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。     

2种去细胞方法制备大鼠脱细胞脊髓支架效果的对比研究

目的比较脱氧胆酸钠+Triton X-100和脱氧胆酸钠+DNA+RNA酶2种脱细胞方法制备脱细胞的同种异体脊髓支架的效果。方法取成年SD大鼠胸段脊髓2 cm,运用冻融+化学萃取的组织工程学方法(脱氧胆酸钠+Triton X-100和脱氧胆酸钠+DNA+RNA酶)处理大鼠脊髓组织,对处理后的脊髓支架分别进行HE染色,髓鞘染色和扫描电镜观察。结果2种方法均较为完全地脱去了细胞和髓鞘成分,脊髓横断面上呈网状结构,未见细胞成分存留,纵切面上呈互相交错的管状通路;未见轴突、髓鞘和细胞核。结论采用冻融+化学萃取的2种组织工程学方法均可制备出理想的天然脊髓支架,该支架与脊髓三维组织结构具有高度相似性,有望作为脊髓损伤后桥接物和神经组织工程种子细胞的支架。     

化学去细胞肌肉组织工程支架与大鼠脊髓的生物相容性

目的： 探讨化学去细胞肌肉支架与大鼠脊髓的生物相容性,阐明化学去细胞肌肉作为神经组织工程支架治疗脊髓损伤的优势。方法：将36只成年雄性大鼠随机分成2组：植入组和空白对照组。制备脊髓半横断损伤模型后,造模成功大鼠分别于脊髓缺损处植入化学去细胞肌肉或不做处理。每组6只分别于术后1、2和4周处死取材。免疫组织化学染色观察不同时间点损伤脊髓处的ED-1阳性巨噬细胞。取术后4周切片,Holmes镀银染色观察损伤脊髓的再生轴突,免疫组织化学染色观察损伤脊髓的GFAP阳性星形胶质细胞,碱性磷酸酶组织化学染色观察支架中的再生血管。计数ED-1阳性细胞和再生轴突。结果：空白对照组损伤处无轴突再生;其炎症反应在术后1周时最强,之后逐渐减弱;星形胶质细胞在损伤处或空洞周围呈密集多层排列。而植入组化学去细胞肌肉中再生轴突数为613.17±154.96,再生轴突排列方式规则;其炎症反应趋势与空白组相同,未见异物排斥反应;星形胶质细胞成排平行长入支架;化学去细胞肌肉中血管再生良好。结论：化学去细胞肌肉支架与脊髓具有良好的生物相容性,提示化学去细胞肌肉可作为治疗脊髓损伤的组织工程支架。
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肌基膜管植入对大鼠脊髓半横断损伤模型的血管化作用

目的：观察肌基膜管移植治疗大鼠脊髓损伤的血管生成情况,为在脊髓损伤中应用肌基膜管作为组织工程支架提供理论和实验依据。方法：利用冻融法将大鼠骨骼肌制备成肌基膜管,将其移植入大鼠脊髓半横断损伤模型中,分别于术后3、5、7、14和28 d取材,利用碱性磷酸酶染色观察各个时间点支架中血管生成情况,比较不同时间点（3、5、7、1...     

大鼠骨髓间充质干细胞与脱细胞脊髓支架体外共培养

目的 评价脱细胞脊髓支架在大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)体外培养中的作用,探索最佳接种浓度.方法 分离、培养及鉴定SD大鼠BMSCs,诱导BMSCs向神经元样细胞分化.制备脱细胞脊髓支架,将第3代BMSCs同脱细胞脊髓支架共培养,MTT法检测细胞增殖活性,比较与普通培养的差异;取第3代BMSCs以不同浓度[(0.5、1、2、3、4)×106/mL]接种于支架(脊髓支架修整0.5 cm小段),检测细胞在支架上的粘附率及上架细胞数,建立接种浓度与细胞粘附率、上架细胞数的关系回归方程;扫描电镜观察脱细胞脊髓支架形态以及细胞与支架的粘附情况.结果 成功实现BMSCs的分离及培养,BMSCs流式鉴定CD29、CD90阳性表达,向神经元诱导胶质纤维酸性蛋白(GFAP)、巢蛋白(Nestin)呈阳性表达;与普通培养相比,BMSCs在支架上细胞增殖活力显著提高(P＜0.05);细胞与支架的粘附率在接种浓度为2×106/mL最高,达到(79.6±2.7)％,单位体积上架细胞数达到(1.364±0.047)×106/cm3;扫描电镜观察支架空间结构良好,细胞与支架粘附良好,共培养第3天较第1天细胞数量明显增加.结论 脱细胞脊髓支架具有多通道的空间结构,适合BMSCs粘附、存活、增殖,该支架是良好的天然脊髓组织工程材料.当粘附率及细胞上架数基本达到最大时的最佳接种浓度为2×106/mL.     

