骨组织工程学研究新进展

组织工程学是应用生命科学和工程学的原理及其技术,以生物材料为载体,研究开发、设计构建或重建具有生理功能的组织和器官,然后移植到人体,成为具有修复、维持或改善受损组织功能的生物替代物的一门新兴交叉学科。骨组织工程学研究主要有三个方面:种子细胞、支架材料、骨组织构建的临床应用。其中骨组织工程学的核心是支架材料,而支架材料要达到理想的骨支架材料的要求,种子细胞要有效与载体材料充分的粘附,并在载体中良好的生长、扩增和分化,才能形成具有骨组织修复功能的细胞——载体复合物。骨组织工程中细胞采用种子细胞与支架材料有效充分粘附可能是解决骨支架问题的一种有效方法,本文就骨组织工程中影响细胞与复合支架材料的因素研究现状和进展做一综述,为骨组织工程的研究提供一点依据,对支架材料的应用提供一定的参考。     

构建组织工程血管的支架材料和种子细胞研究进展

国内外学者已对用于构建组织工程血管的支架材料和种子细胞进行了较多的研究,以期研制出能代替自体血管用于临床的血管移植物,它应具备良好的生物相容性、适应性重塑和生长的潜能。虽然组织工程研究已开展30多年并取得一定成果,但是仍有许多问题亟待解决。如何研制出理想的支架材料和选择合适的种子细胞有待进一步研究。综述近年用于构建组织工程血管的支架材料和种子细胞的研究进展。     

骨组织工程研究进展

骨组织工程是组织工程领域发展较快的分支之一，现综述种子细胞、支架材料，种子细胞与支架材料相互作用等方面在骨组织工程中的研究进展。利用转基因技术对种子细胞进行改造，模仿骨的结构和成分制造仿生生物支架，改进材料性能促进细胞与支架材料的相互作用。明确生长因子的序贯作用及其调控机制将是今后骨组织工程研究的主要方向。     

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作为软骨组织工程技术的基本构架,其设计对软骨组织损伤修复成功与否至关重要,理想的软骨支架可以引导并促进新生软骨组织的形成,目前研究的众多支架材料中各有其优缺点.本文对近年来软骨组织工程支架材料做一综述. 1 理想的组织工程支架材料的作用及要求 理想组织工程支架材料应具有促进种子细胞生长、黏附、增殖、分化和代谢作用,并且应可以承载、协调生物活性因子和细胞之间的相互作用,影响细胞表面受体的表达和细胞的分化,为组织构建提供一个适宜三维空间结构.除了应符合一般生物医学材料的要求外,还应具备(1)良好的生物相容性;(2)材料降解速度需与种植入的细胞组织再生速率相匹配;(3)良好三维空间结构及容积稳定性,利于大量种子细胞的的生长、代谢及功能的发挥;(4)具有可塑性和一定的机械强度;(5)具有关节软骨的分层结构.     

组织工程化血管支架材料的研究进展

体外组织工程的主要限制是缺乏足够的血管系统,探索组织工程化血管支架材料,为新生血管细胞的生长提供支持和3D生长空间成为构建组织工程化血管研究的关键。组织工程化血管支架材料分为天然生物支架材料,人工合成高分子材料,复合材料和纳米材料等。其中天然生物材料与细胞的相容性强,但存在一定的免疫反应,合成高分子材料生物力学性能好,但与细胞的相容性差。利用纳米技术将多种材料交联,构建混合基质血管支架材料,即血管复合支架材料的研究成为热点。     

医用PLGA（聚乳酸／羟基乙酸）／脱细胞软骨支架的研制与性能分析

目的在不同实验条件下制备多孔PLGA／脱细胞软骨基质支架，分析其结构与性能及作为软骨组织工程支架材料的可行性。方法将PLGA与猪脱细胞软骨基质按不同比例混合，在三种实验温度下，应用冷冻干燥法制备生物多孔复合物支架，并对各支架材料孔径、孔隙率、亲水性、生物力学强度和降解率进行研究。结果多孔PLGM脱细胞软骨基质支架平均孔径为100～300um，脱细胞软骨基质在PLGA三维结构中均匀分布，其结构和性能均符合软骨组织工程支架材料的要求。结论PLGM脱细胞软骨基质支架可用于软骨组织工程研究。     

