石墨烯及其衍生物在骨组织工程中的研究进展

近年来,纳米材料在骨组织工程材料的应用中显示出独特的优势。石墨烯及其衍生物如氧化石墨烯,还原氧化石墨烯作为代表性的二维纳米材料,具有优异的机械性能、大的比表面积、良好的导电性能和生物相容性,被认为具有巨大的骨组织工程应用潜力。在此,本文回顾了石墨烯及其衍生物作为新型复合骨工程支架的增强组分和药物载体的应用,介绍了基于不同动物模型的应用研究,以便充分验证石墨烯及其衍生物的诱骨效应;对成骨分化相关信号通路如Wnt/β-catenin信号通路,MAPK信号通路以及BMP信号通路各自发挥的作用及各条通路之间的相互关系进行了梳理,对阐明成骨分化调控机制具有重要意义。     

骨形态发生蛋白在骨组织工程中的临床应用

目的:总结近年来骨形态发生蛋白在骨组织工程中应用研究的文献,阐明骨形态发生蛋白在骨科的临床应用前景及尚待解决的问题。资料来源:应用计算机检索Medline 1997-01/2005-12期间与骨形态发生蛋白在骨科临床试验研究有关的文章,检索词“BMP,fracture,bone”,并限定文章语言种类为“English”。同时检索清华同方中文系列数据库2000-01/2005-12期间相关文章,检索词“骨形态发生蛋白”。资料选择:对资料进行初筛,选取近年发表的针对性强的文献,同一领域的文献则选择近期发表或权威杂志的文章,排除较陈旧的和重复研究的文章。资料提炼:收集到54篇相关文章,其中35篇属于重复性研究文献,对其余19篇进行分类整理用于综述。资料综合:①骨形态发生蛋白具有促成骨活性:骨形态发生蛋白具有强大的促成骨活性,能够诱导间充质细胞不可逆地分化为骨、软骨组织。②骨形态发生蛋白用于治疗新鲜骨折、骨不连、股骨头坏死及脊柱融合的临床试验:美国食品和药物管理局于2004年认可骨形态发生蛋白2与可吸收胶原海绵复合物用于临床治疗开放性胫骨骨折,2001年正式批准骨形态发生蛋白7植入物(3.5mg骨形态发生蛋白7与1g胶原载体复合)上市用于治疗长骨骨不连,2002年批准美敦力公司的INFUSE/LT-CAGE腰椎融合装置用于前路腰椎融合。③骨形态发生蛋白的载体材料及基因治疗:目前骨形态发生蛋白仍没有最理想的载体,需要根据临床要求选择合适的材料,并对载体材料进行大量的试验研究以不断改进;基因治疗与直接应用骨形态发生蛋白同样具有促进骨缺损修复的能力,且前者具有后者所不具备的一些特点。结论:骨形态发生蛋白在一些国家已进入大规模的临床实验阶段,展现出良好的应用前景。骨形态发生蛋白的载体尚需不断改进。骨形态发生蛋白的基因治疗方法在动物实验阶段已初显成效,用于临床还需研究的进一步深入。     

骨组织工程研究现状

由于创伤、肿瘤、退行性改变等各种原因造成的骨组织缺损导致患者肢体功能严重受损或丧失,以致患者预后生活质量极差,已成为骨科领域急待解决的问题之一。目前常用的修复骨组织缺损的方法有:自体骨移植、同种异体骨移植、异种骨移植,但由于供体来源有限,手术二次创伤、感染、强烈排斥反应等原因而限制了其在临床上的应用,组织工程学研究使人们看到新的希望。     

骨组织工程研究中种子细胞、支架材料及其相互关系

近年来随着细胞生物学、分子生物学、免疫学、物理学、生物材料学和临床医学等相关学科的飞速发展，骨组织工程的研究也得到长足的发展，但目前骨组织工程中不同的种子细胞有不同的生物学特性，在骨组织工程的研究中选择不同的种子细胞，在体外构建的组织工程化活性骨的质量也不同，不同的支架材料有不同的理化特性，无论天然材料或是人工材料，各有优缺点，尚缺乏理想的支架材料，在体外构建组织工程化活性骨的过程中，种子细胞与支架材料的有效结合才能提高组织工程化活性骨的质量，目前各种构建方法及应用的支架材料在体外构建的组织工程化活性骨的质量尚不能满足要求，为在骨组织工程研究中合理选择种子细胞、支架材料以及促进种子细胞与支架黏附的方法，就其中种子细胞、支架材料及其相互关系的进展进行综述。     

