骨组织工程学种子细胞来源研究进展

骨组织工程是目前组织工程学中最具前途和临床应用可行性的研究领域之一.种子细胞是骨组织工程学的基本要素和首要环节.骨组织工程学的种子细胞是成骨细胞,目前研究中的种子细胞主要来源于骨、骨膜、骨髓和骨外组织,其各有优缺点.该文对近年来不同来源的骨组织工程种子细胞的研究状况进行系统回顾,并对研究前景作一展望.     

骨组织工程研究进展

组织工程学是一门应用工程学和生命科学的原理和方法 ,以载体结合被分离细胞 ,并能在宿主体内降解释放细胞 ,形成新的有功能组织的科学。其基本方法是 :取少量自体组织 ,在体外分离、培养细胞 ,将一定量的培养细胞种植到具有一定空间结构的三维支架上 ,再将此细胞 -支架复合物植入体内或在体外继续培养 ,通过细胞的生长繁殖、相互粘附、分泌细胞外基质 ,形成具有一定结构和功能的组织和器官。近年来应用骨组织工程临床治疗骨缺损成为目前研究的热点。这不仅可以减少自身骨移植的供区损伤 ,也可避免同种异体移植供体来源有限和不可避免的免疫…     

骨组织工程中种子细胞的选择

组织工程学是把材料学和生命学科有机结合的一门现代学科，材料学和细胞学的协同发展有效的促进了组织工程学的发展，材料载体学已取得了相当的发展，学者们面临着如何在骨组织工程中选取高效、便捷的种子，使工程化骨有效修复治疗骨缺损等骨骼疾病。细胞本文仅就组织工程学中种子细胞的发展一简要综述，以供读者参考。     

骨组织工程学种子细胞研究与应用现状

近 2 0年来 ,随着组织培养、生物材料技术的发展 ,对成骨细胞的来源、培养条件及生物材料进行了大量的研究。1977年Ｇｒｅｅｎ进行了将活细胞种植到人工材料上并将此复合物植入动物体内的试验。在此基础上Ｏｈｇｕｓｈｉ等[1 ] 及Ｂｒｅｉｔ ｂａｒｔ等[2 ] 开始应用含有活细胞的异体植入物来修复实验性骨缺损 ,取得了成功的经验。 1995年Ｖａｃａｎｔｉ等[3] 正式将组织工程学定义为应用工程学和生命科学原理将经体外分离、培养的高浓度的功能相关的活细胞种植于天然的或人工合成的支架上 ,使之植入人体后能够形成新的有功能的组织 ,来制造…     

颊脂垫干细胞在骨组织工程中的研究进展

研究发现颊脂垫中存在具有成骨分化能力的干细胞,可作为骨组织工程的种子细胞诱导新生骨形成。颊脂垫包含两种组分,成熟脂肪组织和基质血管组分,可分别获取去分化脂肪细胞和脂肪间充质干细胞,这两种颊脂垫来源的细胞都具有成骨分化能力。本文对颊脂垫来源的干细胞从成骨能力的发现、与其他干细胞的对比、影响成骨的因素、支架作用,以及临床试验的开展进行综述,总结颊脂垫干细胞的研究应用进展,为骨组织工程种子细胞来源提供参考。     

体外构建组织工程软骨种子细胞的研究进展

体外构建组织工程软骨的首要问题是种子细胞的来源,目前获得种子细胞的可能途径主要有以下几种:(1)培养扩增自体获得的软骨细胞;(2)同种异体软骨细胞;(3)骨髓基质干细胞及其他组织来源干细胞;(4)胚胎干细胞;(5)基因修饰细胞。本文就当前体外构建组织工程软骨的种子细胞研究进展综述如下:1自体软骨细胞自体软骨细胞可由关节软骨、骺板软骨、软骨膜、肋软骨和耳软骨等分离培养获得。软骨细胞是构成透明关节软骨的唯一细胞成分,是终末分化细胞,具有高度特异性。软骨细胞的主要功能是维持软骨基质成分的稳定。新分离的关节软骨细胞在最初的数天…     