组织工程修复脊髓损伤的支架材料构型设计思考

脊髓损伤的治疗一直是医学的世界性难题之一,组织工程学技术为损伤脊髓的修复提供了一些希望。但目前的组织工程修复脊髓损伤更多的是关注在支架材料、种子细胞（和/或细胞因子）的选择及它们的特性等方面的研究,但实际上支架材料的宏观和微观构型也是组织工程修复脊髓损伤十分重要的因素之一。本文简要述评了组织工程中所用支架材料的构型设计,尤其是针对脊髓损伤的组织工程修复支架材料的构型问题。     

纳米结构组织工程支架材料

组织工程支架材料表面的微观和亚微观结构对细胞的粘附与生长有很重要的影响,表层具有纳米结构的支架材料可以改善细胞对材料的粘附性和生物相容性。本文主要介绍了纳米生物材料对组织工程发展的影响及纳米生物材料的一些制备方法,如自组装技术和模板技术。     

组织工程骨构建的研究进展

 近年来组织工程技术的迅速发展为骨缺损的治疗开辟了新的思路,其基本原理为在体外构筑支架材料-种子细胞-生长因子复合物,然后移植到骨缺损处,经过材料的吸收和组织的增生,实现自身骨组织代替组织工程骨,最终实现骨的形态和功能上的修复。种子细胞及支架材料是组织工程骨构建的核心,通过对种子细胞的成骨诱导以及对支架材料理化性能的改良可以提高组织工程骨促进骨生成及修复的效能。既往研究表明血管及神经分布对骨形成具有一定的促进作用,因此对组织工程骨进行血管化和神经化也能达到相似效果。随着组织工程技术的发展,目前通过复合构建已制造出具有一定功能的简单组织结构。     

新型组织工程椎间盘纤维环支架材料的制备和形态学观察

目的 探讨脱矿脱细胞骨基质环结构特点是否适合用于构建组织工程椎间盘纤维环细胞支架.方法 取兔股骨近端骨制成环状,经改进的脱矿脱细胞方法处理并制成支架材料,进行大体、光镜、电镜观察并测量平均孔径.结果 材料为环状,质地柔韧,多孔结构;HE染色光镜观察显示支架材料为嗜酸性,为不均匀的多孔结构;扫描电镜观察发现支架材料为相互沟通的多孔结构,平均孔径为99μm.结论 脱矿脱细胞骨基质环结构特点适合作为组织工程椎间盘纤维环细胞支架材料.     

细胞黏附影响因素与骨组织工程

细胞与支架材料相互作用过程当中,细胞与支架材料的黏附是首先发生的生物学行为,对后续发生的增殖、分化、成骨具有重要影响。本文就骨组织工程当中促进细胞在支架上黏附的方法作一综述。     

骨膜成骨细胞与生物衍生骨材料联合培养的实验研究

目的探索山西省医用组织库生产的冻干人同种骨植入材料作为组织工程支架材料的可行性。方法取兔胫骨前骨膜的成骨细胞，传代培养后作为种子细胞与冻干人松质骨小粒在体外联合培养，通过倒置相差显微镜、光镜及扫描电镜观察，了解成骨细胞在人松质骨小粒支架材料中的生长情况。结果冻干人松质骨材料具有天然不规则网孔结构，体外复合培养3天，细胞贴敷伸展，个别部位有少量细胞增殖；培养1周，形成了由一层或几层细胞构成的细胞膜片，覆盖整个骨小梁网架表面；培养3周，所形成的细胞膜片已较厚，细胞表面有基质分泌。结论人同种骨为天然骨基质，具有良好的生物相容性及细胞吸附性，是细胞良好的载体材料，可作为骨组织工程中较好的支架材料。     

