在体组织工程新概念

基于对人发角蛋白(HHK)人工腱长达10余年的实验和临床应用研究的结果．我们提出了在体组织工程化肌腱的概念,即HHK人工腱及其降解产物能诱导周围组织内的成腱干细胞增殖、分化为腱细胞并刺激其他细胞分泌某些细胞因子参与调节,最终形成自体腱。我们在实验中还发现,HHK植入损伤骨组织、神经组织和肌组织后在原位构建出相应的组织。从而进一步提出“在体组织工程”新的理论体系。它是指可吸收性生物支架材料植入体内后．通过材料本身及其降解产物激活周围组织自身的成体干细胞分裂、增殖、分化．并在体内生理条件下与基质材料达到最佳的有机融合,并最终完成替代基质材料形成在解剖、组织学意义上与自体组织几乎完全一致的结构。从而在体内完成构建完整的组织工程化组织或器官的过程。在体组织工程不仅利用体内微环境和体内精细的调节机制“在体培养”种子细胞．消除了现行组织工程化组织或器官(传统组织工程)中种子细胞的排斥反应、变异和功能退化及复杂的保存、运输和高额费用等问题,最重要的是更贴近临床需要。不仅有巨大的临床应用潜能,而且尚具有重要的理论价值。     

人发角蛋白人工腱体内降解的形态学及泛肽、溶酶体酶的活性变化

目的阐明人发角蛋白(HHK)人工腱植入体内后的降解过程。方法选取30只新西兰大白兔,随机分为术后第1、3、6、9、12周实验组和正常对照组。实验组行跟腱切除后植入HHK人工腱,按期进行常规形态学观察和泛肽组化及酸性磷酸酶(AcP)酶细胞化学观察。结果光镜形态学观察显示,人工腱植入后第1周出现人发毛小皮脱落、消失,人发呈均质状,表面附着巨噬细胞和多核巨细胞,到第3~6周可见降解成颗粒的人工腱被巨噬细胞和多核巨细胞吞噬。泛肽酶组化显示第1~3周,人发周围的巨噬细胞、多核巨细胞和成腱细胞内反应呈强阳性,周围组织呈中等阳性,到第9周,大部分人发被降解,泛肽酶反应在基质呈弱阳性,在腱细胞中呈中等阳性。电镜形态学观察显示毛发之间出现成腱细胞,并开始分泌蛋白多糖和前胶原蛋白,第9~12周,人工腱基本被降解,同时完成了新生自体腱的形成。酶细胞化学观察显示被吞噬的颗粒呈AcP酶反应阳性。结论在HHK人工腱的降解过程中,泛肽系统首先在细胞外将大体积的人发降解,降解后期细胞内泛肽系统通路和溶酶体通路分别对吞入的人工腱颗粒进行降解,且具有协同作用。     

人发角蛋白人工腱体内降解的形态学及泛肽、溶酶体酶的活性变化

目的 阐明人发角蛋白（HHK）人工腱植入体内后的降解过程。方法 选取30只新西兰大白兔，随机分为术后第1、3、6、9、12周实验组和正常对照组。实验组行跟腱切除后植入HHK人工腱，按期进行常规形态学观察和泛肽组化及酸性磷酸酶（AcP)酶细胞化学观察。结果 光镜形态学观察显示，人工腱植入后第1周出现人发毛小皮脱落，消失，人发呈均质状，表面附着巨噬细胞和多核巨细胞，到第3-6周可见降解成颗粒的人工腱被巨噬细胞和多核巨细胞吞噬，泛肽酶组化显示第1-3周，人发周围的巨噬细胞，多核巨细胞和成腱细胞内反应呈强阳性，周围组织呈中等阳性，到第9周，大部分人发被降解，泛肽酶反应在基质呈弱阳性，在腱细胞中呈中等阳性，电镜形态学观察显示毛发之间出现成腱细胞，并开始分泌蛋白多糖和前胶原蛋白，第9-12周，人工腱基本被降解，同时完成了新生自体腱的形成，酶细胞化学观察显示被吞噬的颗粒呈AcP酶反应阳性，结论 在HHK人工腱的降解过程中，泛肽系统首先在细胞外将大体积的人发降解，降解后期细胞内泛肽系统通路和溶酶体通路分别对吞入的人工腱颗粒进行降解，且具有协同作用。     