骨组织工程研究进展

组织工程学是应用生命科学和工程学的原理及技术，构建、培育活组织，研制生物替代物，以修复或重建组织器官的结构，维持或改善功能的一门新兴学科。目前组织工程学研究的主要问题是：①种子细胞的体内、体外培养；②支架材料的研究与开发；③种子细胞与基质材料相互作用的调控等。骨创伤、肿瘤和炎症等导致的骨缺损是目前骨科临床的常见病和难治病，惟一的方法是通过骨移植进行修复。利用骨组织工程培养的人工骨不仅可修复大面积的骨缺损，而且可按需塑形及大量制备，是一种理想的创伤修复及功能重建的材料。     

骨组织工程研究进展

骨组织工程是目前公认的最有可能在临床取得实际效益的研究领域之一。在种子细胞方面，干细胞向成骨细胞的诱导分化、种子细胞的体外大规模扩增等是组织工程骨构建和临床应用的首要环节和基本要素。生物材料研究的热点在于新型仿生化、智能化生物材料的制备和应用。在组织工程骨的构建方面，血管、神经化组织工程骨的同步构建与应用研究是骨组织工程由基础向临床应用的关键性环节。在上述研究的基础上，骨组织工程已得到初步临床应用，在取得较好疗效的同时，又为骨组织工程的基础研究提出了许多新的课题和研究方向。本文从种子细胞、生物材料、组织构建及其临床应用等方面对近年来骨组织工程的研究现状进行综述，并对骨组织工程研究现存的问题进行分析，提出骨组织工程进一步发展的若干策略。     

骨髓间充质干细胞在骨组织工程中的研究进展

间允质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)主要存在于骨髓中,此外还分别从骨骼肌,软骨膜,骨外膜,骨小梁,脐带血和外周血中分离出,它具有向骨、软骨、脂肪、肌肉、肌腱、真皮、骨髓基质、成心肌细胞和神经细胞等组织分化的潜能。骨髓MSCs具有以下特点：1取材方便且对机体无害2由它诱导而来的组织在进行移植时不存在组织配型及免疫排斥的问题     

组织工程与细胞生物力学的进展

组织工程是由组织学与工程学两门学科组成。它包括组织中的细胞、细胞外基质与工程部分的材料科学及生物力学等跨领域研究。细胞生物力学则包含了单一细胞材料性质的探讨与细胞受力学刺激后,其信息传递、基因与蛋白质表现等改变的一系列研究。组织工程的最终目的是利用工程的方法制造出可取代人体的组织或器官,以解决器官移植中组织或器官取得困难、移植排斥反应仍无法有效避免等难题。因此,若能利用工程的方法制造出可取代人体器官的人造器官,则能为,临床治疗提供极佳的解决方法。本次组织工程与细胞生物力学重点刊共收录了中国大陆7篇(1篇综述)与中国台湾省4篇(1篇综述)相关研究论文,内容涵盖了干细胞的应用、载体的改性、软骨组织工程与细胞受力后的反应,性质从基础到未来可能应用的研究,期望能使读者曼深入了解工程在生物研究与临床应用中的作用与未来的发展,以吸引更多不同领域的研究人员共同加入跨领域的合作工作。     

人间充质干细胞在骨组织工程中的应用

目的从数量与功能两方面探讨人间充质干细胞(humanmesenchymalstemcells,hMSCs)作为骨组织工程种子细胞的可行性。方法髂骨穿刺,梯度离心分离获得hMSCs,体外扩增培养;对第3代细胞用地塞米松、β-甘油磷酸、维生素C等成骨诱导培养,检测细胞碱性磷酸酶、骨钙素的表达和钙结节形成情况;诱导细胞与可吸收性复合支架材料体外构建复合体,植入裸小鼠皮下,对照组仅植入支架材料,术后3周取材检测骨钙素、Ⅰ型胶原表达。结果4ml骨髓含3.2×107～6.0×107个单个核细胞,培养3周收获hMSCs2.5×107～4.3×107;成骨诱导后,表达碱性磷酸酶、骨钙素阳性细胞数>50%,对照组<10%;诱导细胞与材料复合后植入体内仍然高表达骨钙素、Ⅰ型胶原。结论hMSCs能够满足体外构建组织工程化骨,对种子细胞数量和功能的要求。     