基于聚乙二醇-聚乳酸-聚乙二醇水凝胶的兔骨髓基质干细胞三维培养

目的研究新型可注射温度敏感型聚乙二醇-聚乳酸-聚乙二醇水凝胶[poly（ethylene glycol）-poly（epsilon-caprolactone）-poly（ethylene glycol）,（PEG-PCL-PEG,PECE）]的生物相容性,探讨其做为细胞三维培养材料和组织工程支架的可行性。方法将兔骨髓基质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）接种于水凝胶,体外共同培养后进行形态结构观察,用MTT法检测BMSCs增殖活性,DAPI和EI试剂盒观察细胞存活和凋亡情况。结果 BMSCs在PECE水凝胶中生长及功能均比较理想。DAPI/EI染色见少量红色荧光,显示仅有少量细胞凋亡。结论可注射温度敏感性PEG-PCL-PEG水凝胶生物相容性好,是一种良好的三维培养材料,可作为种子细胞的载体应用于组织工程中。     

组织工程修复颞下颌关节的关键因素研究进展

颞下颌关节骨关节炎（TMJOA）主要表现为颞下颌关节盘（TMJD）穿孔以及髁突骨软骨复合体（COCC）破坏。近年来,组织工程技术成为修复颞下颌关节的有效策略之一。随着支架材料技术的不断进步,结合天然材料与人工合成材料优势的复合支架成为优化支架性能的重要手段。近年来,微创理念下的原位成胶方法极大地解决了手术创伤以及材料吻合的问题,有利于组织工程向临床转化。细胞外基质支架技术在解决支架来源问题的同时最大程度地模拟了细胞外环境,为颞下颌关节组织工程向动物水平的转化提供了重要的手段。由于肋软骨细胞来源与扩增的限制,采用不同来源的间充质干细胞成为颞下颌关节组织工程的广泛选择,其中从关节软骨表面分离得到的纤维软骨干细胞可能更为合适。转化生长因子β超家族由于其明确的骨软骨活性,富血小板衍生物作为一种制备便捷的复合生物因子,同时结合间充质干细胞外泌体和应力刺激的形式调控细胞外微环境等方法均在颞下颌关节组织工程中得到运用。未来,通过复合生物活性因子并结合一定的应力刺激可能成为颞下颌关节组织工程研究的重要趋势之一。本文就组织工程技术修复颞下颌关节骨软骨复合体及关节盘的进展,尤其是在支架材料、种子细胞以及刺激因子方面的研究进展作一综述,以期为未来的研究设计和临床干预提供指导。     

女性盆底重建外科组织工程支架材料的应用进展

组织工程技术是女性盆底重建外科学一个重要的发展领域.可应用于女性盆底重建外科的组织工程支架材料主要有天然脱细胞基质材料、天然聚合物材料、合成可降解聚合物材料及纳米复合材料.各种支架材料有各自的优缺点,纳米复合材料是最有前途的支架材料之一.文章对当前可应用女性盆底重建外科的支架材料及其研究进展进行综述.     

BG/PHBV复合多孔支架材料与成骨细胞体外复合培养

目的用生物活性玻璃BG/聚羟基烷酸酯PHBV复合多孔支架材料与骨髓基质细胞来源的成骨细胞体外复合培养了解其生物相容性,为骨组织工程支架材料选择提供依据。方法:将体外培养的兔骨髓基质细胞诱导分化的成骨细胞,与BG/PHBV复合多孔支架材料体外复合培养,对复合体进行形态学、扫描电镜、细胞增长能力的测定,评价细胞与材料的相容性。结果:骨髓基质细胞有较强的向成骨细胞分化和繁殖能力成骨细胞与BG/PHBV复合多孔支架材料体外复合培养8d,分布于支架材料的成骨细胞迅速分化增殖,分泌细胞外基质并形成钙结节。结论:骨髓基质细胞是骨组织种子细胞的良好来源BG/PHBV复合多孔支架材料与成骨细胞具有良好的生物相容性,是构建组织工程骨的一种理想支架材料。     