骨组织工程种子细胞的研究近况

目的:分析比较各种种子细胞在骨组织工程中作用,归纳较理想的种子细胞的条件,为骨缺损患者修复与恢复功能选择最适宜的种子细胞提供科学依据。资料来源:应用计算机检索Medline1990-01/2006-01有关骨组织工种、种子细胞、骨缺损修复方面的文献,检索词为“bone,tissueengineering,seedcell,bonedefect,bonerepair”并限定文章语言种类为英文。中文文献应用计算机从中国期刊全文数据库检索。资料选择:对资料进行初审,纳入标准:选取有关骨组织工程种子细胞实验或临床研究文献。排除标准:①非随机对照实验、重复实验。②综述、讲座、笔谈等非原著性文献。资料提炼:共收集了384篇有关骨组织工程种子细胞实验或临床研究方面文献,其中23篇符合纳入标准,排除361篇。对23篇文章中提及的①骨种子细胞:成骨细胞,骨髓基质细胞,间充质干细胞,骨髓间充质干细胞。②骨外种子细胞:骨外间充质干细胞,胚胎干细胞。③转基因干细胞等种子细胞进行综合分析。资料综合:较理想的种子细胞的条件应该是:①取材方便,对供体损伤小。②在体外培养体系中具有较强的增殖传代能力,生物活性好,衰亡率低,能在较短时间内得到数量较多并易定向分化为成骨细胞。③植入机体后能适应受区环境,保持高质量成骨活性,且远期效果良好。④生物毒性低,组织相容性好,免疫活性低,致癌性低等。结论:骨组织工程中对种子细胞的研究已进入临床研究阶段,并取得可喜的进展,其中以间充质干细胞最好,它取材容易,安全性好,是很有发展前景的种子细胞。     

壳聚糖及衍生物在药物制剂中的应用

目的:总结近年壳聚糖及衍生物在药物制剂中的应用现状.方法:由作者应用计算机检索维普数据库,检索时限1999-01/2010-10.检索关键词:壳聚糖,缓释,药物,应用.纳入有关壳聚糖的制备方法及其在药物制剂中应用的文章,排除较陈旧文献.共保留相关文献20篇进入结果分析.结果:壳聚糖具有良好的生物相容性、可生物降解性、无毒性和易成膜性,在国内外药学领域,壳聚糖应用于缓释、控释制剂的研究颇受人们关注.利用壳聚糖特有的物理化学性质,如遇酸膨胀形成凝胶、有良好成膜性及促进多肽类、蛋白质药物的透黏膜吸收等特点,人们一般将壳聚糖以片剂、成膜材料及微球、微囊等形式,作为缓释、控释制剂的骨架材料.结论:用壳聚糖所开发的缓控释制剂,均衡了释药速率,减少了药物对正常组织细胞的毒副作用.     

壳聚糖及衍生物在药物制剂中的应用

目的：总结近年壳聚糖及衍生物在药物制剂中的应用现状。方法：由作者应用计算机检索维普数据库,检索时限1999-01/2010-10。检索关键词：壳聚糖,缓释,药物,应用。纳入有关壳聚糖的制备方法及其在药物制剂中应用的文章,排除较陈旧文献。共保留相关文献20篇进入结果分析。结果：壳聚糖具有良好的生物相容性、可生物降解性、无毒性和易成膜性,在国内外药学领域,壳聚糖应用于缓释、控释制剂的研究颇受人们关注。利用壳聚糖特有的物理化学性质,如遇酸膨胀形成凝胶、有良好成膜性及促进多肽类、蛋白质药物的透黏膜吸收等特点,人们一般将壳聚糖以片剂、成膜材料及微球、微囊等形式,作为缓释、控释制剂的骨架材料。结论：用壳聚糖所开发的缓控释制剂,均衡了释药速率,减少了药物对正常组织细胞的毒副作用。     

骨组织工程研究中种子细胞、支架材料及其相互关系

近年来随着细胞生物学、分子生物学、免疫学、物理学、生物材料学和临床医学等相关学科的飞速发展,骨组织工程的研究也得到长足的发展,但目前骨组织工程中不同的种子细胞有不同的生物学特性,在骨组织工程的研究中选择不同的种子细胞,在体外构建的组织工程化活性骨的质量也不同,不同的支架材料有不同的理化特性,无论天然材料或是人工材料,各有优缺点,尚缺乏理想的支架材料,在体外构建组织工程化活性骨的过程中,种子细胞与支架材料的有效结合才能提高组织工程化活性骨的质量,目前各种构建方法及应用的支架材料在体外构建的组织工程化活性骨的质量尚不能满足要求,为在骨组织工程研究中合理选择种子细胞、支架材料以及促进种子细胞与支架黏附的方法,就其中种子细胞、支架材料及其相互关系的进展进行综述。     

