骨组织工程中研究水凝胶微球的特征

背景：水凝胶微球由于其多孔性和可注射性等在递送细胞和生物活性因子/药物、构建组织修复支架等生物医学领域展现独特优势，具有广阔的应用前景。目的：综述基于水凝胶微球的骨组织工程最新研究进展，讨论基于水凝胶微球的骨组织工程研究面临的关键问题和挑战。方法：应用计算机检索PubMed和中国知网数据库收录的相关文献。英文检索词为“hydrogels,microparticles,microspheres,microcarriers,bone,bone defect,bone repair,bone healing,bone tissue engineering”，中文检索词为“水凝胶，微球，微粒，骨组织工程，骨缺损，骨修复，骨再生”。检索文献时限为2002-2022年，最终纳入127篇文献进行综述。结果与结论：(1)目前，不同的水凝胶微球材料已被开发用于骨组织工程策略并取得了较好的效果，如搭载细胞或生物活性因子/药物的水凝胶微球、作为生物支架的水凝胶微球、刺激响应性水凝胶微球、生物矿化水凝胶微球、与其他生物材料结合的水凝胶微球等。(2)基于水凝胶微球的骨组织工程修复策略主要通过促进干细胞的招募与成...     

金属离子在骨组织工程中的应用

背景：金属离子在人体中发挥着重要的作用，随着材料合成和加工技术的进步，目前多种可应用于骨组织工程中的金属离子已被开发，如镁(Mg²⁺)、锌(Zn²⁺)、锰(Mn²⁺)、锶(Sr²⁺)、铜(Cu²⁺)等。目的：总结各金属离子在骨组织工程中的研究进展和发展方向。方法：检索2014-2022年期间中国知网数据库、PubMed数据库、万方数据库收录的文献，中文检索词为“金属离子，骨组织工程，成骨活性，镁离子，锌离子，锰离子，锶离子，铜离子，钙离子，锂离子，钴离子”，英文检索词为“metal ions,bone tissue engineering,osteogenic activity,magnesium ions,zinc ions,manganese ions,strontium ions,copper ions,calcium ions,lithium ions,cobalt ions”。结果与结论：不同金属离子随材料植入体内后会发生不同程度的释放，可改变组织微环境，从而改善材料...     

胶原水凝胶在软骨与骨组织工程中的研究进展

胶原水凝胶因其具有优良的生物相容性、生物力学性能，在软骨与骨组织工程、生物填充材料、创伤修复、药物缓释和细胞培养等医学领域获得广泛的关注和应用。本文重点介绍了胶原水凝胶在软骨与骨组织工程方面的研究进展，详细阐述了胶原水凝胶的性能、交联方法和类型，并对胶原水凝胶在软骨与骨组织工程中的研究现状进行了讨论，对其应用前景进行了展望。     

糖胺聚糖在骨组织工程中的作用机制及应用

背景：复杂骨缺损修复一直是临床上亟待解决的难题,利用生物功能化的组织工程材料促进骨组织再生修复是目前的研究热点之一。以往关于骨组织材料生物化修饰的研究集中于细胞内信号分子的修饰,而对胞外信号分子的修饰和调控作用研究较少。糖胺聚糖作为细胞外基质的重要信号分子,修饰于支架材料中发挥成骨作用是目前新兴研究方向。目的：对糖胺聚糖在骨组织工程的作用机制和应用进展做一综述。方法：检索PubMed数据库和中国知网收录的有关糖胺聚糖参与调控骨组织再生修复及其在骨组织工程中的作用机制与应用的文章,英文检索词为“glycosaminoglycans,proteoglycans,bone tissue engineering,bone tissue engineering materials,osteogenic differentiation”,中文检索词为“糖胺聚糖链、蛋白聚糖、骨组织工程、骨组织工程材料、成骨分化”。根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后,保留质量和相关性较高的文章85篇进行综述。结果与结论：(1)糖胺聚糖作为细胞外基质的重要组成部分和信号分子,不仅可以与生长因子结合协助其扩散,还可以...     