应用骨髓干细胞和自制胶原-壳聚糖构建组织工程心瓣膜

目的探讨应用骨髓基质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)诱导分化的内皮细胞为种子细胞,以胶原-壳聚糖复合物为支架材料,运用组织工程学的原理和方法体外构建组织工程心脏瓣膜(tissue engineering heart valve,TEHV)的可行性。方法兔主动脉壁体外分离、培养、传代平滑肌细胞、成纤维细胞,将培养的成纤维细胞、平滑肌细胞与兔骨髓基质干细胞诱导分化的内皮细胞按顺序种植在预湿处理的胶原-壳聚糖复合支架上,通过组织学及倒置显微镜、扫描电镜观察内皮细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞在支架上生长、增殖和基质分泌情况。结果 HE染色示内皮细胞能够在胶原-壳聚糖复合支架黏附、伸展、增殖,在TEHV表面长成连续的细胞层;扫描电子显微镜示TEHV表面光滑,细胞生长良好,细胞层完整,且瓣膜表面的内皮细胞具有合成和分泌前列环素(PGI2)的功能。结论以兔主动脉壁体外分离、培养、传代的平滑肌细胞、成纤维细胞和BMSCs诱导分化的内皮细胞为种子细胞,依次种植在胶原-壳聚糖复合支架上可以构建TEHV,且内皮细胞能够分泌PGI2。     

骨缺损修复中干细胞成骨分化调控因素研究进展

干细胞因来源广泛、可自我更新、拥有多向分化潜能等优点,目前已广泛用于组织修复实验和临床研究,特别是在骨缺损修复中展现出良好的应用前景。在骨组织工程中,干细胞作为缺损修复支架的组成要素,为缺损修复提供细胞来源和活性基础,因此探究骨缺损修复中干细胞成骨分化的主要调控因素尤为重要。本文将从支架的材料组成、材料表面微观结构、空间宏观结构、外源性药物、体外刺激等因素综述骨组织工程中干细胞成骨分化调控因素、作用机理与研究进展,为骨缺损修复的基础研究与临床应用提供新思路。     

Substitution for In Vitro and In Vivo Tests:Computational Models from Cell Attachment to Tissue Regeneration

To get an optimal product of orthopaedic implant or regenerative medicine needs to follow trial-and-error analyses to investigate suitable product's material,structure,mechanical properites etc.The whole process from in vivo tests to clinical trials is expensive and time-consuming.Computational model is seen as a useful analysis tool to make the product development.A series of models for simulating tissue engineering process from cell attachment to tissue regeneration are reviewed.The challenging is that models for simulating tissue engineering processes are developed separately.From cell to tissue regeneration,it would go through blood injection after moving out the defect;to cell disperse and attach on the scaffold;to proliferation,migration and differentiation;and to the final part—becoming mature tissues.This paper reviewed models that related to tissue engineering process,aiming to provide an opporttmity for researchers to develop a mature model for whole tissue engineering process.This article focuses on the model analysis methods of cell adhesion,nutrient transport and cell proliferation,differentiation and migration in tissue engineering.In cell adhesion model,one of the most accurate method is to use discrete phase model to govern cell movement and use Stanton-Rutland model for simulating cell attachment.As for nutrient transport model,numerical model coupling with volume of fluid model and species transport model together is suitable for predicting nutrient transport process.For cell proliferation,differentiation and migration,finite element method with random-walk algorithm is one the most advanced way to simulate these processes.Most of the model analysis methods require further experiments to verify the accuracy and effectiveness.Due to the lack of technology to detect the rate of nutrient diffusion,there are especially few researches on model analysis methods in the area of blood coagulation.Therefore,there is still a lot of work to be done in the research of the whole process model method of tissue engineering.In the future,the numerical model would be seen as an optimal way to investigate tissue engineering products bioperformance and also enable to optimize the parameters and material types of the tissue engineering products.