新型纳米纤维支架的细胞生物相容性

背景:高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架具有适合血管平滑肌细胞黏附、增殖的多级孔径结构,具有良好的细胞生物相容性.目的:探讨高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架的细胞相容性.方法:根据支架的制作工艺不同分为传统支架组、新型纳米纤维支架组两组,另设单纯细胞组为对照组.采用组织块贴壁法体外原代培养兔主动脉平滑肌细胞并进行传代,用3～6代细胞作为实验用种子细胞.应用WST-1法测定平滑肌细胞黏附率、增殖力,光镜及扫描电镜观察细胞形态,评估支架的细胞生物相容性.结果与结论:高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架对细胞形态无明显影响,新型支架上的种子细胞黏附、增殖及代谢活性情况较传统支架好.提示,高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架具有较高的细胞相容性.     

新型纳米纤维支架的细胞生物相容性

背景：高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架具有适合血管平滑肌细胞黏附、增殖的多级孔径结构,具有良好的细胞生物相容性。目的：探讨高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架的细胞相容性。方法：根据支架的制作工艺不同分为传统支架组、新型纳米纤维支架组两组,另设单纯细胞组为对照组。采用组织块贴壁法体外原代培养兔主动脉平滑肌细胞并进行传代,用3~6代细胞作为实验用种子细胞。应用WST-1法测定平滑肌细胞黏附率、增殖力,光镜及扫描电镜观察细胞形态,评估支架的细胞生物相容性。结果与结论：高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架对细胞形态无明显影响,新型支架上的种子细胞黏附、增殖及代谢活性情况较传统支架好。提示,高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架具有较高的细胞相容性。     

新型纳米支架与神经干细胞的凋亡

背景：胶原作为脊髓组织工程的良好支架有利于神经细胞及神经纤维的黏附和生长,但机械性能较差,需要在制备时提高其基本性能,还应对种子细胞的生物学行为产生积极影响。目的：分析胶原纳米组织工程支架的性能,检测其对神经干细胞凋亡行为及相关基因表达的影响。方法：采用电纺丝技术制备纤维定向排列及非定向排列的胶原纳米纤维膜,并对其进行表征。将新生SD大鼠脊髓源性神经干细胞分别与纤维定向排列及非定向排列的胶原纳米纤维膜共培养,并设置单独神经干细胞培养为对照,检测细胞凋亡情况及相关基因表达变化。结果与结论：定向及非定向胶原纳米纤维膜的直径及形貌均达到纳米组织工程支架标准,溶胀系数较高,孔隙率较高,力学性能佳。与对照组比较,两胶原纳米纤维膜组神经干细胞凋亡率明显降低（P〈0.05）,细胞凋亡相关基因中bcl-2基因表达量明显增加,bax及Caspase-3基因表达明显下降;两胶原纳米纤维膜组神经干细胞凋亡率差异无显著性意义。表明新型胶原纳米组织工程支架性能良好,能够抑制细胞凋亡,从基因表达水平调节神经干细胞的凋亡行为。     

新型纳米支架与神经干细胞的凋亡

背景:胶原作为脊髓组织工程的良好支架有利于神经细胞及神经纤维的黏附和生长,但机械性能较差,需要在制备时提高其基本性能,还应对种子细胞的生物学行为产生积极影响。目的:分析胶原纳米组织工程支架的性能,检测其对神经干细胞凋亡行为及相关基因表达的影响。方法:采用电纺丝技术制备纤维定向排列及非定向排列的胶原纳米纤维膜,并对其进行表征。将新生SD大鼠脊髓源性神经干细胞分别与纤维定向排列及非定向排列的胶原纳米纤维膜共培养,并设置单独神经干细胞培养为对照,检测细胞凋亡情况及相关基因表达变化。结果与结论:定向及非定向胶原纳米纤维膜的直径及形貌均达到纳米组织工程支架标准,溶胀系数较高,孔隙率较高,力学性能佳。与对照组比较,两胶原纳米纤维膜组神经干细胞凋亡率明显降低(P<0.05),细胞凋亡相关基因中bcl-2基因表达量明显增加,bax及Caspase-3基因表达明显下降;两胶原纳米纤维膜组神经干细胞凋亡率差异无显著性意义。表明新型胶原纳米组织工程支架性能良好,能够抑制细胞凋亡,从基因表达水平调节神经干细胞的凋亡行为。     