人发角蛋白人工腱诱导自体腱形成中胶原原纤维的形态学变化

目的观察人发角蛋白(HHK)人工腱诱导自体腱形成过程中胶原原纤维形成的形态学变化。方法制备肌腱损伤动物模型,植入HHK人工腱,于术后3、6、9、12、16周取出,进行光镜及电镜观察。结果自体腱形成过程中,先后有一级、二级和三级胶原原纤维形成。结论HHK人工腱诱导自体腱形成过程中,人工腱植入区肌腱断端和腱膜下的腱细胞去分化,分泌大量的胶原蛋白,并在细胞外生成一级胶原原纤维,再逐级融合形成二级和三级胶原原纤维,最终多数腱细胞胶原化而消失。     

人发角蛋白人工腱诱导自体腱形成中胶原原纤维的形态学变化

目的 观察人发角蛋白(HHK)人工腱诱导自体腱形成过程中胶原原纤维形成的形态学变化。方法 制备肌腱损伤动物模型，植入HHK人工腱，于术后3、6、9、12、16周取出，进行光镜及电镜观察。结果 自体腱形成过程中，先后有一级、二级和三级胶原原纤维形成。结论 HHK人工腱诱导自体腱形成过程中，人工腱植入区肌腱断端和腱膜下的腱细胞去分化，分泌大量的胶原蛋白，并在细胞外生成一级胶原原纤维，再逐级融合形成二级和三级胶原原纤维，最终多数腱细胞胶原化而消失。     

组织工程骨膜成骨的构建及血管化超微结构的观察

目的用组织工程方法构建组织工程骨,从超微结构观察成骨过程中成骨细胞、血管再生的变化,探讨小肠黏膜下层作为组织工程骨支架材料促进组织工程骨血管化的优越性。方法应用密度梯度离心法体外分离、培养骨髓基质干细胞,并将成骨诱导骨髓基质干细胞与小肠黏膜下层复合培养2周。未复合细胞的单纯材料作为空白对照。将复合培养细胞与单纯材料分别植入无胸腺裸鼠皮下,扫描和透射电镜观察植入前和植入后4、8、12周成骨细胞、血管生成的变化过程。结果体外复合培养见细胞在材料上生长、分化、增殖良好,细胞分泌大量的细胞外基质,置入体内后成骨良好,形成大量的血管;12周后材料被吸收,与周围组织无明显界限。单纯材料中央部位有大量小血管及血管内皮细胞增生,其周围多为成纤维细胞,无成骨细胞。结论小肠黏膜下层作为以骨髓基质干细胞为种子细胞的支架材料,有利于骨的再生和血管化形成,是一种良好的骨组织工程支架材料。     

组织工程骨膜成骨的构建及血管化超微结构的观察

目的 用组织工程方法构建组织工程骨,从超微结构观察成骨过程中成骨细胞、血管再生的变化,探讨小肠黏膜下层作为组织工程骨支架材料促进组织工程骨血管化的优越性.方法 应用密度梯度离心法体外分离、培养骨髓基质干细胞,并将成骨诱导骨髓基质干细胞与小肠黏膜下层复合培养2周.未复合细胞的单纯材料作为空白对照.将复合培养细胞与单纯材料分别植入无胸腺裸鼠皮下,扫描和透射电镜观察植入前和植入后4、8、12周成骨细胞、血管生成的变化过程.结果 体外复合培养见细胞在材料上生长、分化、增殖良好,细胞分泌大量的细胞外基质,置入体内后成骨良好,形成大量的血管;12周后材料被吸收,与周围组织无明显界限.单纯材料中央部位有大量小血管及血管内皮细胞增生,其周围多为成纤维细胞,无成骨细胞.结论 小肠黏膜下层作为以骨髓基质干细胞为种子细胞的支架材料,有利于骨的再生和血管化形成,是一种良好的骨组织工程支架材料.     