脱细胞脊髓支架的成分分析

目的 探讨同种异体脱细胞脊髓支架的制备方法并分析其可能含有的有效成分.方法 采用冻融 化学萃取方法制备脱细胞脊髓支架,光镜及扫描电镜观察其结构特征;用免疫组织化学法分析脱细胞支架的主要成分.结果 正常的大鼠脊髓组织经脱细胞处理后,清除了所有的细胞成分及髓鞘和轴突,扫描电镜显示保存了细胞外基质成分构成了三维支架结构.成分分析结果显示,存留的支架结构中含有层黏连蛋白(laminin, LN)、纤连蛋白(fibronectin, FN)、Ⅳ型胶原等诱导和促进神经再生、促进细胞黏附和增殖的重要成分.结论 脱细胞异体脊髓具有三维支架结构,含有诱导和促进神经再生的相关蛋白,有利于受损神经的再生及移植细胞的存活和增殖.     

机械振荡对脊髓去细胞支架形态学的影响

目的 探讨机械振荡对脊髓去细胞支架形态学的影响,建立大鼠脊髓去细胞支架的化学萃取方法,为脊髓损伤修复提供具有仿生结构的支架.方法 取成年大鼠脊髓15段.分成A组、B组和C组,每组5段,用TritonX-100和脱氧胆酸钠溶液进行化学处理.3组振荡频率分别为80、120和160 r/min.对萃取后的脊髓行石蜡切片、HE染色和扫描电镜观察,比较脊髓萃取后细胞清除情况和脊髓基质形态学变化.结果 A组去细胞脊髓内残留大量脱核神经细胞胞体及髓鞘结构.B组和C组脊髓萃取后细胞、轴突和髓鞘被彻底清除.去细胞脊髓为一种无细胞、网格样纵行排列的基质纤维网状结构,但是C组硬脊膜和脊髓内基质纤维结构出现明显破坏.结论 机械振荡有利于清除脊髓内细胞、轴突和髓鞘.合适的机械振荡频率在去细胞的同时.还能较好地保存脊髓内天然的基质纤维和置维空间结构.为构建组织工程化脊髓提供理想的支架材料.     

快速成型制作组织工程带瓣静脉支架模型

目的:运用计算机辅助设计及快速成型系统制作仿真的组织工程带瓣静脉支架模型,替代传统的手工设计制作组织工程血管支架的方法。方法:在计算机中利用3DMAX软件设计组织工程带瓣静脉支架模型,然后转换为快速成型系统兼容的STL格式文件,最后利用快速成型系统制作出来。结果:设计出符合人体解剖结构的组织工程带瓣静脉支架模型,并能直接用于快速成型系统制作出组织工程带瓣静脉支架。结论:计算机辅助设计并用快速成型系统制作组织工程带瓣静脉支架模型是一种实用、快速、准确的设计制作组织工程带瓣血管支架的方法;这种方法将促进组织工程带瓣血管进入临床和形成产业化的进程。     

嗅鞘细胞复合于定向性硫酸肝素-胶原蛋白支架移植促进脊髓损伤轴突再生

目的:观测嗅鞘细胞复合于定向性硫酸肝素-胶原蛋白支架材料,对移植修复脊髓损伤的疗效.方法:采用胶原蛋白和硫酸肝素在冷凝条件下制备具有纵行、平行排列微管的硫酸肝素-胶原蛋白基质材料.将嗅鞘细胞与硫酸肝素-胶原蛋白支架材料复合,构建新型神经组织工程材料,移植修复大鼠3 mm节段性脊髓损伤.移植术后12 wk经神经学观察、电生理学、形态学检测其修复疗效.结果:NF,GAP-43免疫荧光双标和甲苯氨兰染色、电镜观察证实脊髓再生神经纤维成功地长入该神经组织工程材料内.经BBB评分和电生理学检测,部分大鼠运动功能恢复良好.结论:以嗅鞘细胞复合于定向性硫酸肝素-胶原蛋白支架材料,并移植修复脊髓损伤,可以促进脊髓轴突的再生.     

