管、神经、骨、软骨方向的应用加以综述。     

透明质酸在骨组织工程研究中的应用现状

背景：用组织工程学方法促进骨组织再生,是近年来骨缺损修复的研究热点。支架材料是骨组织工程研究的重要内容。 目的：分析透明质酸作为骨组织工程支架材料的应用进展。 方法：对CNKI、PubMed数据库进行文献检索,以“透明质酸,骨”为中文检索词、“hyaluronic acid, bone“为英文检索词。提取文献进行透明质酸作为骨组织工程支架材料的应用研究的分析。分析了透明质酸的物理特性,透明质酸在骨组织工程中的应用,以及相关文献的发表情况。 结果与结论：透明质酸是一种重要的细胞外基质,透明质酸及其衍生物有优良的特性,是构建组织工程支架的优良材料,且可作为生长因子及细胞的输送载体。国家自然科学基金是资助透明质酸作为骨组织工程支架材料的应用的相关文献最多的基金,湖北中医学院、解放军总医院、广州中医药大学、华南理工大学发表相关文献较多。近年透明质酸在骨组织工程上的应用研究引起了越来越多的关注,但其临床研究较少。     

生物材料复合支架与运动性关节软骨缺损的修复

目的：探讨复合支架的组织工程学特性及其修复关节软骨缺损的性能评价。 方法：以“关节软骨、生物材料、工程软骨、复合材料、复合支架”为中文关键词,以“ tissue enginneering,articular cartilage,scaffold material”为英文关键词,采用计算机检索中国期刊全文数据库、PubMed数据库(1993-01/2010-11)相关文章。纳入复合支架材料-细胞复合物修复关节软骨损伤相关的文章,排除重复研究或Meta分析类文章。 结果：共入选18篇文章进入结果分析。复合支架是当前软骨组织工程中应用较多的支架,它是将具有互补特征的生物相容性可降解支架,按一定比例和方式组合,设计出结构与性能优化的复合支架。较单一支架材料具有显著优越性,具有更好的生物相容性和一定强度的韧性,较好的孔隙和机械强度。复合支架的制备不仅包括同一类生物材料的复合,还包括不同类别生物材料之间的交叉复合。可分为纯天然支架材料、纯人工支架材料以及天然与人工支架材料的复合等3类。 结论：复合支架使生物材料具有互补特性,一定程度上满足了理想生物支架材料应具有的综合特点,但目前很多研究仍处于实验阶段,还有一些问题有待于解决,如不同材料的复合比例、复合工艺等。     

不同支架材料构建组织工程肌腱的性能评价

目的：总结修复肌腱损伤的主要组织工程支架材料及研究进展。 方法：由第一作者采用电子检索的方式,在CNKI数据库中检索1902-01/2010-10有关生物材料应用于组织工程肌腱支架的研究文章,关键词为“重建肌腱,生物材料,人工肌腱,组织工程,支架材料”。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入18篇文献进行评价。 结果：来源于自然界的天然生物材料主要有蚕丝、小肠黏膜下层、胶原、衍生肌腱支架材料等,保留了组织正常的三维网架结构,组织相容性好,但力学性能较差、降解速度快。人工合成高分子材料主要为聚乳酸和聚羟基乙酸、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚磷酸钙纤维等,但存在亲水性低、细胞黏附性能差的不足。 结论：天然及合成高分子材料作为组织工程支架材料都有各自的优缺点,绝大多数还处于研究阶段,尚未应用于临床,因此改进支架材料的性能是目前研究的主要方向之一。     

Rapid prototyping of tissue-engineering constructs, using photopolymerizable hydrogels and stereolithography

One of the most important aspects of tissue engineering is the design of the scaffold providing the mechanical strength and access to nutrients for the new tissue. For customized tissue engineering, it is essential to be able to fabricate three-dimensional scaffolds of various geometric shapes, in order to repair defects caused by accidents, surgery, or birth. Rapid prototyping or solid free-form fabrication (SFF) techniques hold great promise for designing three-dimensional customized scaffolds, yet traditional cell-seeding techniques may not provide enough cell mass for larger constructs. This article presents a novel attempt to fabricate three-dimensional scaffolds, using hydrogels combined with cell encapsulation to fabricate high-density tissue constructs. A commercially available stereolithography technique was applied to fabricate scaffolds using poly(ethylene oxide) and poly(ethylene glycol)dimethacrylate photopolymerizable hydrogels. Mechanical characterization shows the constructs to be comparable with soft tissues in terms of elasticity. High cell viability was achieved and high-density constructs fabricated.     