磁响应水凝胶在骨组织工程中的作用与优势

背景：磁响应水凝胶在骨组织工程中具有极大的优势，有利于微创、高效地促进成骨。目的：阐述磁响应水凝胶在骨组织工程领域的应用进展。方法：检索PubM ed、Web of Science、万方和中国知网数据库检索相关文献，英文检索词为“Magnetic Hydrogels,Magnetic Nanoparticles,Superparamagnetic Nanoparticles,Fe3O4,SPIONs,Magnetic Fields,Bone Regeneration,Bone Repair,Bone Tissue Engineering”；中文检索词为“磁性水凝胶、磁性纳米粒子、超顺磁性氧化铁纳米粒、磁场、氧化铁纳米粒、骨再生、骨重建、骨修复、骨组织工程”，根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后，最终纳入60篇文章进行综述。结果与结论：(1)近年来由于磁性纳米粒子的出现，大量的磁响应支架材料被开发出来，其中，含有氧化铁纳米粒子和超顺磁性氧化铁纳米粒子的磁响应水凝胶力学性能突出、生物相容性良好，能够快速响应外部磁场，为种子细胞提供成骨所需的磁机械信号。(2)磁响应水凝胶可以作为载体精准调...     

壳聚糖-氧化石墨烯复合水凝胶在骨缺损中的应用

随着生物医学技术的发展,制备可降解且低毒性的水凝胶材料逐渐成为治愈骨缺损的研究热点。壳聚糖与氧化石墨烯复合材料具有良好的生物相容性、生物可降解性以及有利于成骨分化等优点,制成的水凝胶在治愈骨缺损方面展现出很好的应用前景。本文主要综述了壳聚糖与氧化石墨烯及其复合水凝胶材料在骨缺损中的应用,包括壳聚糖与氧化石墨烯水凝胶和其与金属离子、无机材料组成的三相复合物在骨缺损和骨感染中的应用,还可以包载一些抗炎、抗菌的药物以及一些生长因子,例如:万古霉素、辛伐他汀、BMP-2等,为骨缺损和骨修复的治疗提供一个新的思路。     

骨膜在骨折愈合及骨组织修复过程中的作用

背景:骨膜因含有成骨潜能的细胞而参与骨折愈合及骨组织修复的过程,其在修复骨缺损方面的作用是目前研究的热点。目的:对骨膜在骨折愈合及骨组织修复过程中所发挥的作用进行综述。方法:第一作者应用计算机检索1964年1月至2019年12月PubMed、中国知网数据库等中英文期刊全文数据库有关骨膜在骨折愈合及骨组织修复过程中作用的文章,英文检索词"periosteum,bone healing,periosteum cells";中文检索词"骨膜,骨折愈合,骨膜细胞"。最终选择48篇重要文献进行综述。结果与结论:①骨膜的完整性对于骨折愈合和骨组织的修复极其重要,因其较好的成骨性能、优质的材料学特性和屏障作用等特点被广泛应用于骨组织工程;②骨膜在牵拉成骨过程中的作用机制目前尚且存在争议,研究证实骨膜缺如并不会影响下颌骨缺损牵拉成骨的效果,但在四肢骨缺损牵拉成骨中的作用仍有待进一步研究。     

DNA芯片技术在药物研究中的应用

DNA芯片技术是21世纪生物技术的重要发展，是生命科学与物理学、化学、微电子学以及计算机学等学科相互交叉的一门高新技术。该技术的突出特点在于其高度的并行性、多样化、微型化、自动化，已在生物医学的各个领域显示出了巨大的发展潜力和应用价值。其中药物研究领域是其应用最广泛的领域之一，通过DNA芯片技术可以将药物的生物效应和基因变化密切相联系，从而为药物的研究、开发注入新的生机和活力。     

聚乙烯亚胺在骨组织工程中的研究进展和应用前景

背景：聚乙烯亚胺作为一种阳离子聚合物,目前在医学的诸多领域已得到广泛的研究,凭借自身丰富的胺基基团和阳离子电荷,使其具备易修饰性和静电吸附性,这些特性运用于骨组织工程中,具有潜在的优势与前景。目的：总结目前聚乙烯亚胺在骨组织工程的研究进展,并且对其用于骨组织工程中的应用前景作了讨论与展望。方法：检索2000年1月至2022年3月PubMed、Web of Science、中国知网及万方数据库中相关文献,英文检索词：“polyethyleneimine,bone tissue engineering,bone tissue regeneration,bone tissue repair,regenerative medicine,drug delivery”;中文检索词：“聚乙烯亚胺、骨组织工程、骨组织再生、骨组织修复、再生医学、药物递送”,最终纳入57篇文献进行综述分析。结果与结论：(1)基于基因技术利用聚乙烯亚胺与成骨相关基因形成的复合物是一种高效的基因载体,能够诱导种子细胞表达成骨相关的细胞因子,促进成骨分化;通过与不同基团进行修饰,可以实现在不影响聚乙烯亚胺转染效率的同时尽可能的...     