组织工程骨再生修复骨缺损的实验研究

目的 观察不同浓度成骨细胞于三维胶原凝胶载体中植入体内的骨再生效果,确立成骨细胞于三维胶原凝胶载体中植入的最佳有效浓度。方法 采用胶原酶、胰蛋白酶消化方法分离、培养成骨细胞,然后按10~7、10~6、10~5、10~4/ml将成骨细胞包埋于Ⅰ型胶原凝胶载体中植入兔桡骨骨缺损区域,于术后1-8周采用形态学观察、双能量X线骨密度测量、电镜观察其骨再生过程。结果 成骨细胞按10~7、10~6、10~5、10~4/ml植入组和对照组骨缺损桥接率于术后4周时分别为40％、65％、31.25％、5.55％、5％,植入8周时分别为41.67％、75％、37.5％、10％、8.33％;成骨细胞按10~7、10~6、10~5、10~4/ml植入组和对照组于术后6周骨密度分别为0.112±0.018、0.159±0.033、0.122±0.039、0.066±0.002、0.067±0.009,术后8周骨密度分别为0.150±0.059、0.173±0.041、0.145±0.023、0.103±0.023、0.102±0.033。扫描电镜观察成骨细胞植入1周时细胞呈圆形或椭圆形,其周围可见大量呈疏松排的胶原纤维;植入3周时已经有骨陷窝形成,骨陷窝中的成骨细胞突起多、细、短;植入5周时骨陷窝已钙化,骨小管很清晰;成骨细胞突起变少、变粗、变长。结论 成骨细胞于三维胶原凝胶中按10~7、10~6、10~5/ml均有明显促骨再生效果,其最佳细胞密度为10~6/ml。     

基因修饰的组织工程骨修复节段性骨缺损及相关免疫学研究

目的：观察骨形态发生蛋白-2（BMP-2）基因修饰的组织工程骨修复节段性骨缺损效果及异种骨支架体内应用的安全性。方法：①制备去抗原牛松质骨块（BCB），植入小鼠股四头肌袋内，术后行淋巴细胞转化试验和组织学观察。②在腺病毒载体介导下将BMP-2基因导入兔骨髓间质干细胞后，种植到BCB支架中，构建基因修饰的组织工程骨。于兔双侧桡骨中段造成15mm骨缺损，采用5种方法进行处理：BMP-2基因转染细胞＋B（B（A组）；未转染细胞＋重组BMP-2＋BCB（B组）；对照基因转染细胞＋BCB（C组）；未转染细胞＋B（B（D组）；单纯BCB（E组）。术后4、8、12周行X线、组织学和生物力学检测。结果：①BCB具有较低的抗原性和良好的组织相容性；②A组术后4周诱导生成软骨组织并向编织骨转化，12周骨缺损修复，髓腔再通，新骨强度明显优于其他各组（P〈0．01）。结论：BMP-2基因修饰的组织工程骨是修复节段性骨缺损的好方法。     

基因强化组织工程骨联合显微外科方法修复长段骨缺损的实验研究

目的评价骨形态发生蛋白2（BMP-2）基因强化的组织工程骨联合显微外科方法修复长段骨缺损的效果。方法分离培养兔骨髓基质干细胞，经BMP-2基因转染后复合异种骨支架体外构建基因强化的组织工程骨（GEB）。建立兔双侧桡骨缺损（2．5cm长）模型，采用5种方法修复。A：GEB加带血管蒂骨膜移植；B：GEB加血管束植入；C：GEB加游离骨膜移植；D：GEB；E：单纯支架。术后4、8、12周行X线、组织学、生物力学测定和微血管墨汁灌注等观察血管形成及成骨情况。结果A组血运建立最快，B组血管束早期即发出分支向移植骨内长入，C组4周时游离骨膜成活并发出微小血管，D组在BMP-2基因诱导下成骨速度和质量优于E组，12周时骨缺损部分修复，但中央区成骨不良，而E组12周时形成骨不连，缺损区内被纤维组织填充。在细胞成活率、生物力学性能、VEGF表达水平等方面，均表现为A〉B〉C〉D〉E，差异有统计学意义（P〈0．05）。结论BMP-2基因强化的组织工程骨联合显微外科方法修复长段骨缺损，既提供了血运，又提供了有效的成骨诱导因子，是治疗长段骨缺损较为理想的方法。其中，带血管蒂骨膜联合移植修复效果最佳；血管束植入法血供重建较快，方便临床应用。     