软骨组织工程生物仿生支架研究

软骨组织工程支架为软骨组织再生提供三维模板和人造细胞外基质环境,具有非常重要的作用。本文综述了现有的软骨组织工程领域中一些仿生支架的研究,包括仿生性软骨组织工程支架的特性;生物支架的制备技术;以及生物活性蛋白传递方法等。     

胶原蛋白-几丁聚糖三维骨架构建组织工程血管的可行性

目的 研究胶原蛋白——几丁聚糖构建的三维支架在血管组织工程研究中的可行性。方法 以Ⅰ型胶原蛋白和几丁聚糖为生物材料，体外预构具有三维结构的支架，观察支架的空间立体结构；将培养的种子细胞（人平滑肌细胞和纤维细胞）种植于支架，观察材料与细胞的生物相容性和抗收缩性，并测定材料中DNA含量和胶原蛋白含量。结果 应用相分离技术制备的支架，具有均匀的三维结构和丰富的交通孔，种植种子细胞后可以形成良好的细胞黏附和生长，且选用的支架材料可以抵抗细胞收缩引起的材料变形；培养2、4、6周的材料中，DNA含量和胶原蛋白含量随培养时间延长而明显增加。结论构建的胶原蛋白——几丁聚糖三维支架具有结构均匀、细胞生物相容性好的特点，并具有一定的物理强度，可以应用于血管组织工程研究。     

骨组织工程中种子细胞与细胞支架复合培养的研究进展

骨组织工程的研究热点主要集中在种子细胞、支架材料和骨组织构建3个方面,其中种子细胞与细胞支架复合体的体外培养既是骨组织工程的基础,也是其研究的重点。细胞只有有效与支架材料充分的黏附,并在支架中良好的迁移、扩增和分化,才能形成具有骨组织修复功能的细胞-支架复合体。文章对骨组织工程中细胞-支架复合体的体外构建作一综述,为骨组织工程的研究及细胞的三维立体培养提供参考。     

牙髓干细胞能再生生物组织工程牙齿组织吗？

牙髓干细胞属于成体干细胞。最近迅速发展的干细胞及组织工程技术的出现为牙齿组织的再生带来了希望。牙齿组织工程的途径之一就是在生物材料支架上种植牙髓干细胞,在体内或体外培养,并种植到缺损区域以再生牙齿或部分缺损的牙齿组织。目前由于牙齿组织的特殊性,关于牙髓干细胞能否再生出生物组织工程牙齿组织还存在着一些争议,但我们认为牙髓干细胞再生生物学牙齿组织是将来口腔治疗的一个方向。随着分子生物医学的发展和牙齿再生中微环境及牙胚的发育研究的加快,相信利用牙髓干细胞再生牙齿组织不会是遥远的梦想。     

Neurogenesis of adipose-derived stem cells in hydrogel

Adipose tissue is a readily available source of adult stem cells with multipotent properties suitable for tissue engineering and regenerative medical applications. Peptide hydrogel is a novel biomaterial which provides three-dimensional microenvironments for a variety of cells for tissue grafting. In this study, adipose-derived stem cells (ADSCs) were isolated from rats, seeded into the peptide hydrogel polymer scaffolds and cultured in Neurobasal (NB) media supplemented with B27, basic fibroblast growth factor (bFGF) and epidermal growth factor (EGF). Ten days after the culture, some cells were expanded into clonal populations in which the expression of both Nestin and Brdu was detected but only Brdu expression was detected in the cells that were not expanded into clonal populations. Our results suggested that ADSCs in peptide hydrogel polymer scaffolds can be induced to differentiate into cells capable of expressing the neuron-associated markers, self-renewal and self-propagation.     

