三种支架材料与软骨细胞复合构建组织工程化软骨的研究

目的：研究细胞、材料及孔径在诱导关节软骨发育过程中的作用。方法：采用细胞与支架的三维培养和体内植入技术。结果：种入支架的原代软骨细胞增殖差，未形成软骨组织。而第2代软骨细胞生长良好，最终发育成软骨组织。孔径为25－100μm的胶原海绵捕捉的细胞量明显多于孔径为100－550μm的明胶海绵和PDLLA泡沫。裸鼠皮下植入16周时3种支架－细胞复合体比较，胶原海绵－细胞复合体中的支架材料降解最彻底，软骨组织发育最好。结论：第3代软骨细胞细胞增殖优于原代细胞；25－100μm的小孔径支架对细胞的吸附量优于100－550μm的大孔径支架；软骨发育中支架材料的彻底降解是优质软骨组织形成的前提。     

体内外联合培养提高组织工程管状软骨构建质量

目的 探讨利用组织工程技术提高管状软骨的构建质量.方法 PLA/PGA共纺材料均匀地缠绕在硅胶模具上形成管状支架材料.从兔耳郭软骨分离软骨细胞,在体外培养扩增后接种于支架材料,软骨细胞-材料复合物先体外培养2 d.实验动物分为3组:直接植入组(DI组),自体软骨细胞材料复合物直接植入兔颈部皮下.联合培养组(CC组),复合物继续用相同的培养基在体外培养2周后再植入兔颈部皮下.单纯材料组(SO组),在颈部皮下单纯植入材料和硅胶模具.在植入后1,2,4和8周定时取材,行大体观测,组织学染色,生物化学和分子生物学检测和生物力学评定,主要评估炎症反应程度和软骨形成情况.结果 植入1周时,DI和SO组材料纤维周围有明显的炎症反应,大量白细胞浸润;第4周时,两组炎症明显减退,DI组形成的工程软骨被纤维组织分隔成散在的岛状;第8周时,材料基本降解,炎症消散,但DI组软骨无改善.体外培养2周后,CC组软骨细胞已分泌了许多细胞外基质,将部分降解的材料纤维包裹在内,此时植入体内没有引起明显的炎症反应;第4周时,材料完全降解并形成了相对均质、成熟的软骨组织,各项检测指标均优于同时间点DI组构建的软骨,接近正常气管软骨.结论 体内外联合培养可以明显减轻软骨细胞-PLA/PGA复合物植入具有免疫功能的实验动物自体内引发的炎症反应,提高组织工程管状软骨的构建质量.     

组织工程化软骨构建研究进展

本文从生物支架材料、种子细胞的来源、体外培养和调节因子几方面简述了软骨组织工程的进展，并试图提出一些尚待解决的问题。     

生物组织工程化气管的研究进展

生物组织工程化气管是利用组织工程学的原理和技术在体外构建出具有气管主要生理功能的一种具有生物活性的人工气管，作为气管缺损外科修复的气管替代物。它的构建过程是，首先选取一定数量的经体外培养扩增种子细胞，把它们种植在生物相容性好、可降解的支架材料上；然后将此细胞材料复合物置于生物反应器当中或自体皮下，经过一段时间的诱导分化和培养即形成组织工程化气管。与其它种类的气管替代物相比，组织工程化气管具有无免疫原性、无排斥反应、有生物活性等优点，这将为寻找一种适合机体内环境的气管移植材料带来一条有希望的途径。但是该领域的研究工作还面临着诸如组织工程化气管的血管化、体外培养和植入后的感染等难题，要将组织工程化气管真正应用到临床，还有很长的路要走。我们从细胞支架的研究、种子细胞的选择和组织工程化气管的构建这三方面对组织工程化气管的研究进行综述。     

支架及无支架条件下构建组织工程软骨的研究进展

支架材料的研究是组织工程的研究热点之一,软骨细胞复合培养给组织工程软骨的构建带来希望,单一的材料诸如胶原、透明质酸、壳聚糖、纤维蛋白凝胶等已经证明可以与软骨细胞复合培养,两种或者多种材料复合可以提高材料的性能,更好地用于组织工程软骨的构建,并满足软骨缺损修复的需要;同样,在无支架情况下应用软骨细胞聚集培养、沉淀培养的方法,可以构建组织工程软骨,并给软骨缺损的修复带来新希望,但目前的研究较少。两者是组织工程软骨构建的两个主要方向。     

