软骨组织工程中支架材料的研究

随着材料学、生命科学及相关学科的发展,一门新的学科正在兴起,即组织工程技术。其基本方法是:将体外培养的高浓度的功能相关的活细胞种植于具备良好生物相容性和可降解性的支架,形成细胞支架复合物,然后,将这种复合物移植到动物体内组织缺损部位,最终形成一个与机体本身在组织学及生化组成上完全相同的组织,从而完成组织缺损的修复与再造。组织工程学的中心环节是支架材料,如何在原有研究的基础上研获理想的生物活性支架,已成为组织工程这一重大课题的核心热点和难点。     

骨软骨组织工程支架的研究现状

据统计，美国40岁以上人口中患有不同程度关节疾病的占人群的90％以上，每年在治疗该种疾病方面要耗费286亿美元。外伤以及关节的炎症会导致骨软骨缺损，影响关节的力学稳定性，从而导致骨性关节炎和关节退行性病变的发生。相关研究表明软骨下骨层对软骨的修复具有极其重要的作用。骨软骨支架的制备可以解决自体骨软骨移植的局限性。     

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要求具有特定的生化、物理性质,如极强的生物相容性、合适的生物降解性、可控的孔径大小、足够的孔隙率等。随着软骨组织工程的发展,如何选取理想的支架材料已成为这一课题的关键。文中就近年来软骨组织工程的支架材料研究进展进行综述。     

组织工程中天然支架材料的研究现状

组织工程学是近年来发展起来的一门新学科，是材料学、工程学和生命科学共同发展并相互融合的产物，其最基本的思路是在体外分离、培养细胞，将一定量的细胞接种到具有一定空间结构的支架上，通过细胞之间的相互黏附、生长繁殖、分泌细胞外基质，从而形成具有一定结构和功能的组织或器官，因而，充足的种子细胞、合适的支架及促进种子细胞在支架上增殖分化的因子便成为组织工程的三大要素。其中支架在生产人造组织的过程中起着举足轻重的作用。不同的组织需要不同的支架。一种理想的组织工程支架应当模拟天然的细胞外基质。它必须能维持并引导细胞生长，同时提供细胞生长、分化和细胞间相互作用所需的所有细胞因子，而一旦新生组织形成后，它必须降解以利于新生组织融人周围的宿主组织中。在体外培养时，它必须能让种子细胞能够从培养基中获得营养，在移植后可以有效地血管化并由向内生长的血管供应营养。而且，支架的结构即其机械属性必须符合欲建的组织器官结构。具体说来，这些标准包括：①支架必须具备生物相容性，不能引起宿主的排异反应；②支架必须能够抵抗应力，能够被消毒；③合适的支架必须能以合理的速度降解，并且降解的产物必须无毒，能及时排出体外；④支架须具有合适大小的孔隙以利于大量的种子细胞在其中增殖分化。同时还须让血管能够长人支架。当然，若支架本身能够缓释生长因子之类的生物大分子则更好。要满足如此多的条件绝非易事，故研究者们纷纷探索研究，试图找到理想的材料。一般来说，制造支架的材料可分为三大类，人工合成的、天然的及经过修饰的天然高分子。本文就后两种材料的研究现状进行初步探讨。     

复合支架材料在软骨组织工程中的研究进展

用于软骨组织工程的支架材料种类众多,但尚未发现一种理想的材料可满足组织工程的需要,但将各种材料进行复合可为组织工程的需要带来新的希望.现就复合支架材料在软骨组织工程中的研究作一综述.     