纳米仿生复合支架的生物相容性

背景：纳米材料构建具有生物活性的组织工程骨,可以很好的模仿体内细胞外基质的结构,有利于细胞黏附、生长。目的：评价新型仿生壳聚糖/胶原纳米纤维支架与SD大鼠骨髓基质干细胞的体外相容性。方法：分离培养SD大鼠骨髓基质干细胞,流式细胞分析法对细胞表面抗原进行检测;相差显微镜观察细胞形态。聚电解质共凝聚技术制作仿生壳聚糖/胶原纳米纤维支架,取生长良好的P3代,与仿生壳聚糖/胶原纳米纤维支架体外联合诱导培养,通过细胞贴壁率、生长曲线、细胞活力、周期、细胞Ⅰ型胶原染色、扫描电镜观察综合评价材料与细胞的相容性。结果与结论：骨髓基质干细胞可在体外分离扩增,表达CD29、CD44和CD106,不表达CD34和CD45,细胞形态为长梭形,仿生壳聚糖/胶原纳米纤维平均孔径为150μm,与骨髓基质干细胞有较好的黏附性。提示骨髓基质干细胞可在体外长期、稳定培养;是理想的组织工程种子细胞;仿生壳聚糖/胶原纳米纤维与骨髓基质干细胞有良好的相容性,可用来做组织工程生物材料。     

纳米仿生复合支架的生物相容性

背景:纳米材料构建具有生物活性的组织工程骨,可以很好的模仿体内细胞外基质的结构,有利于细胞黏附、生长。目的:评价新型仿生壳聚糖/胶原纳米纤维支架与SD大鼠骨髓基质干细胞的体外相容性。方法:分离培养SD大鼠骨髓基质干细胞,流式细胞分析法对细胞表面抗原进行检测;相差显微镜观察细胞形态。聚电解质共凝聚技术制作仿生壳聚糖/胶原纳米纤维支架,取生长良好的P3代,与仿生壳聚糖/胶原纳米纤维支架体外联合诱导培养,通过细胞贴壁率、生长曲线、细胞活力、周期、细胞Ⅰ型胶原染色、扫描电镜观察综合评价材料与细胞的相容性。结果与结论:骨髓基质干细胞可在体外分离扩增,表达CD29、CD44和CD106,不表达CD34和CD45,细胞形态为长梭形,仿生壳聚糖/胶原纳米纤维平均孔径为150μm,与骨髓基质干细胞有较好的黏附性。提示骨髓基质干细胞可在体外长期、稳定培养;是理想的组织工程种子细胞;仿生壳聚糖/胶原纳米纤维与骨髓基质干细胞有良好的相容性,可用来做组织工程生物材料。     

静电纺纳米纤维用于组织工程支架

目的:描述静电纺支架的性质对细胞生长行为的影响及其在伤口敷料和皮肤、软骨、骨、血管、神经等组织工程领域的应用,介绍静电纺与其他支架相结合的制备方法,为开发理想的组织工程支架提供参考。资料来源:应用计算机检索Pubmed数据库1998-01/2007-01关于静电纺制备组织工程支架方面的相关文章,检索词为"electrospinning,tissue engineering scaffolds,nanofiber",并限定文章语言种类为英语。资料选择:对资料进行初审,选取包括静电纺丝和组织工程支架的文献。排除标准:综述和重复实验。资料提炼:共收集到65篇静电纺制备组织工程支架相关文献,54篇纳入符合标准的文献,排除11篇综述。资料综合:静电纺纳米纤维直径、亲水性及纤维取向对细胞生长行为有影响。静电纺组织工程支架在伤口敷料和皮肤、软骨、骨、血管、神经等组织工程领域具有广泛应用研究,研究包括天然材料、合成材料的各种材料在可纺基础上的生物相容性。结论:静电纺纳米纤维能最大程度仿生细胞外基质的结构,孔隙率高,通过多种材料的静电纺研究及其生物相容性研究,有望得到适用不同组织的支架材料。     