重组PcDNA3.1-hBMP-2转染骨髓基质干细胞及复合异种骨支架体外构建组织工程骨

目的：构建人骨形态发生蛋白-2(human bone morphogenetic protein,，hBMP-2)真核表达载体PcDNA3．1-hBMP-2，转染兔骨髓基质干细胞(bane marrow stromal cells，BMSCs)，种植去抗原牛松质骨(bovine cancellous bone，BCB)支架体外构建组织工程骨。方法：蛋白印迹法检测转染后细胞BMP-2的表达，碱性磷酸酶(ALPase)活性检测分析基因转染对细胞分化的影响。然后将转染后细胞接种到BCB支架上，扫描电镜观察细胞贴附、生长状况。结果：转染后，BMSCs表达BMP-2，ALP活性明显增高。扫描电镜见转染细胞分布均匀，伸展良好。结论：在脂质体介导下，BMP-2基因可导入细胞且稳定表达基因产物促进自身增殖分化，转染后细胞在支架材料上贴附生长良好，为进一步应用携带BMP-2基因的人工骨修复骨缺损奠定了实验基础。     

小肠黏膜下层在骨科组织工程学中的进展

随着组织工程技术的发展,小肠粘膜下层(small intertinalsubmucosa,SIS)作为细胞外基质类生物衍生材料,已广泛用于组织缺损的修复。SIS是一种不含细胞的细胞外基质材料,主要由Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白构成,还含有少量的Ⅳ、Ⅴ型胶原及多种生长因子,如成纤维细胞生长因子-2、转化生长因     

负载不同浓度骨形态发生蛋白的组织工程骨体内成骨的量效关系

目的以聚乳酸-羟基乙酸[poly-(D,L-lactide-co-glycolide),PLGA]为支架,负载不同浓度的骨形态发生蛋白(bonemorphogeneticprotein,BMP),与骨髓基质干细胞(bonemarrowstemcells,BMSCs)构建成新型的组织工程骨,并观察其体内成骨的量效关系。方法制作新西兰大白兔桡骨中段15mm骨缺损实验模型,植入不同含量BMP的组织工程骨。24只兔随机分为三组:第一组:植入同时负载5.0mgBMP及1×106个已向成骨细胞诱导的BMSCs的组织工程骨(10只);第二组:植入同时负载2.5mgBMP及1×106个已向成骨细胞诱导的BMSCs的组织工程骨(7只);第三组:植入同时负载1.0mgBMP及1×106个已向成骨细胞诱导的BMSCs的组织工程骨(7只)。术后对动物进行大体观察,摄X线片观察各组术后4、8、12周骨缺损修复情况,比较不同时相的骨缺损区X线阻射密度。于术后第4、8、12周取出骨缺损区标本进行大体观察和组织学切片观察,图像分析骨缺损区域骨小梁的生成数量;取第12周标本行生物力学检测。结果X线片显示术后4周三组动物的桡骨缺损区域均有明显骨痂生成;12周时三组的骨缺损完全愈合率分别为7/8、3/5、3/5;各时相局部X线阻射密度值与新生骨小梁百分比计量显示第一组的新生骨痂及骨小梁最多,并可见髓腔再通现象。生物力学检测结果显示第一组的压缩刚度、扭转刚度、三点弯曲断裂载荷均大于其他两组。结论含5.0mgBMP的PLGA支架与BMSCs复合构建的组织工程骨修复兔桡骨15mm骨缺损的效果最佳。