DNA芯片技术在药物研究中的应用

DNA芯片技术是21世纪生物技术的重要发展,是生命科学与物理学、化学、微电子学以及计算机学等学科相互交叉的一门高新技术。该技术的突出特点在于其高度的并行性、多样化、微型化、自动化,已在生物医学的各个领域显示出了巨大的发展潜力和应用价值。其中药物研究领域是其应用最广泛的领域之一,通过DNA芯片技术可以将药物的生物效应和基因变化密切相联系,从而为药物的研究、开发注入新的生机和活力。     

智能型水凝胶在生物医学工程中的应用

介绍了不同响应的智能型水凝胶的类型，同时综述了在医药控制释放材料、组织填充材料、人工玻璃体、人工软骨、医用敷料、医用崩解剂、角膜接触镜材料、组织培养及临床诊断方面的应用。     

智能水凝胶在组织工程中的应用

背景：与传统水凝胶相比,智能水凝胶能够对外界刺激诸如温度、pH值、光、磁场等作出不同的应答表现,产生二级结构甚至化学结构的变化,自发组装形成有序的超分子结构,最终形成具有三维结构的凝胶。 目的：综述智能水凝胶的研究现状及其在组织工程的应用。 方法：应用计算机检索中国知网及PubMed 数据库从建库至2014年有关智能水凝胶在组织工程中应用的文献,检索关键词为“水凝胶,组织工程学,hydrogel,Tissue engineering”。 结果与结论：智能水凝胶中包括温度敏感性、pH敏感性、光敏感性、磁敏感性及温度/pH双重敏感性水凝胶,其对于外界环境变化能自动感知并能作出响应性的反应,在药物递送系统、药物释放,修复和改善缺损组织等领域表现出一系列传统材料所没有的突出性能,尤其是在组织工程方面表现出相当的优越性：低免疫原性,减少了炎症和排斥作用;具备生物可降解性;能真正在三维尺度上模拟细胞所处微环境,从而利于细胞黏附、生长、迁移及分化等。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

基因转移技术在骨组织工程中的应用进展

骨组织工程是骨修复研究的主要发展方向之一 ,而基因转移技术已经广泛地应用于骨组织工程领域。通过导入标记基因 /或治疗性基因 ,可使外源性调节因子表达于修复区 ,实现诱导成骨、免疫调节或成骨调控等预定目的 ,改善骨修复的成骨效能和适用范围 ,因而在骨组织工程中有良好的应用前景。     

近红外光响应水凝胶在组织工程领域的应用

背景：近红外光响应水凝胶具有高度时空精准性、远程可调性及安全无创性等多种优异特性，为组织工程的发展提供了新的探索方向。目的：总结近年来近红外光响应水凝胶在组织工程领域的应用进展。方法：利用计算机检索中国知网及PubMed数据库相关文献，中文检索词为“近红外光响应水凝胶、组织工程、骨缺损、骨修复、骨再生、伤口愈合、伤口敷料、血管生成”，英文检索词为“near infrared responsive hydrogels,tissue engineering,bone defect,bone repair,bone regeneration,wound healing,wound dressing,angiogenesis”，检索时限为2006年5月至2022年10月，部分经典文献延长检索时间限制，分析所得文献的摘要及内容，通过纳入和排除标准得到相关文献，最终纳入97篇符合标准的文献进行综述。结果与结论：(1)近红外光响应材料通过控制感染减轻炎症、促进血管生成、促进成骨细胞分化和新骨形成等过程参与组织修复。(2)近红外光响应材料可以通过构建具有光热效应的热敏水凝胶或者利用光化学反应制备近红外...     

