胶原蛋白水凝胶在软骨组织工程中的应用

由创伤或骨病所致的关节骨软骨损伤在临床中十分常见,其中软骨缺损者达40.31%。由于关节软骨自身修复能力低下,采用组织工程技术对关节软骨损伤进行修复是目前采用再生医学治疗关节软骨损伤的新方法。组织工程支架按照性状可分为预成型支架材料及水凝胶材料两大类。传统的预成型支架材料移植技术容易给缺损周边软骨带来继发损伤,也存在支架与缺损整合不紧密等问题。如何在避免二次损伤的基础上,应用理想的仿生材料复合种子细胞修复关节不规则软骨损伤将成为未来软骨损伤修复的主要问题。选取微创、仿生并且可以原位塑形的胶原蛋白水凝胶复合种子细胞修复关节软骨损伤为损伤关节软骨的修复带来了希望。本文结合国内外相关文献对目前胶原蛋白水凝胶在软骨组织工程中的应用做一综述。     

壳聚糖在软骨组织工程中的应用

目的 对高分子生物材料壳聚糖在软骨组织工程中的应用现状进行综述。方法 广泛查阅近年来有关壳聚糖在组织工程中应用的文献，综合分析，讨论 其生物相容性、可降解性及其应用。结果 壳聚糖具有良好的生物相容性、可降解性，除能提供细胞生长所需的三维支架作用外，还能提供类似软骨基质的细胞外环境，维持细胞表型及功能。结论壳聚糖在软骨组织工程中具有良好的应用前景。     

胶原水凝胶支架用于软骨组织工程的实验研究

目的探讨Ⅰ型胶原浓度对胶原水凝胶理化性能的影响,以及在体外组织工程模型中不同浓度的Ⅰ型胶原水凝胶对软骨细胞表型和基因表达的影响。方法制备Ⅰ型胶原浓度为12、8、6 mg/mL的3种胶原水凝胶,记为C12、C8、C6。扫描电镜观察形貌,并通过溶胀性能和抗压性能测试表征其理化性能。取2只新生7日龄新西兰大白兔的关节软骨,酶消化法分离、培养软骨细胞。取第2代软骨细胞与3种胶原水凝胶复合体外培养(C12组、C8组及C6组),1 d后采用二乙酸荧光素(fluorescein diacetate,FDA)/碘化丙啶(propidium iodide,PI)染色,激光共聚焦显微镜观察细胞活性,体外培养14 d后行HE和甲苯胺蓝染色观察组织学形态,实时荧光定量PCR测定软骨细胞相关基因,即Ⅱ型胶原、蛋白聚糖(Aggrecan)、Ⅰ型胶原、Ⅹ型胶原、Sox9 mRNA表达。结果随着Ⅰ型胶原浓度从6 mg/mL提高到12 mg/mL,胶原水凝胶的理化性质出现明显变化,扫描电镜下纤维网络变得致密;192 h时C6、C8、C12溶胀率依次增大,分别为0.260±0.055、0.358±0.072、0.539±0.033,比较差异均有统计学意义(P<0.05);压缩模量逐渐增加,分别为(4.86±0.96)、(7.09±2.33)、(11.08±3.18)kPa,比较差异均有统计学意义(P<0.05)。体外培养1 d,3组凝胶中软骨细胞经FDA/PI染色后,绝大部分被染成绿色,仅有少数被染成红色。14 d后组织学观察示:C12组软骨细胞在组织中聚集明显,并出现明显的甲苯胺蓝异染为紫红色的现象;C8组中也有部分增殖聚集的区域,细胞周围有较明显的甲苯胺蓝异染现象;C6组细胞分布较为均匀,也有较明显的甲苯胺蓝异染现象。实时荧光定量PCR检测显示,3组Ⅱ型胶原mRNA和Aggrecan mRNA表达水平相近;Ⅰ型胶原、Sox9和X型胶原mRNA表达水平C12组最高,C6组最低,C8组介于二者之间,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。结论提高Ⅰ型胶原浓度至12 mg/mL后,胶原水凝胶具有更好的理化性质,但软骨细胞纤维化和肥大相关基因表达也有所上调。     