微球在组织工程中的应用

组织工程一直是生命科学领域研究的热点,存在着不少亟待解决的难题,如种子细胞的扩增、工程支架的制备、组织工程所需药物的控制释放等。在解决这些难题时,常要用到微球技术,如微球可以用作微载体培养种子细胞、也可用于制备支架或直接用作支架、还可作为控制药物释放的载体。本文主要介绍微球在组织工程中的应用概况,并总结有关微载体性能改良、微球制成支架,以及载药微球加入支架技术方法的研究进展。     

人工生物可降解支架聚乳酸-聚乙醇酸种植人食管上皮细胞的实验研究

目的研究人食管上皮细胞在聚乳酸-聚乙醇酸(PLGA)三维支架上的贴附和生长情况,利用组织工程技术培养工程化人工食管.方法制作PLGA三维细胞支架;分离培养成人食管上皮细胞,体外扩增后种植到PLGA支架上.在体外和裸鼠体内分别培养食管上皮细胞-支架复合物,分期终止培养,进行组织学染色、扫描电镜、细胞角蛋白免疫组织化学检测.结果体外培养发现,人食管上皮细胞在支架材料上贴附生长良好,长期培养仍保持食管上皮细胞特性,裸鼠体内培养4周后可形成食管黏膜样组织.结论 PLGA支架适合食管上皮细胞黏附生长,可作为食管组织工程的细胞载体.利用组织工程的方法可获得适于移植的工程化人工い食管.     

转化生长因子β1基因修饰的间充质干细胞／仿生基质材料的体外复合培养

目的 探讨转化生长因子β1（TGF－β1)基因转染对间充质干细胞（MSCs)增殖分化的影响,评价涂覆多聚赖氨酸（PLYS）的聚DL乳酸（PDLIA）仿生基质材料能否作为关节软骨组织工程学研究的支架材料。方法 将组织工程学与分子生物学有机结合,体外将具有多重生物学效应的TGF－β1基因转入关节软骨组织工程首选种子细胞－－间充质干细胞（MSCs）,并与表面涂覆PLYS的PDLLA可降解三维多孔基质材料体外复合培养。以单纯空载体转染MSCs为对照,通过扫描电镜等方法观察种子细胞的粘附、增殖及分化等情况。结果 基质材料孔隙率为88％,其中孔径为150－200μm的有效孔占80％。所有细胞增能很好地粘附于基质材料上,其中TGF－β1基因修饰的MSCs增殖分化活性明显优于对照组。结论 利用扮子组织工程学原理可使TGF－β1持续高效发挥作用,使提高关节软骨缺损的修复质量和远期疗效成为可能。涂覆PLYS的PDLLA仿生基质材料不仅具有良好的生物相容性和结构相容性,而且具有更好的表面相容性和生物学活性,在一定程度上解决了细胞－－基质材料之间非的界面不相容问题,是关节软骨缺损修复的良好基质材料。     

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。     

大鼠胎脑神经细胞与几丁质多孔体、胶原蛋白海绵及明胶海绵生物相容性的实验研究

目的 评价大鼠胎脑神经细胞与几丁质多孔体、胶原蛋白海绵及明胶海绵的细胞相容性，为中枢神经组织工程材料的选择提供实验依据。方法 将大鼠胎脑神经细胞分别与几丁质多孔体、胶原蛋白海绵及明胶海绵联合体外培养，进行光、电镜观察，并测定3种材料与细胞的吸附率。结果 神经细胞均能在3种材料上贴附并生长，细胞吸附率分别为31．54％、30．58％和15．54％，并且几丁质有促进细胞生长的作用。结论 几丁质、胶原蛋白及明胶3种材料，尤其是几丁质，具有良好的神经细胞相容性，有可能作为神经系统组织工程的载体应用于临床。     

骨组织工程研究的新进展：修复骨缺损的完美技术

骨组织工程自20世纪80年代诞生以来,取得了飞速的发展,为临床上骨缺损的治疗带来新的希望。纵观骨组织工程研究的二十多年里,其构成的三大要素：种子细胞方面、支架材料方面和组织构建方面都取得了一定的进展。但是距离组织工程骨在临床中正式使用尚有一定距离,有待进一步的研究。本文就目前骨组织工程研究的现状及最新进展作一综述。