原位组织工程技术的发展与应用前景

组织工程学（tissue engineering）是一门将细胞生物学和材料学相结合，在体内和体外进行组织或器官构建的新兴学科，其基本方法是将一定数量的具有特定功能的种子细胞与可降解的多孔生物支架材料复合，经过一段时间体外培养后植入体内。支架材料在体内逐渐降解吸收，种子细胞则不断分裂增殖，合成并分泌细胞外基质，最终支架完全降解，形成具有正常结构与功能的新生组织或器官。     

人发角蛋白材料植入修复受损骨骼肌后降解过程的观察

目的阐明人发角蛋白(HHK)材料植入体内后的降解过程。方法7只新西兰兔随机分为术后1、3、6周实验组和正常对照组。实验组进行骨骼肌切除后植入HHK材料,按期进行常规形态学和泛肽组化观察。HHK材料由3种降解速度的F、B、Z组分混合编制而成。结果光镜形态学观察显示材料植入后第1周出现HHK材料毛小皮脱落,HHK材料呈均质状,表面附着巨噬细胞和多核巨细胞;到第3周时可见降解成颗粒的材料被巨噬细胞和多核巨细胞吞噬。泛肽酶组化显示第1周时HHK材料及其周围的巨噬细胞、多核巨细胞呈阳性反应;第6周时材料进一步降解,同时伴有新生肌肉。电镜形态学观察显示毛发被降解成小的颗粒状。结论HHK材料的降解过程中,泛肽系统首先在细胞外将大体积的HHK材料降解成颗粒,随后细胞内泛肽系统通路和溶酶体通路分别对吞入的材料颗粒进行降解,且具有协同作用;同时肌卫星细胞被活化形成新生肌组织。     

人发角蛋白材料植入修复受损骨骼肌后降解过程的观察

目的：阐明人发角蛋白（HHK）材料植入体内后的降解过程。方法：7只新西兰兔随机分为术后1、3、6周实验组和正常对照组。实验组进行骨骼肌切除后植入HHK材料，按期进行常规形态学和泛肽组化观察。HHK材料由3种降解速度的F、B、Z组分混合编制而成。结果：光镜形态学观察显示材料植入后第1周出现HHK材料毛小皮脱落，HHK材料呈均质状，表面附着巨噬细胞和多核巨细胞；到第3周时可见降解成颗粒的材料被巨噬细胞和多核巨细胞吞噬。泛肽酶组化显示第1周时HHK材料及其周围的巨噬细胞、多核巨细胞呈阳性反应；第6周时材料进一步降解，同时伴有新生肌肉。电镜形态学观察显示毛发被降解成小的颗粒状。结论：HHK材料的降解过程中，泛肽系统首先在细胞外将大体积的HHK材料降解成颗粒，随后细胞内泛肽系统通路和溶酶体通路分别对吞入的材料颗粒进行降解，且具有协同作用；同时肌卫星细胞被活化形成新生肌组织。     

骨组织工程研究的新进展

组织工程是单用或将细胞、细胞因子和生物材料复合以后用于体内活组织再生和体外组织构建,其研究大致经历了以免疫缺陷动物和免疫系统健全动物为研究对象的阶段;以修复人类器官缺损为目的的探索阶段。近20年来,组织工程学在种子细胞、生物材料、组织构建等方面已取得颇多成果,时至今日,研发的部分骨组织工程产品已进入临床,它的出现大大减少了对患者的损伤及并发症,且不同程度地保证了自体骨植骨术的临床效果。本文对国内外骨组织工程基础研究和临床应用予以综述。     

复合生长因子材料在组织工程中的应用

组织工程就是应用细胞,在体内或体外重建组织,或缺损组织,器官的生物活性替代物,除了细胞和支架,生长因子在组织的再生中是重要的,复合生长因子或生长因子质粒DNA的材料在组织工程的应用中有广阔的前景。     

肌腱修复的组织工程研究进展

对于肌腱缺损,传统的手术方法虽然可以减轻患者的痛苦,但是其功能重建并不乐观。随着肌腱组织工程的发展,用工程化肌腱来修复肌腱缺损正在成为一个新兴的治疗方法。目前,组织工程肌腱的研究涉及种子细胞、支架、生长因子和改进策略等各方面。组织工程化肌腱临床应用的关键是如何模拟体内环境,在体外成功构建肌腱组织。因此,在体外模拟体内环境进行组织工程的构建是未来的研究方向之一。     

组织工程气管细胞-支架复合体构建策略的研究进展

如何构建合适的组织工程气管并移植入受体内,正逐渐成为组织工程领域研究的热点.近年来,已有团队成功地将组织工程气管移植应用于临床试验,并取得了较好的临床效果.组织工程气管构建过程中的核心部分是种子细胞与支架材料的复合培养.旋转式生物反应器内的三维动态培养是近年来种子细胞和支架材料的主要复合培养方式.最近,体内组织工程气管和体内生物反应器新概念的提出给组织工程气管的构建带来了新的思路,使组织工程气管大规模的临床使用成为可能.     