组织工程脊髓支架材料:聚乳酸-羟基乙酸最佳孔径的筛选

背景:细胞支架是细胞生长的载体,其孔径是影响组织工程脊髓疗效的重要因素之一.目的:通过将神经干细胞与不同孔径的聚乳酸-羟基乙酸(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)支架体外复合培养,筛选确立组织工程脊髓支架材料的最佳孔径.方法:取传第1代的神经干细胞悬液50 pL(细胞数10~(10)L~(-1)),分别种植在孔径200～300 μm、400-500 μm的PLGA支架上复合培养7 d,得到两种组织工程脊髓.30只大鼠均建立脊髓损伤模型,造模后分为3组,分别在脊髓缺损处立即填塞上述两种组织工程脊髓,空白对照组在缺损处不进行材料移植.倒置相差显微镜及电镜下观察神经干细胞在PLGA支架中的生长增殖与分布,MTT检测两种组织工程脊髓所含神经干细胞的相对数量,采用BBB运动功能评分比较不同孔径的组织工程脊髓的移植疗效.结果与结论:镜下神经干细胞在各孔径材料上均紧密贴附并增殖分化,组织相容性良好.共培养7 d后,孔径200～300 μmPLGA支架组、孔径400-500 μm PLGA支架组的吸光度值基本相似(P>0.05),说明PLGA支架的孔径大小对培养的神经干细胞增殖数量无明显影响.移植第4周与空白对照组比较,孔径200-300 μm PLGA支架组、孔径400～500 μm PLGA支架组大鼠的神经功能均有不同程度恢复,BBB运动功能评分均明显升高(P<0.05),且孔径200-300 μm的PLGA支架其移植效果更好.     

纳米支架材料在脊髓损伤修复中的应用

背景:在作为种子细胞载体的组织工程支架材料中,纳米材料因具有利于细胞黏附、增殖等一些独特的效应,使其在脊髓损伤修复的研究中将发挥越来越大的作用.目的:通过分析和总结近几年采用纳米支架修复脊髓损伤的文献,寻求适合脊髓组织工程的纳米材料及其适用标准.方法:由第一作者于2010-09应用计算机检索PubMed数据库、万方数据库和维普数据库相关文献.英文资料的检索时间为2000/2009;中文资料的检索时间为2003-01/2010-08.英文检索词为"nanometer scaffold; materials,Spinal cord injury,repair,tissue engineering";中文检索词为"纳米支架,生物材料,脊髓损伤,修复,组织工程".纳入标准:①纳米支架材料、制备工艺及性能的研究.②组织工程修复脊髓损伤的研究.③动物实验及临床应用方面的文献.经过阅读和筛选,共纳入30篇文章进行讨论分析.结果与结论:与传统的支架材料相比较,纳米支架具有良好的生物降解性能、无免疫原性、可塑性和适宜的力学性能等优异特性,使其在组织工程领域具有十分诱人的应用前景.随着纳米技术的成熟,制备工艺的优化,基因工程的引入,纳米材料安全性能的科学评价等将是纳米级组织工程支架材料未来临床应用的挑战.     

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.     

快速成型方法制备组织工程支架的研究与应用术

背景：快速成型是基于材料堆积法,结合计算机、数控、激光和材料技术于一体的高新制造技术。目的：综述快速成型技术在组织工程支架制备中的应用。方法：由第一作者检索万方数据库、中国知网数据库和EIsevier Science Direct Online有关支架材料的生物力学性能、支架材料发展前景及快速成型技术在支架材料制备领域中应用研究等方面的文献。结果与结论：快速成型技术应用于组织工程支架的制备已经越来越成熟,快速成型技术不但克服了传统制造方法中存在的支架复杂外形制造困难和内部微结构无法控制的缺陷,而且还可以通过有限元分析预先对支架的结构进行优化,以实现改善支架机械强度等某些特殊的要求。但是,由于组织器官的特殊性和排外性及细胞的黏附条件,不但要从结构上改善支架,而且需要快速成型技术与具有组织相容性及可降解的材料相结合,使支架植入生物体后,细胞能更好地增殖和分化,促进组织再生,修复缺损组织。     