组织工程气管体内构建的研究进展

气管替代物利用体内天然环境对细胞贴覆生长及支架性能改善,促进移植物血管化,诱导免疫耐受和提高术后生存率有指导意义。内外层壁覆有干细胞和气道上皮细胞的脱细胞气管,利用天然生物反应器于体内预培养促组织工程气管成熟的方法,以实现黏膜的再上皮化、软骨细胞形成和血管化,在此基础上进行原位移植,对于长段气管病损有良好的临床应用前景。现就组织工程气管体内构建的意义及研究现状予以综述。     

组织工程气管研究进展

气管切除超过原长度的一半时便需要一个人工气管以进行安全的重建.本文就组织工程化气管构建的研究进展进行了综述,并指出组织工程化气管研究领域所面临的问题和今后的研究方向.     

利用一种新型的组织工程室在体内构建组织工程软骨

目的 探讨应用一种新型的组织工程室(tissue-engineering chamber)在具有免疫活性的动物体内构建组织工程软骨的可行性.方法 切取新西兰雄性大白兔耳廓软骨,体外构建:(1)软骨细胞-胶原凝胶复合物;(2)软骨细胞-PLGA-胶原凝胶复合物,将复合物置入组织工程室内,再植入实验兔背部皮下;对照组无组织工程室,直接将复合物植入同一实验兔背部皮下.术后8周进行大体形体观察、组织学及免疫组织化学染色、反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)检测.结果 大体形态、组织学及免疫组织化学染色、RT PCR检测结果显示,在实验兔背部皮下组织工程室内,构建的软骨细胞-支架复合物均形成了软骨样组织;而直接植入实验兔背部皮下的复合物最终消失或者形成一纤维化的结节.结论 在具有免疫活性的动物体内,应用自主研制的新型多孔硅橡胶组织工程室内微环境成功构建了自体工程化软骨组织,为软骨组织工程技术过渡到临床应用提供了理论依据.     

大鼠脂肪干细胞复合胶原-壳聚糖-硫酸软骨素三维支架构建组织工程软骨

目的 探讨大鼠脂肪干细胞复合胶原-壳聚糖-硫酸软骨素三维支架的优越性.方法 选用6周龄健康Wistar大鼠,分离出脂肪干细胞后行体外培养.将Ⅰ型胶原溶液与壳聚糖溶液混合后冷冻干燥,交联硫酸软骨素后再冷冻干燥得到复合三维支架,检测支架的孔径值、含水量及孔隙率.将接种的脂肪干细胞消化后分别接种到平面、微球和支架,软骨方向诱导培养.MTT检测细胞增殖情况,3周后倒置显微镜及扫描电镜观察细胞形态及在支架上的生长及黏附情况,并分析成软骨分化的情况.结果 5 d后MTT检测显示三维支架组及微球组细胞增殖速度较平面组快;三维支架组14 d后仍有细胞增殖.组织学分析显示细胞在支架上密集重叠生长,内层仍有残留支架结构.Ⅱ型胶原免疫组化检测结果显示,三维支架组及微球组表达呈强阳性,而平面组表达呈弱阳性.RT-PCR结果显示各组均有软骨特异性mRNA的表达.但平面组一直表达X型胶原,微球组培养至21 d时也表达X型胶原,而三维支架组则一直未表达.结论 复合胶原-壳聚糖-硫酸软骨素三维支架能促进细胞的增殖、分化,并能更好地维持软骨细胞的表型,可以作为组织工程构建软骨的最佳选择.     

软骨组织工程支架材料研究进展

各种原因引起的关节软骨损伤在临床工作中非常常见,但临床治疗手段有限,组织工程的发展为关节软骨损伤的修复提供了新的途径。在软骨组织工程中支架材料起着重要作用,选择合适的载体是一个首先要解决的问题。本文对目前软骨组织工程支架材料的现状做一综述,指出了当前软骨组织工程所面临的问题,并针对此问题对未来软骨组织工程材料的研究作出了展望。     