软骨组织工程管状泡沫支架的研制

目的 :研制管状泡沫支架 ,为气管软骨组织工程提供合适的支架。方法 :以PDLLA (Mw =4 .2 3×10 4)为原材料 ,氯化钠颗粒 (直径 5 0～ 2 0 0 μm)为致孔剂 ,通过“溶剂浇铸 -颗粒滤沥”法制备一定孔径 ,不同孔隙率的管状泡沫支架 ,经过大体及扫描电镜观察、孔隙参数的测定及分析 ,选择软骨组织工程合适的支架。结果 :支架外观为白色、管柱状泡沫 ,内径 8mm ,外径 12mm。各型支架具有不同的特点。孔径 80～ 2 5 0 μm、孔隙率 90 .6 %的支架具有一定的强度及韧性 ,适于气管软骨组织工程。结论 :通过“溶剂浇铸 -颗粒滤沥”法制备的管状泡沫支架是气管软骨组织工程合适的支架     

关节软骨组织工程修复的支架材料

组织工程技术是新的关节软骨缺损的修复方法，受到广泛的关注，其不同于单纯细胞移植的一个特征就是其应用了支架技术。组织工程的支架材料有着特殊的要求，前人的研究已取得一定的成果，但组织工程从实验室研究阶段到临床上的广泛应用尚需进一步的完善和改进。     

组织工程支架在骨软骨修复中的应用进展

因运动损伤、事故创伤所导致的骨软骨损伤逐渐增加,骨软骨损伤的修复也越来越受到重视。基于目前的研究,骨软骨组织工程支架在充分利用材料、信号分子的多种途径方面表现出巨大的潜能。支架设计需要考虑的基本要素是具有适当孔隙的双相结构和界面整合能力,组成物质的梯度分布和相适应的机械性能。支架的表面修饰技术可以改善细胞调节和信号分子递送。功能性支架可调控多信号转导分子递送的功能,被认为是有希望的治疗方法。     

羟基磷灰石在骨软骨组织工程支架材料的研究进展

随着软骨组织工程技术的研究与发展,近年来认识到软骨修复中软骨下力学性能的支持对软骨修复起着关键的作用,同时软骨下骨促进移植物与宿主组织的锚定。羟基磷灰石因其具有良好的骨传导性能和生物活性,能与软骨下骨组织形成牢固的骨性结合促进支架材料的锚定,近年来被广泛应用于骨软骨组织工程支架材料,本文将对近年来羟基磷灰石在骨软骨组织工程支架材料中的应用作一综述。     

应用高浓度Ⅱ型胶原蛋白构建组织工程软骨支架

目的构建有利于种子细胞黏附、增殖和分化的软骨组织工程海绵支架。方法依据天然软骨主要成分,提取透明软骨Ⅱ型胶原蛋白,将提取的胶原蛋白通过高速离心进行浓缩,真空冷冻干燥制得海绵支架材料,应用化学交联剂EDC/NHS进行化学交联,对支架采用组织化学染色、体外降解实验、扫描电镜和接种细胞静态培养的方法进行相关检测。结果支架具有良好的孔隙结构,孔径40～130μm,孔隙率在90%以上,细胞在支架上增殖、分化良好。结论构建的高浓度Ⅱ型胶原蛋白海绵支架具有良好的生物相容性,有较好的应用前景。     

应用几丁质胶原网架构建组织工程软骨

目的：探索利用几丁质胶原网架构建组织工程人工软骨的方法。 方法：取2周龄的新生兔关节软骨,经消化、传代培养后,将获得的软骨细胞与牛Ⅰ型胶原、人血冻干纤维蛋白原、凝血酶按一定比例混合,将几丁质纤维网架浸入上述混合物中制成人工软骨培养物并在体外培养。将培养1周的组织工程培养物,植入同种异体动物皮下组织培养4周,观察组织工程软骨的形成情况。 结果：细胞在几丁质网架培养物中分布均匀,细胞多呈三角形或梭形,培养物体积收缩不明显,经体内培养存活的软骨细胞分泌Ⅱ型胶原,有血管和炎性细胞的侵入。结论：用胶原蛋白和人血纤维蛋白混合凝胶与几丁质纤维网架载体为支架植入软骨细胞以后,在体外和体内都可以培养构建出较大的组织工程软骨。     