诱导多功能干细胞治疗脊髓损伤的现状及思考**

背景：目前对脊髓损伤的治疗方法有激素冲击治疗,急诊手术减压及最新发展的干细胞治疗等方法。已有大量工作聚焦于干细胞治疗脊髓损伤的研究方面,并已成为热点。目的：综述诱导多功能干细胞治疗脊髓损伤的相关研究现状及未来发展趋势。方法：应用计算机检索 PubMed 数据库1980年1月至2012年12月期间的相关文章,检索关键词为“spine injury,induced pluripotent stem cel s,IPS”。结果与结论：共纳入35篇文章,均就诱导多能干细胞治疗脊髓损伤持赞同或支持态度。结果表明,诱导多功能干细胞直接来源于自体分离得到,解决了干细胞移植中伦理以及道德等问题,同时避免了异体排斥反应也为移植提供了大量的细胞来源。对于脊髓损伤的治疗方面目前只有动物实验及少量临床实验支持,但其在动物实验中效果良好,安全性较高。诱导多功能干细胞治疗脊髓损伤现存的问题主要是诱导多功能干细胞的诱导分化方法不成熟,并发症也较多。因此,诱导多功能干细胞的诱导分化及使用安全性将成为研究关键。     

体外构建组织工程骨-软骨复合组织

背景：设计一体化、具有过渡结构的双层支架材料,复合软骨细胞、骨髓间充质细胞,有利于新生的骨与软骨组织之间形成良好界面。目的：模仿自然骨一软骨基质构建复合支架,以软骨细胞和骨髓间充质干细胞为种子细胞,体外观察复合组织的成软骨及成骨能力。方法：制备明胶一硫酸软骨素一透明质酸及明胶一陶瓷化骨多孔复合支架,构建自然骨一软骨基质复合支架,复合兔软骨细胞与骨髓间充质干细胞,分未成骨诱导与成骨诱导两组培养,并进行MTT、糖胺多糖含量、碱性磷酸酶活性检测,以及苏木精一伊红染色检测。结果与结论：未成骨诱导与成骨诱导两组骨髓间充质干细胞增殖及糖胺多糖含量差异无显著性意义。未成骨诱导组碱性磷酸酶活性缓慢上升,成骨诱导组诱导后碱性磷酸酶活性迅速上升,14d时达到稳定状态。两组苏木精一伊红染色结果无明显区别,均已形成含有双层组织的类似骨一软骨样组织,其间可见未降解支架形态,但由于基质形成不完善及支架未完全降解,此种结构不成熟,细胞分布不均匀,支架内部可见散在无细胞区域。证实采用两种细胞与双层结构的支架经体外分层复合能够形成组织工程骨软骨复合组织。     

纳米羟基磷灰石膜聚氨酯复合材料的体内组织相容性

背景：纳米羟基磷灰石与聚氨酯复合材料在体外实验中具有良好的相容性。目的：验证纳米羟基磷灰石膜聚氨酯复合材料在大鼠体内的组织相容性。方法：将18只SD大鼠随机分为复合材料组、聚氨酯组和对照组,复合材料组和聚氨酯组分别将纳米羟基磷灰石膜聚氨酯复合材料、聚氨酯植入大鼠背部肌肉内,对照组仅作切开缝合,未植入任何材料。结果与结论：①大体观察：术后12周,各组切口与周围皮肤几乎无界限,聚氨酯组及复合材料组囊壁与材料融合较好,对照组皮肤己恢复正常。②组织学观察：术后4,8,12周,聚氨酯组及复合材料组切口周围组织中淋巴细胞数、中性粒细胞数及毛细血管量均高于对照组（P〈0．05）,复合材料组切口周围组织中淋巴细胞数、中性粒细胞数及毛细血管量均少于聚氨酯组（P〈0．05）。证实纳米羟基磷灰石膜聚氨酯复合材料具有较好的组织相容性。     

Environmental cues to guide stem cell fate decision for tissue engineering applications

The human body contains a variety of stem cells capable of both repeated self-renewal and production of specialised, differentiated progeny. Critical to the implementation of these cells in tissue engineering strategies is a thorough understanding of which external signals in the stem cell microenvironment provide cues to control their fate decision in terms of proliferation or differentiation into a desired, specific phenotype. These signals must then be incorporated into tissue regeneration approaches for regulated exposure to stem cells. The precise spatial and temporal presentation of factors directing stem cell behaviour is extremely important during embryogenesis, development and natural healing events, and it is possible that this level of control will be vital to the success of many regenerative therapies. This review covers existing tissue engineering approaches to guide the differentiation of three disparate stem cell populations: mesenchymal, neural and endothelial. These progenitor cells will be of central importance in many future connective, neural and vascular tissue regeneration technologies.     