热物理在肿瘤治疗及纳米药物靶向输送方面的应用研究

目的 从在体动物模型和细胞水平上研究局部温热促进微纳米颗粒靶向输送并初探其机理。方法利用无菌外科手术将鼠源乳腺癌4T1组织块接种到裸鼠皮脊翼视窗，接种后第4d，7d，8d，10d分别观察肿瘤新生血管的生长情况。利用激光共聚焦荧光显微镜三维实时定性和定量研究微纳米脂质体在正常组织和肿瘤组织间质的渗透和扩散。将脐静脉内皮细胞(HUVEC)接种至模拟肿瘤环境的ECM625胶上，形成类似血管的管状结构，研究温热作用对生长在肿瘤环境下的血管内皮细胞的影响。结果肿瘤新生血管随着时间的变化生长逐渐加快，组织学研究表明肿瘤新生血管在肿瘤内生长受到抑制，在肿瘤边缘的肿瘤新生血管生长非常活跃。微纳米脂质体在正常组织中，在常温和42℃，作用1h基本不渗漏；在肿瘤组织中，42℃，加热1h，微纳米脂质体渗漏显著增加，与常温相比，相对荧光强度提高了4倍左右。42℃，加热1h可促使生长在ECM625胶上的血管内皮细胞变圆，细胞之间连接松散，甚至断裂。结论肿瘤新生血管内皮细胞对热敏感，局部温热作用促使了肿瘤环境下内皮细胞之间连接的破坏，进而促进了微纳米脂质体在肿瘤组织中的渗透。     

生物电效应材料在骨组织工程支架设计中的应用

背景:骨具有生物电效应,然而骨缺损的发生会导致骨骼内源性生物电的缺失。具有生物电效应的骨组织工程支架植入骨缺损处会补足缺失的电信号,加速骨缺损的修复。目的:文章介绍了骨组织的生物电效应,阐述了电刺激对骨缺损的修复作用,总结了生物电效应应用于骨组织工程的研究进展,以期为骨组织工程的研究提供新的思路。方法:以“bioelectrical effect,bioelectrical materials,electrical stimulation,bone tissue engineering,bone scaffold,bone defect,bone repair,osteogenesis”为英文检索词,以“生物电效应,生物电支架,电刺激,骨组织工程,骨支架,骨缺损,骨修复,骨再生”为中文检索词,在中国知网、万方、PubMed、Web of Science和ScienceDirect数据库检索与生物电效应骨组织工程支架相关的文献,最终纳入87篇进行系统归纳、总结和分析。结果与结论:①生物电效应结合体外电刺激设计骨组织工程支架是一种理想可行的方法,主要涉及的材料包括金属材料、石墨烯材料、天然生物衍生材料以及人工合成生物材料;目前运用最广泛的导电材料是石墨烯材料,得益于自身的超强导电性能、大比表面积、同细胞及骨骼的良好生物相容性以及优异的力学性能。②石墨烯材料主要是作为修饰材料引入支架以增强整体支架的电导率,同时其大表面积和丰富的官能团能够促进生物活性物质的装载和释放。③然而生物电效应的骨组织工程支架尚存一些重大挑战需要克服:满足导电性能的同时还需考虑支架的综合性能;缺乏统一、标准化的生物电效应骨组织工程支架的制备方式;体外电刺激干预系统尚不够成熟;缺乏个体化指导支架的选择以实现针对不同病理情况的患者选择并设计最适宜的支架。④研究者们在设计导电支架时,要深入考虑支架的综合效应,譬如生物相容性、力学性能以及生物降解性能等,而此种综合性能可以通过多种材料的复合来实现。⑤除此之外,临床转化应该是导电支架设计的最终考量,在评估出电刺激作用于人体且有利于骨缺损修复的安全电流阈值的基础之上,设计动物实验以及基础实验,然后应用于临床,从而在未来实现生物电效应骨组织工程支架应用于临床的终极目标。     

天然水凝胶的改性研究及在组织工程中的应用

天然高分子因其生物相容性好、生物降解能力强等优点,被广泛应用于组织工程、生物医药等领域。但天然高分子材料的降解性等缺点限制了其在组织工程,特别是人类临床医学上的应用,天然高分子水凝胶的改性研究成为组织工程学的热点研究领域。文章主要概述了以透明质酸、海藻酸盐、羧甲基壳聚糖、胶原蛋白为基础的天然水凝胶的改性研究及改性后的新型水凝胶的初步生物学评价,以及对未来可能应用领域的探讨,并展望了此类水凝胶的发展方向。     