柱形藻酸钙载体制备及复合兔膝关节软骨细胞的初步观察

目的 构建用于软组织工程研究的新型细胞载体。方法 通过向一定浓度的藻酸钠中加入二价阳离子并置入特殊模具中，经冷脱水等处理。获得圆柱形藻酸钙载体。并复合软骨细胞观察。结果 制备的藻酸钙载体具有网眼状结构。孔隙为60-160um，嵴上并可见10-20um的小洞。复合细胞组可见网眼中有数目不等的软骨细胞。结论柱形藻酸钙载体初步具备作为软骨细胞载体的条件。可用于软骨组织工程的研究。     

壳多糖组织工程支架材料的制备及其应用

目的:探索一种简单的制备壳多糖细胞外基质网架的方法,考察该基质网架作为组织工程支架材料应用的可行性。方法:壳多糖溶于乙酸,搅拌成均匀泡沫状,冷冻铸型制成海绵状多孔基质网架。利用光镜、电镜等方法测定该网架的孔径和空孔率。分别应用该网架构建复层组织工程皮肤和组织工程软骨。 结果：制备的壳多糖网架外观呈多孔海绵状,光镜下观察有大小不等的孔隙;扫描电镜下观察,网架错综相连成许多网孔,孔径为83～136 μm,平均孔径为110 μm,平均三维空孔率为78%。构建的复层组织工程皮肤具有与天然皮肤极为相似的表皮和真皮双层结构,皮肤角朊细胞和成纤维细胞贴附于网架生长、增殖,形成连续的细胞层,细胞层数增多明显,并分泌角质样物质和基质样物质,网架逐渐降解。软骨细胞在网架上贴附、增殖良好,并分泌细胞外基质;组织学观察有新生软骨组织形成。结论：制备的壳多糖细胞外基质网架具有一定的孔径和空孔率,适于细胞贴附生长和增殖,将其作为组织工程支架材料具有较好的应用前景。     

水凝胶在软骨组织工程中的设计与应用进展

软骨缺损的修复、再生是医学研究难题和热点之一,而组织工程的快速发展为此提供了新的解决思路和方案。水凝胶是用于组织工程中一种多功能生物材料,具有与天然细胞外基质(ECM)相似的独特性质。水凝胶的许多关键性能,如生物相容性、生物降解性、机械刚度,可以通过选择优秀的生物材料和合适的制造方法来设计和调整。文章对水凝胶的材料选择、组合方式及水凝胶设计的最新进展进行综述。     

利用胶原和聚乙烯醇构建组织工程软骨支架

目的 依据仿生学原理,应用Ⅱ型胶原蛋白(type-Ⅱ collagen,CoⅡ)、硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)、透明质酸(hyaluronan,HA)和聚乙烯酸(polyvinyl alcohol, PA)来制备组织工程支架材料.方法 依据人体正常关节软骨细胞外基质主要成分Ⅱ型胶原、硫酸软骨素和透明质酸;添加高分子聚合物PVA来提高支架强度,应用冷冻干燥等技术制备复合支架,接种细胞体外静态培养7 d,通过力学测试、扫描电镜和组织染色等方法 对支架进行检测.结果 支架孔隙均匀,孔隙率为93%～95%,CoⅡ-CS-HA-PVA复合支架最大张力约为1.19 N,单纯CoⅡ-CS-HA复合支架约为0.55 N,差异有统计学意义(t=4.985,P=0.002),细胞在支架上均匀分布,活力旺盛.结论 CoⅡ-CS-HA-PVA复合支架具备良好的生物相容性,可为种子细胞增殖分化提供一个适宜的环境,有很好的临床应用前景.     