体内外环境对组织工程软骨组织结构与力学性能的影响

目的 探讨体外构建组织工程化软骨在体、内外环境中力学性能及组织结构的变化,以及微环境对组织形成的影响,为工程化软骨构建提供适当参数。方法 体外培养扩增人胎儿关节软骨细胞,取第2代细胞以6×107个细胞/ml密度接种到聚羟基乙酸/聚乳酸(Polyglycolic acid/Polylactic acid,PGA/PLA)材料制成的圆柱形三维支架上,常规体外培养4周后,分为体内组(C、D组)和体外组（A、B组）,C、D组植于裸鼠皮下,A、B组继续常规培养液培养,于6、12周后取材,以正常软骨作为对照,行大体观察,以及组织学、组织化学、生物力学、超微结构等检测。结果 A、B、C、D4组均形成大体形态良好的透明软骨样组织。C、D组软骨呈乳白色,表面光滑,超微结构上胶原纤维排列致密而有规则,可形成有横纹的粗大胶原纤维,类似正常成人软骨;A、B组颜色偏黄,表面略粗糙,外观及超微结构近似半透明的胎儿关节软骨。工程化软骨植入体内12周后压缩弹性模量及胶原直径分别为（38.28±3.95）MPa和（41.58 ±2.78）nm,明显优于体外同时期组的(4.12±0.63) MPa和（15.83±1.70）nm(P ＜0.01)。结论 组织工程软骨的结构和功能在体内环境逐步成熟,体内组软骨超微结构上能形成粗大胶原纤维网络,胶原的交联增强可能是其力学性能较体外组明显提高的重要原因。     

骨髓基质细胞膜片复合聚乳乙醇酸支撑体体外构建管状软骨

目的 研究利用骨髓基质细胞膜片复合聚乳乙醇酸(ploy of lactic-co-glycolic acid,PLGA)支撑体,在生物反应器条件下体外构建管状软骨的可行性.方法 分离兔骨髓基质细胞,高密度连续培养,转化生长因子-1诱导构建成干细胞膜片,制作圆柱状PLGA支撑体,将细胞膜片均匀缠绕在表面.静置孵育14 d,使细胞膜片与PLGA相互贴附后,进入生物反应器动态培养8周后,取出标本.从大体形态、组织学结构、蛋白多糖含量以及生物力学性能等方面评价形成软骨的理化特性.结果 通过此策略构建的软骨外观与天然软骨组织非常相似,保持着良好的管状外形,颜色呈乳白色,有光泽,质地均匀,弹性好,具有中等偏软的硬度.组织学结果显示总体结构呈现软骨样结构,HE染色可见软骨样细胞分布于细胞陷窝之中,周围是均匀的细胞外基质,番红-0染色可见细胞外基质着色为鲜红色,提示蛋白多糖含量丰富,有大量软骨基质物产生.结论 细胞膜片复合支撑体策略能形成管状形态的软骨组织,为气管软骨的再造提供了新的方法,有可能解决气管缺损的临床难题.     

3D生物打印构建组织工程气管血管化的研究进展

组织工程技术为气管重建提供了有效的治疗手段。功能性血管网的形成是确保组织移植术后长期存活的关键。如何快速恢复血供以支持细胞的新陈代谢、促进组织愈合与再生是气管替代治疗面临的最大挑战。传统气管移植血管化构建方法创伤较大,且需要二期手术,不符合当前快速康复外科理论要求。采用3D生物打印技术,将细胞、生物材料及生长因子进行一...     

羊软骨细胞在生物反应器中的培养和扩增

[目的]探索在旋转生物反应器内，应用微载体技术快速扩增分化良好的羊软骨细胞的方法。[方法]将培养的羊软骨细胞应用Cytodex-3微载体在旋转生物反应器（RCSS）内，进行动态培养，应用倒置显微镜对微载体表面的软骨细胞进行动态观察，并对收获的软骨细胞进行Ⅰ、Ⅱ型胶原的细胞免疫化学染色分析。[结果]关节软骨细胞于1d内贴附于Cytodex-3微载体表面，细胞初期为圆球形、半球形凸起，逐渐向周围伸展，随时间的延长，贴附于微载体的细胞逐渐增多，到培养后期，细胞密度可达最初接种的15～17倍，在微载体上收获的软骨细胞经Ⅰ型胶原的免疫细胞化学染色呈阴性，Ⅱ型胶原染色则呈强阳性。[结论]利用微载体细胞培养技术可简便快速地在体外扩增羊软骨细胞，可为构建组织工程化人工软骨提供大量活性、分化良好的软骨细胞。     

组织工程软骨的体外实验研究

目的 :研究软骨细胞在纤维胶内体外生成组织工程化软骨的可行性。方法 :将 4 - 10× 10 7cells/mL细胞 /毫升的软骨细胞植入纤维胶 ,在体外培养 2个月后进行组织学、免疫组织化学分析。结果 :细胞在纤维胶内产生大量的软骨特异性Ⅱ型胶原和蛋白多糖。结论 :纤维胶内的软骨细胞可在体外培养的环境下生成大量透明软骨基质。     

Characterization of proteoglycan production and processing by chondrocytes and BMSCs in tissue engineered constructs