壳聚糖与型胶原复合制作组织工程软骨支架及其性能研究

目的　探讨采用壳聚糖与 型胶原复合制作新型组织工程软骨三维多孔支架的方法,并对其理化性能进行检测。　方法　将精制88%脱乙酰度壳聚糖溶于0 .2 mol/ L 醋酸溶液制成2 %溶液,高纯度猪 型胶原溶于0 .5 m ol/ L醋酸溶液制成1%溶液,两者按4∶1(重量比)充分搅拌混合,采用冷冻干燥法制成壳聚糖与 型胶原复合支架。采用碳化二亚胺/ N-羟基琥珀酰亚胺对支架进行交联,力学测定比较支架交联前后的强度变化,扫描电镜观察其超微结构,于2、4、6和8周经溶菌酶体外降解实验测定其体外降解性。　结果　制备的复合支架成形良好,交联后其力学强度明显增加。扫描电镜显示壳聚糖与 型胶原成分在支架内分布均匀,支架内孔洞相互连通似海绵状,孔径10 0～2 5 0 μm。各时间段复合支架体外降解较单纯壳聚糖支架快。　结论　壳聚糖与 型胶原复合成功地制作成了三维多孔复合支架。其理化性能及体外降解测定,可以作为支架载体,应用于组织工程软骨的构建。     

软骨组织工程强化技术的应用研究

软骨是应用组织工程技术最早构建的组织,其中最具代表性的研究是:1991年Vacanti等[1]用分离的牛关节软骨细胞与可降解的生物材料在裸鼠皮下成功构建出成熟的透明软骨组织。研究组织工程化软骨较多的原因是:软骨组成单一,结构简单,基质中包含软骨细胞这一种细胞,无血管及神经等复杂结构,在构建过程中影响少,便于研究;其次是软骨由于缺少血运,临床上患者软骨缺损后难以自身修复,移植软骨细胞、移植骨与软骨组织等治疗方法虽取得较满意的近期效果,但远期结果组织易塌陷、退变加快,且自体供区取材后较多并发症。因此组织工程化软骨的构建成功不…     

组织工程软骨修复关节软骨损伤研究新进展

目前关节软骨损伤修复仍未得到很好的解决,临床修复方法大多近期效果理想,远期效果不确切或者有恶化的倾向[1].随着近几年组织工程技术快速发展,制备具有成软骨活性的人工软骨使之植入人体后能够形成新的软骨组织从而达到软骨修复与重建,为临床治疗软骨损伤带来突破性进展.组织工程软骨应用工程学和生命科学原理将经体外分离、培养的高浓度的种子细胞种植于天然的或人工合成的具有良好生物兼容性和可降解性的聚合物支架,使之植入人体后能够形成新的软骨组织从而达到软骨修复与重建的目的.软骨组织工程研究涉及到种子细胞、支架材料和生长因子3个基本要素.     

脱细胞基质在软骨组织工程中的应用

目的 综述脱细胞基质(acellular matrix,ACM)在软骨组织工程中的应用与研究进展. 方法 广泛查阅近年国内外相关文献,进行回顾与综合分析. 结果 许多研究者联合采用了渗透溶液法、冷冻干燥法和理化交联法等技术对软骨ACM支架进行了改进.软骨ACM支架用于构建组织工程软骨的实验结果 与ACM的特性密切相关. 结论 ACM在软骨组织工程领域有着广泛的应用前景,其特性的改进与完善非常重要.     

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.     

注射型软骨组织工程活性材料修复关节软骨缺损的实验研究

目的 利用注射型活性材料修复兔关节软骨,比较碱性成纤维细胞生长因子(Basic fibroblastic growth factor,bFGF)和骨形态发生蛋白(Bone morphogenic protein,BMP)的治疗效果。方法 取18只14周龄成年大白兔随机分为3组,每只动物于双侧膝关节股骨髌股关节面制备直径4mm全层软骨缺损模型,钻通骨髓腔。准备注射型bFGF和BMP生物蛋白胶材料,三组分别接受如下治疗。A组注射型碱性成纤维细胞生长因子,B组注射型骨形态发生蛋白,C组单纯生物蛋白胶治疗。于8周,12周,24周观察大体和形态学特征,组织学评分。结果 A组于8,12周时,软骨缺损被白色半透明坚硬组织平滑修复,富有光泽,与正常软骨边界清楚,24周时修复组织与正常软骨边界模糊,质地坚硬,表面平滑光润。B组于8,12,24周时候均未将缺损表面修复平滑,为疏松组织缺损底部,凹陷明显残留。C组全程均未见软骨修复。组织评分A组明显优于B组C组(P<0.05),而B组和C组间无差异(P>0.05)。结论 注射型碱性成纤维细胞生长因子可以有效修复兔关节软骨的缺损,效果明显优于BMP治疗组,为关节镜等微创治疗方法提供了实验参考。     