脊髓发育和损伤修复过程中巢蛋白的作用及机制：

背景：巢蛋白作为一种神经元特异标记物,其表达活性在一定程度上反映了脊髓神经细胞增殖、分化、迁移的演变规律。目的：综述巢蛋白的分子结构、生物学功能及其在脊髓发育及损伤修复中的表达分布规律,进而为脊髓损伤后神经干细胞的移植治疗提供前期研究基础。方法：应用计算机检索1990至2012年维普、万方数据库相关文章,检索词为“脊髓,巢蛋白”,并限定文章语言种类为中文。同时计算机检索1990至2012年PubMed和Springer外文电子期刊及电子图书（全文）数据库相关文章,检索词为“spinalcord,nestin”,并限定文章语言种类为English。共检索到文献343篇,最终纳入符合标准的文献35篇。结果与结论：作为神经干细胞的分子标记物之一,巢蛋白在胚胎期呈现时空性表达,与神经前体细胞的发育成熟程度呈反相关,即随着神经细胞分化发育的不断成熟,其表达强度则会逐渐减弱甚至消失。在脊髓损伤等病理情况下,受损组织区内巢蛋白的表达强度和数量能够反映损伤脊髓组织的修复能力。故脊髓组织发育过程中巢蛋白的表达强度、数量及分布现已作为判断脊髓神经细胞发育的一项重要指标,为临床脊髓损伤治疗提供重要前期研究基础。     

骨髓间充质干细胞与脱细胞脑组织支架的生物相容性

背景：骨髓间充质干细胞与细胞载体联合移植治疗中枢神经系统损伤还处于实验研究阶段。目的：评价大鼠骨髓间充质干细胞与脱细胞脑组织支架的生物相容性,探讨脱细胞脑组织支架作为中枢神经系统组织工程材料的可行性。方法：以全骨髓法分离纯化大鼠骨髓间充质干细胞,通过物理及化学方法相结合制各脱细胞脑组织支架。将转染携带绿色荧光蛋白基因的骨髓间充质干细胞种植到支架材料上共培养,通过倒置相差显微镜、扫描电镜、激光共聚焦显微镜等方法观察脱细胞脑组织支架的内部结构及复合支架上细胞的生长状况。结果与结论：制备的脱细胞脑组织支架材料呈三维立体网状结构。骨髓间充质干细胞可在支架上黏附生长,形态良好。大鼠骨髓间充质干细胞与脱细胞脑组织支架具有良好的生物相容性,有望作为中枢神经系统组织工程的载体材料。     

Advancing nasal reconstructive surgery: the application of tissue engineering technology

Cartilage tissue engineering is a rapidly progressing area of regenerative medicine with advances in cell biology and scaffold engineering constantly being investigated. Many groups are now capable of making neocartilage constructs with some level of morphological, biochemical, and histological likeness to native human cartilage tissues. The application of this useful technology in articular cartilage repair is well described in the literature; however, few studies have evaluated its application in head and neck reconstruction. Although there are many studies on auricular cartilage tissue engineering, there are few studies regarding cartilage tissue engineering for complex nasal reconstruction. This study therefore highlighted the challenges involved with nasal reconstruction, with special focus on nasal cartilage tissue, and examined how advancements made in cartilage tissue engineering research could be applied to improve the clinical outcomes of total nasal reconstructive surgery. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Biomaterials and stem cells for tissue engineering

Introduction: Organ failure and tissue loss are challenging health issues due to widespread injury, the lack of organs for transplantation and limitations of conventional artificial implants. The field of tissue engineering aims to provide alternative living substitutes that restore, maintain or improve tissue function.

Areas covered: In this paper, a wide range of porous scaffolds are reviewed, with an emphasis on phase-separation techniques that generate advantageous nanofibrous 3D scaffolds for stem cell-based tissue engineering applications. In addition, methods for presentation and delivery of bioactive molecules to mimic the properties of stem cell niches are summarized. Recent progress in using these bioinstructive scaffolds to support stem cell differentiation and tissue regeneration is also presented.

Expert opinion: Stem cells have great clinical potential because of their capability to differentiate into multiple cell types. Biomaterials have served as artificial extracellular environments to regulate stem cell behavior. Biomaterials with various physical, mechanical and chemical properties can be designed to control stem cell development for regeneration.

Conclusion: The research at the interface of stem cell biology and biomaterials has made and will continue to make exciting advances in tissue engineering.