OBJECTIVE: The goal of this study was to characterize the proteoglycan (PG) production and processing by bone marrow stromal cells (BMSCs) within a tissue engineered construct. METHODS: Bovine BMSCs and articular chondrocytes (ACs) were isolated from an immature calf, seeded into agarose gels, and cultured up to 32 days in the presence of TGF-beta1. The localization of various PGs was examined by immunofluorescence and histological staining. The role of proteolytic enzymes in construct development was further investigated by examining the effects of aggrecanase and MMP inhibitors on PG accumulation, aggrecan processing, and construct mechanics. RESULTS: BMSCs developed a matrix rich in sulfated-glycosaminoglycans (sGAG) and full-length aggrecan, but had low levels of versican. The BMSC constructs had less collagen II and aggrecan compared to the AC constructs cultured under identical conditions. AC constructs also had high levels of pericellular collagen VI, while BMSCs had a pericellular matrix containing little collagen VI and greater levels of decorin, biglycan, and fibronectin. Treatment with the aggrecanase inhibitor did not affect sGAG accumulation or the dynamic moduli of the BMSC constructs. The MMP inhibitor slightly but significantly inhibited sGAG accumulation and lowered the dynamic moduli of BMSC constructs. CONCLUSIONS: The results of this preliminary study indicate that long-term culture of BMSCs with TGF-beta1 promotes the development of an aggrecan-rich matrix characteristic of native articular cartilage; however, BMSCs accumulate significantly lower levels of sGAG and assemble distinct pericellular microenvironments compared to ACs. PG turnover does not appear to play a major role in the development of tissue engineered cartilage constructs by BMSCs.     

自体肌腱细胞介导修复肌腱缺损的实验研究

目的　探讨以自体肌腱细胞为种子细胞的组织工程化肌腱体内形成。方法　取自体肌腱细胞经体外培养、扩增 ,与可吸收生物材料聚羟基乙酸 (polyglycolicacid ,PGA)混合培养形成细胞 生物材料复合物 ,将细胞 生物材料复合物移植于手术缺损的家猪趾浅屈肌腱处 ,并设单纯PGA组作为对照组。术后 6周取材 ,对标本进行大体观察、组织学和生物力学检测和评价再生组织。结果　实验组新生组织在大体、组织学和胶原排列等方面与正常肌腱相似 ,对照组新生组织细胞、胶原排列较为紊乱。生物力学显示其最大拉力、最大应力和弹性模量 ,实验组比对照组分别提高 3 6.1% (t =3 5 6、P <0 .0 5 )、2 7.4%(t =2 94、P <0 .0 5 )和 15 .0 % (t =2 62、P <0 .0 5 )。结论　应用组织工程技术以自体肌腱细胞可以修复肌腱缺损     

仿生复合人工骨材料的组织工程细胞相容性研究

目的　探讨组织工程化人工骨的仿生构建模式及具有不同细胞相容性支架材料的选择。方法　分别采用人工合成材料生物活性玻璃陶瓷 (BGC)与双相羟基磷灰石 (HA/β TCP)为支架材料 ,与聚 DL 乳酸 (PDLLA)复合后 (重量比分别为 65∶1及 50∶1 )再复合I型胶原及重组合人类骨形态发生蛋白 (rhBMP 2 ) ,与兔骨膜成骨细胞 (密度 1× 1 0 6 /ml)复合培养 ,进行一般与超微形态学观察 ,测定生长曲线及成骨细胞碱性磷酸酶 (ALP)、骨钙素和I型胶原合成量的测定 ,比较细胞粘附能力、增殖活力及成骨活性。结果　生物活性玻璃陶瓷、双相羟基磷灰石分别与成骨细胞复合后的粘附能力、增殖活力 (1d组 :0 .380± 0 .0 32 ,0 .2 50± 0 .0 1 9;7d组 :0 .950± 0 .0 60 ,0 .650±0 .0 4 0 )、成骨活性 (3H 脯氨酸掺入活性 :6 .2 2 8± 1 .785 ,3 .81 8± 0 .858;骨钙素含量 :0 .70 9± 0 .1 1 5 ,0 .386± 0 .0 93 ;碱性磷酸酶 :0 .1 2 3± 0 .0 32 ,0 .0 83± 0 .0 1 8) ,前者均优越于后者。结论　该种仿生组织工程化人工骨的构建模式能较满意模拟天然骨优势 ,生物活性玻璃陶瓷、双相羟基磷灰石两种材料的共混体 ,有可能成为骨组织工程较理想的支架材料