胶原-透明质酸-硫酸软骨素复合三维支架体外构建组织工程软骨的实验研究

目的探讨以胶原(collagen,Col)透明质酸(hyaluronic acid,HA)硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)为支架材料构建组织工程软骨的可行性.方法以乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐为交联剂通过冷冻干燥的方法制备Col-HA-CS复合支架及单纯Col支架.通过扫描电镜、HE染色对Col-HA-CS复合支架材料形态进行观察.分离培养幼兔关节软骨细胞,将体外扩增的软骨细胞接种在两种支架上,通过组织学、扫描电镜观察软骨细胞在支架上的生长形态;通过生物化学功能检测细胞-支架复合物中DNA、糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)含量;RTPCR方法检测在Col HA CS复合支架上的软骨细胞ColⅡ的表达情况.结果软骨细胞在Col-HA-CS复合支架材料上增殖分化良好,并保持软骨细胞特异的分化ColⅡ表型,培养21 d后已有软骨样组织形成,出现软骨陷窝.DNA和GAG含量测定显示软骨细胞在复合支架上随时间增加逐渐扩增并分泌大量的GAG,含量明显高于单纯Col支架材料,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 Col-HA-CS复合支架材料可为软骨细胞生长分化及组织形成提供一个良好的环境,在软骨组织工程的支架材料领域有较广泛的应用前景.     

水凝胶在软骨组织工程中的应用

成熟的关节软骨无血液供应、神经支配及淋巴同流,故软骨的自身修复能力非常有限.全厚软骨损伤在某些情况下可发牛自发性修复反应,但新形成的组织是纤维性软骨组织,不具有天然透明软骨的生物化学和生物力学特征,通常会在生理负荷下发生退变[1].组织工程的提出及应用为关节软骨缺损的再生修复带来了希望.水凝胶是一种以水为分散介质的高分子网络体系,性质柔软,能保持一定的形状和吸收大量的水.凡是水溶性或亲水性的高分子,通过一定的化学交联或物理交联,都可以形成水凝胶.水凝胶应用丁软骨组织工程,克服了以往支架材料的许多缺陷,本文就水凝胶的部分基础研究及其在软骨组织工程中的应用做一综述.     

水凝胶在软骨组织工程中的应用

成熟的关节软骨无血液供应、神经支配及淋巴同流,故软骨的自身修复能力非常有限.全厚软骨损伤在某些情况下可发牛自发性修复反应,但新形成的组织是纤维性软骨组织,不具有天然透明软骨的生物化学和生物力学特征,通常会在生理负荷下发生退变[1].组织工程的提出及应用为关节软骨缺损的再生修复带来了希望.水凝胶是一种以水为分散介质的高分子网络体系,性质柔软,能保持一定的形状和吸收大量的水.凡是水溶性或亲水性的高分子,通过一定的化学交联或物理交联,都可以形成水凝胶.水凝胶应用丁软骨组织工程,克服了以往支架材料的许多缺陷,本文就水凝胶的部分基础研究及其在软骨组织工程中的应用做一综述.     

可注射性材料在软骨组织工程中的应用

软骨破坏后 ,自愈能力低下 ,临床治疗缺乏有效手段。体外软骨细胞、骨髓基质干细胞的培养成功 ,引发人们尝试用自体软骨细胞、骨髓基质干细胞修复软骨缺损 ,这给组织工程带来了极大的机遇和挑战。可注射性水凝胶是国际上近几年兴起的一种相对新颖的软骨组织工程材料 ,提供了一类新的细胞固定机制 ,避免了传统组织工程材料需要表面处理等工艺 ,易于修复形状复杂而不规则的组织。同特定成型的聚合物材料相比 ,可注射性材料用于软骨缺损修复的优势在于材料与修复组织之间嵌合连接好 ,塑形容易 ,细胞和 (或 )生长因子能与材料充分均匀混合 ,且能…     