大鼠BMSCs成骨诱导及复合支架材料构建组织工程骨组织的研究*

目的利用诱导成骨分化的骨髓间充质干细胞(bone marrowmesenchymal stem cells,BMSCs)复合生物支架材料构建组织工程骨组织。方法采用密度梯度离心法获取大鼠骨髓间充质干细胞,原代培养扩增后,条件培养基诱导成骨分化作为实验组,并设非条件培养基培养为对照组。诱导培养后,通过碱性磷酸酶、钙结节染色;I型胶原、骨钙素检测鉴定成骨性。将诱导的BMSCs利用滴加法种入自制组织工程生物支架复合培养,采取扫描电镜、HE切片染色观察培养8天时细胞在支架内部的生长情况。结果密度梯度离心法获取培养的原代骨髓间充质干细胞呈梭形或三角形贴壁生长,以梭形为主;经成骨诱导剂诱导后细胞呈多角形贴壁生长,碱性磷酸酶染色呈阳性、茜素红染色出现阳性的钙化结节;Western blotting检测Ⅰ型胶原蛋白表达较对照组明显增加(<0.05);ELISA法检测骨钙素结果较对照组明显升高(<0.01)。HE切片染色可见支架内部有细胞长入,细胞呈圆形或椭圆形。扫描电镜可见支架内部有大量细胞长入,细胞粘附、生长良好,呈现完全伸展状态,细胞-支架-细胞之间有基质连接。结论本实验获取的原代细胞为骨髓间充质干细胞,诱导剂诱导后成功分化为成骨细胞。采用经诱导成骨后的细胞作为组织工程骨构建的种子细胞,与三维支架材料复合后共培养,使构建的组织复合物更接近骨组织,为临床大段骨缺损的修复增加可能性。     

水凝胶材料和间充质干细胞在组织工程中的应用进展

随着组织工程学的发展, 人们越来越关注将水凝胶作为支架材料并与细胞3D培养相结合用于组织器官再生与修复。水凝胶由亲水性聚合物、共聚物或可以形成大分子链的单体大分子交联而成, 可吸收大量水分并保持3D结构, 具有良好的生物相容性、可包埋细胞和有效的递送生物活性分子等特点, 因而被广泛用于生物医药领域的药物输送和组织工程等领域。间充质干细胞可以从骨髓、脂肪、脐带等多种组织中获取, 具有低免疫原性及多向分化潜能, 是细胞3D培养以及细胞治疗的首选。目前间充质干细胞主要是2D培养模式, 该培养模式下的间充质干细胞繁殖率低, 且无法模拟体内的生长环境。水凝胶材料作为3D细胞培养支架具有良好的相容性, 可以模拟体内的生长环境, 在修复受损软骨、骨、皮肤和心脏等组织中有巨大潜力。概述水凝胶、间充质干细胞以及间充质干细胞和水凝胶材料在组织工程中的应用, 展示水凝胶材料与间充质干细胞的3D培养在不同组织再生和修复中的发展趋势和可能性, 以期为后续水凝胶和干细胞的深入应用研究提供参考。     

智能水凝胶在骨类硬组织再生和修复中的应用

BACKGROUND: Intelligent hydrogel as a new material is widely used in biological medicine, tissue engineering, memory element switch, biological enzyme immobilization and other related fields, and exhibits good biological characteristics. Intelligent hydrogels provide a new approach for regeneration and repair of bone and other hard tissues.  OBJECTIVE: To summarize the latest developments of intelligent hydrogel in the biological medicine and tissue engineering in order to find out new methods for regeneration and repair of bone and other hard tissues. METHODS: A computer-based research of CNKI, PubMed and EBSCO-MEDLINE databases was performed to retrieve relevant literatures about the application of intelligent hydrogel in regeneration and repair of bone and other hard tissues published from 2000 to 2015. The keywords were “hydrogel, bone tissue engineering, bone defect, regeneration, repair” in Chinese and English, respectively. RESULTS AND CONCLUSION: Intelligent hydrogels are classified into pH-sensitive, temperature-sensitive, light-sensitive, multiple-sensitive and other sensitive hydrogels. In order to improve the mineralization ability of the hydrogel and construct the three-dimensional polymer scaffold of hydrogel, the main structure of the hydrogel materials can be mixed with various signal factors, thus achieving the multi-utility and multi-function of the material system, which will become the development trend of tissue engineering construction.