运动性关节软骨缺损支架材料的选择及其生物相容性

背景：骨软骨支架是用于承载细胞,供细胞黏附、生长、增殖、分化的载体。 目的：总结运动性关节软骨缺损支架材料的应用进展及其生物替代材料的生物相容性。 方法：以“关节软骨,生物材料,工程软骨,支架材料,生物相容性”为中文关键词,以“ tissue enginneering ,articular cartilage,scaffold material”为英文关键词,采用计算机检索维普数据库、PubMed数据库1993-01/2010-11相关文章。纳入与有关修复关节软骨损伤、生物材料、支架材料、生物相容性等相关的文章。以20篇文献为重点对运动性关节软骨缺损修复用的生物材料的生物相容性进行了讨论。 结果与结论：天然软骨支架材料因其具有细胞识别信号,故生物相容性好,细胞黏附率高,但力学性能较差。有些人工合成材料生物相容性不理想、亲水性差、对细胞吸附不足,人工合成高分子聚合物生物相容性良好。复合支架利用不同生物材料的优点克制材料的局限性制备理想的复合支架,其混合比例、混合技术还有待进一步研究。目前尚无一种材料完全满足组织工程的要,通过材料制备技术的改进或将几种不同材料的复合,材料的性能会不断的提高。     

Structural and material approaches to bone tissue engineering in powder-based three-dimensional printing

This article reviews the current state of knowledge concerning the use of powder-based three-dimensional printing (3DP) for the synthesis of bone tissue engineering scaffolds. 3DP is a solid free-form fabrication (SFF) technique building up complex open porous 3D structures layer by layer (a bottom-up approach). In contrast to traditional fabrication techniques generally subtracting material step by step (a top-down approach), SFF approaches allow nearly unlimited designs and a large variety of materials to be used for scaffold engineering. Today's state of the art materials, as well as the mechanical and structural requirements for bone scaffolds, are summarized and discussed in relation to the technical feasibility of their use in 3DP. Advances in the field of 3DP are presented and compared with other SFF methods. Existing strategies on material and design control of scaffolds are reviewed. Finally, the possibilities and limiting factors are addressed and potential strategies to improve 3DP for scaffold engineering are proposed.     

Combined use of designed scaffolds and adenoviral gene therapy for skeletal tissue engineering

While tissue engineering remains the most researched alternative to conventional therapies for repair and regeneration, how to optimally combine two of the most promising techniques, designed solid scaffolds and localized gene therapy, is largely unknown. We have conducted a systematic screening of several variables that may affect generation of bone via adenoviral gene therapy vector delivery, on image-based designed and solid freeform-fabricated scaffolds. These variables included: gene therapy type (ex vivo or in vivo); scaffold base material (sintered hydroxyapatite or a polypropylene fumarate/ tricalcium phosphate (PPF/TCP) composite), secondary carrier used to attach the biofactor to the scaffold (fibrin gel or a poly-lactic acid sponge), and scaffold pores size (300 or 800 microm). The in vivo formation of bone following implantation of these scaffolds was then analyzed. Gene therapy method had the largest effect, with ex vivo gene therapy yielding significant amounts of bone on nearly all the implants and in vivo gene therapy failing to produce any bone on most implants. Secondary carrier was the next most important variable, with fibrin gel consistently producing bone encompassing the implants and producing 2-4 times as much bone as the polymer sponge, which triggered only isolated bone growth. Though both scaffold base materials allowed bone growth, hydoxyapatite scaffolds generated twice as much bone as PPF/TCP scaffolds. The pore sizes tested had no significant effect on tissue generation.     

组织工程神经支架材料的临床应用

背景：神经损伤后没有自我修复的能力,因此,神经组织工程支架材料应用于神经修复、促进神经再生成为研究的热点。 目的：分析目前常用的神经组织工程支架材料的应用范围及效果。 方法：分别对胶原、壳聚糖、凝胶以及透明质酸与人工合成材料形成的聚合物用于神经损伤修复进行动物模型分析,应用免疫染色、生化检测等方法观察评估再生神经的结构和生理功能,确定不同神经组织工程支架材料的应用效果。 结果与结论：神经组织工程支架材料胶原、壳聚糖、凝胶、透明质酸以及人工合成材料均可以通过不同的方式用于损伤神经的再生修复,既可以联合细胞进行生物聚合,也可以联合神经片段移植形成损伤神经桥状联接导管,应用于动物模型实验均显示较好的治疗效果。