生物反应器系统在软骨组织工程中的应用

关节软骨的退行性变是当今社会主要的健康问题之一。据文献报道关节软骨的再生能力有限,到现在为止还没有一种十持久而且有效的治疗方法来替代关节软骨。组织工程是一个非常有潜力的领域,虽然要建立一套常规治疗软骨缺损的组织工程理论还有很多障碍,但是为治疗软骨损伤为目的的组织工程已经能够快速可靠的培养出适合的软骨组织。生物反应器和一些相关的设备为组织工程提供了一个快速且有效的方法。事实上,在体内生理刺激影响着软骨的功能,所以我们要设计一些特别的生物反应器来对在体外培养的关节软骨施加模拟应力的传导,像流体剪切力,流体静压力,周期压力,和一些混合力。本篇综述总结了一些软骨细胞反应器系统在细胞刺激和培养中的应用。     

间充质干细胞在软骨组织工程中的应用

间充质干细胞具有高度自我更新能力,能够分化为各种类型的细胞.近20年间充质细胞在软骨组织工程中得到应用,动物实验显示了良好的软骨修复潜能,成为软骨组织工程的理想的细胞来源.组织工程和干细胞技术已经确定为对软骨缺损有效的治疗方法,间充质干细胞有望在软骨组织工程中得到更广泛的应用.本文对间充质干细胞的特性和在组织工程中的应用进行了综述.     

共培养体系在关节软骨组织工程中的应用研究

软骨组织工程是未来修复关节软骨的重要策略,但面临着软骨细胞数量不足,体外培养去分化以及分化方向难以控制等瓶颈。共培养体系的提出为这些问题提供了新的解决方式。一系列的研究发现,共培养体系可以阻止软骨细胞在体外培养的去分化现象,并促使已发生去分化的软骨细胞实现再分化,同时促进体系中干细胞的软骨分化以及抑制其肥大化进程。本综述通过对国内外应用在软骨组织工程的共培养研究进行概述,总结共培养体系对于软骨组织工程软骨形成的作用,同时探讨其积极作用的机制。     

胶原复合支架在血管组织工程中的应用

目的综述胶原与可降解高分子材料复合支架在血管组织工程中的应用,介绍近年来基于胶原材料制备的多层血管支架。方法查阅近年来胶原复合支架作为组织工程血管支架材料的相关文献,并进行综述。结果作为天然血管的结构蛋白之一,胶原因其良好的组织相容性、可降解性以及具有细胞识别信号等特点,广泛应用于血管组织工程。胶原复合高分子材料可制备具生物活性、力学性能良好的血管支架,其中多层血管支架更可在结构和功能上模拟天然血管。结论胶原复合高分子材料是目前血管支架研究的热点,其中多层血管支架已成为研究的新趋势。     

OP-1在骨与软骨组织工程方面的应用

近年来由于组织工程学的迅猛发展,组织工程化骨与软骨在修复组织缺损、治疗骨科疾病方面体现出了极大的优越性。OP-1(osteogenic protein-1:成骨蛋白-1)自从被发现以来便以其显著地诱导成骨及成软骨作用闻名于世,这也使得OP-1在骨及软骨组织工程中的应用会更加的深入。OP-1作用广泛且效果明显,众多研究可以证实其和骨与软骨相关疾病如骨折不愈合,骨缺损,软骨病损以及椎间盘退变等的治疗息息相关。本文重点就OP-1在骨与软骨组织工程方面的应用做以下介绍。     

藻酸钙复合材料在软骨组织工程中的应用前景

软骨缺乏血运,仅靠自身修复能力有限,近年来随着组织工程的兴起,构建出人工的组织工程化软骨来替代自身缺损的软骨组织已广为研究,研究重点也集中在寻找适合软骨细胞生长,且能满足自身内部环境并能降解的支架材料上。藻酸钙支架构建方式简单;具有水凝胶及三维多孔结构2种形式;在改变物理及化学因素的条件下能改变自身材料的力学及生物特性;且能与其他因素(如高分子聚合物、生长因子)构建出新型的复合材料,因此在软骨组织工程上具有一定的应用前景。本文主要概括了藻酸钙支架材料的特点和优势,就复合其他成分(生长因子、基因片段)的藻酸钙水凝胶和三维结构2种不同形式,联合整复软骨缺损甚至软骨及软骨下骨的应用前景作出展望。