组织工程学的昨天、今天和明天

“组织工程学”这个名称是１９８７年被正式提出的,近年来发展很快,迄今学们已试用组织工程方法研制了生物性人造组织包括人造皮肤、软骨、骨、角膜、腱、神经、血管、气管、肠管、膀胱尿、视网膜色素上皮、心脏瓣膜、牙周膜甚至人造肝和人造胰等器官,取得了不同程度的进展和成就,作就组织工程学发展史及其内容,现状和展望作了简要回顾和分析。     

Degradation of human hair keratin scaffold implanted for repairing injured skeletal muscles.

OBJECTIVE: To observe the in vivo degradation process of human hair keratin (HHK) scaffold after implantation in rabbits. METHODS: Seven New Zealand rabbits were divided into 4 groups including a control group and 3 operation groups. HHK scaffold was implanted, after partial resection of the skeletal muscles, in rabbits of the 3 operation groups, followed by observation 1, 3, and 6 weeks later respectively. Routine morphological observation, histochemistry with ubiquitin and electron microscopy were performed. HHK scaffold incorporated 3 types of HHK with different degradation speeds, respectively designated types F, B, and Z. RESULTS: Light microscopic observation revealed that human hair cuticles began to strip off at the first postoperative week, and the material was homogeneous on the surface of which macrophagocytes and multinuclear giant cells adhered. At the third week HHK scaffold was degraded into particles as seen under electron microscope and was phagocytosed by macrophagocytes and multinuclear giant cells. Ubiquitin enzymatic histochemistry demonstrated that macrophagocytes, multinuclear giant cells were positive at the first week. At sixth week, further degradation of HHK scaffold occurred when newly generated muscles were seen beside the HHK. CONCLUSIONS: HHK scaffold is initially degraded extracellularly by ubiquitin system into particles, which are phagocytosed by the cells and degraded by the cooperation of lysosome and ubiquitin; meanwhile the satellite cells are activated, beginning to proliferate and eventually fused into newly generated muscle fibers.     

Degradation of human hair keratin scaffold material used to repair in-jured skeletal muscles of rabbits

Objective: To explore the mechanism of the degradation of human hair keratin (HHK) scaffold material implanted in damaged skeletal muscle tissues. Methods : Six New Zealand rabbits with HHK scaffold material implants (composed of 3 different types of HHK material with varied degradation speed) after mus-clectomy were divided into 3 groups (2 in each group) to observe the degradation of the material at 1, 3, 6 weeks after operation. Another rabbit without operation was used as the control group. The degradation of HHK was observed with light microscopy, histochemistry of ubiquitin and electron microscopy. Results: Light microscopy showed that human hair cuticles fell off from the HHK material and emerged, and the macrophagocytes and multinucleate giant cells were attached onto the surface of the material, which became homogeneous at the first postoperative week. The HHK scaffold material was degraded into particles that was phagocytosed by macrophagocytes and multinucleate giant cells at the third week. Ubiquitin enzymatic histochemistry showed that the macrophagocytes and the multinucleate giant cells were positive at the first week. Under electron microscope, HHK scaffold material was degraded into particles, and at the sixth week, part of HHK scaffold material was further degraded. Conclusion : Large mass of the HHK scaffold material is degraded via ubiquitin system, and the resultant particles are phagocytosed and degraded with the cooperation of lysosome and ubiquitin.     

胆管替代物研究进展

胆管替代物的研发是现代胆道外科不可或缺的组成部分,是恢复胆道系统正常功能的途径,具有重大的临床意义。胆管替代物植入体内后,导致移植部位出现的胆道堵塞或狭窄是人工胆管研究中最迫切需要解决的问题,其根本原因是胆道替代物慢性炎性刺激导致的组织增生,促进移植部位新生胆管组织的形成可解决这一问题。本文通过总结国内外的文献,对非降解型人工胆管、降解型人工胆管,以及组织工程化人工胆管的研究与开发进行综述,以期为胆道替代物的进一步发展提供参考。未来的研究应重点关注如何快速在组织工程化人工胆管壁形成胆道上皮层、促进新生胆道组织形成、调控人工胆管降解性能和力学性能等几个方面,从根本上解决人工胆管研究中面临的问题,推进人工胆管研发的进程。