PGA/PLA支架材料对膝骨关节炎组织工程软骨重建的影响

目的:探究PGA/PLA支架材料对膝骨关节炎组织工程软骨重建的影响。方法:将30只日本大耳白兔平均分为3组,健康组(H组):正常日本大耳白兔,未患膝骨关节炎;膝骨关节炎组(K组):通过模型制备使正常日本大耳白兔患有膝骨关节炎;组织工程组(T组):对膝骨关节炎日本大耳白兔进行组织工程软骨重建。每组10只白兔。通过软骨组织学评分、HE染色法、免疫组化法、Westernblot法、qRT-PCR法分析H组,K组,T组之间软骨组织学评分、软骨组织病理学及形态学变化、软骨组织中Col-Ⅱ蛋白含量及Col-ⅡmRNA的含量的差异性来探究PGA/PLA支架材料对膝骨关节炎组织工程软骨重建的影响。结果:按照国际组织学评分标准对软骨组织进行评分。K组软骨组织纤维化严重,关节表面不规则,腔内积液多,缺损凹陷现象严重。T组纤维化现象减轻,表面规律,腔内积液面积减少,未出现凹陷,关节表面规律。T组和K组相比较关节炎症状、软骨组织评分均有明显好转现象(P<0.05)。H组软骨细胞分布较密集,K组分布杂乱且稀疏;H组膝关节软骨层较厚,K组软骨层薄且有破损现象;H组软骨细胞位于基质内的陷窝中,有软骨囊,K组缺损明显,没有软骨囊结构(P<0.05)。T组和K组相比较膝关节处软骨层较厚,细胞分布密集,可以看见部分细胞的软骨囊(P<0.05)。H组动物膝关节基质胶原阳性细胞较多。K组细胞数最少,软骨基质破损最严重,软骨细胞与骨基质疏松。T组和K组相比较阳性软骨基质破损减轻,细胞数量明显增多(P<0.05)。在×400的视野下,每组随机取5个视野进行计数,对比结果得出K组和T组有显著性差异(P<0.05)。通过Western blot法,对H组,K组,T组软骨组织中Col-Ⅱ蛋白含量进行免疫印迹,根据灰度分析显示,H组的Col-Ⅱ蛋白含量最高,K组最低,T组和K组相比较Col-Ⅱ蛋白含量明显升高(P<0.05)。H组日本大耳白兔软骨组织中的Col-ⅡmRNA表达量最高,K组的Col-ⅡmRNA表达量最低,T组和K组相比较Col-ⅡmRNA表达量明显升高(P<0.05)。结论:用PGA/PLA作为支架材料通过组织工程方法重建膝骨软骨,对膝骨关节炎有明显的治疗作用。     

新型骨与软骨组织工程支架材料制备及其性能研究

目的：研究符合骨与软骨组织工程制备技术要求的新型支架复合材料；并确定其性能与结构优化设计的主要参数指标。方法：按不同CPPf(聚磷酸钙纤维）／PLL（L－聚乳酸）重量比及相同CPPfPLLA/NaCl颗粒重量比，采用溶铸颗粒沥取（Solventcasting particulte-leaching)法轩系列CPPf/PLLA支架复合材料；液体置换法，压缩性能测试及扫描电子显微镜观察其密度，孔隙度压缩模量及微结构特征；材料样品体外人工降解液直接浸渍法判定其生物降解性能，并观测其生物降解率，压缩碍及微结构由微孔海绵状过渡为纤维网状。随着支架材料在人工降解液中降解时间的延长，其降解率以0％－13．2％线性递增；压缩模量呈线性降低至1.10-2.78MP；材料横截面微结构则发生相应改变。结论 CPPf/PLLA支架复合材料具有高孔隙度的三维立体结构，良好的抗压缩性能和和解性能，经进一步优化设计后，可成为结构和性能符合各项要求的新与软骨组织工程支架材料。     

软骨组织工程的动物实验及临床应用展望

目前，软骨组织工程的动物体内构建实验已进入以免疫器官发育完全的大型哺乳动物为主要实验对象的阶段，并初步应用于临床，为软骨缺损的修复提供了新的思路与途径，并可能成为这一领域主要的研究方向，但尚存诸多困难。作者对软骨组织工程的动物体内构建实验和临床应用研究的现状和趋势作一综述。     

软骨移植及关节软骨组织工程技术研究进展

关节软骨缺损是临床常见的疑难病例,目前的治疗包括自体或异体骨软骨移植修复、软骨膜或骨膜移植修复及软骨细胞移植修复.组织工程技术的发展使软骨移植进入了一个新的发展时期,本文就软骨移植及关节软骨组织工程技术进展进行综述.