骨形态发生蛋白2和成纤维细胞生长因子2在骨组织工程中的应用

背景:1995年Crane GM系统提出了骨组织工程的概念、研究方法、研究现状及发展前景后,骨组织工程日益成为学者们研究的重点.目的:通过对1995年以来骨组织工程研究的进展的检索,探寻BMP-2和FGF-2在骨组织工程研究中的应用价值.方法:以"bone tissue engineering,BMP,FGF, cytokjne"为检索词,应用计算机检索中国知网和pubmed数据库相关文章,排除重复性研究,保留36篇文章做进一步分析.结果与结论:骨组织工程的研究主要包括3个方面的内容:①种子细胞.②能引导组织再生的生物活性因子.③能够支持细胞黏附、增殖和分化以及释放生物活性因子的支架材料.细胞因子在骨组织工程中也拥有着不容忽视的重要地位,主要有有骨形态发生蛋白、骨转化生长因子、血管内皮生长因子、成纤维细胞生长因子,胰岛素样生长因子、血小板衍生生长因子等.其中骨形态发生蛋白2和成纤维细胞生长因子2在骨组织工程领域中应用最为广泛.     

骨形态发生蛋白和血管内皮生长因子在骨组织工程中的协同作用

目的:总结近年来国内外关于骨形态发生蛋白和血管内皮细胞生长因子在骨组织工程中的协同作用研究进展,为研究骨缺损的联合基因治疗提供启示。资料来源:应用计算机检索PubMed数据库1995-01/2006-12关于骨形态发生蛋白和血管内皮细胞生长因子在骨组织工程中协同作用的文章,检索词为"Bone Morphogenetic Protein,Vascular Endothelial Growth Factor",限定文章语言种类为"English"。同时检索中国期刊全文数据库、万方数据库1998-01/2006-12相关文章,检索词为"骨形态发生蛋白,血管内皮生长因子",并限定文章语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,并查看每篇文献后的引文。纳入标准:文章所述内容应与骨形态发生蛋白和血管内皮细胞生长因子在骨组织工程中协同作用的研究相关,选取近年发表的针对性强的文献,同一领域的文献则选择近期发表或权威杂志的文章。排除标准:重复研究的、较陈旧的或非骨组织工程的研究文章。资料提炼:共收集到163篇相关文献,排除125篇内容较陈旧、重复研究的或非骨组织工程的研究文献,对符合纳入标准的38篇文献进行分类整理用于综述。资料综合:①骨形态发生蛋白和血管内皮细胞生长因子在骨组织工程中都有着重要作用。②两者在骨组织工程中的联合应用优势明显,骨形态发生蛋白促进了血管内皮细胞生长因子的表达,血管内皮细胞生长因子有助于骨形态发生蛋白作用的发挥。③关于两者在骨组织工程中协同作用的研究国内外学者已取得了令人鼓舞的成就,构建一种新型的共表达载体是许多研究者热衷的方向。结论:在骨组织工程中,骨形态发生蛋白和血管内皮细胞生长因子联合治疗骨缺损具有广阔前景,但仍有很多方面尚待深入研究。     

壳聚糖支架应用在组织工程中：组成复合支架及改性支架的前景

背景：壳聚糖具有无毒性、无刺激性、生物相容性、生物可降解性等优良性能,对多种组织细胞的黏附和增殖具有促进作用,目前已成为组织工程学支架研究方面的一个热点。目的：综述壳聚糖及其衍生物支架在组织工程上的应用进展。方法：应用计算机检索中国生物文献数据库及PubMed数据库1989至2013年,有关壳聚糖及其衍生物支架在组织工程中应用的文献,关键词为“壳聚糖,支架,组织工程;Chitosan,scaffold, tissue engineering”。结果与结论：壳聚糖及其衍生物支架在组织工程中的应用主要集中在几方面：作为细胞培养支架;与各种材料形成复合支架使用;改性壳聚糖支架。壳聚糖及其衍生物是一类有独特生物活性的天然高分子材料,在组织工程研究中有广阔的应用前景,与其他生物材料组成复合材料及制成改性支架将是它今后的研究重点。     

腺病毒介导的骨形态发生蛋白基因增强在骨组织工程中的应用

背景:将目的基因转导到靶细胞中需要载体工具,载体可协助基因进入细胞及表达蛋白,载体的选择是转基因成败的关键。目的:总结腺病毒介导的骨形态发生蛋白基因增强用于诱导成骨和修复骨缺损的研究现状。方法:应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1989-01/2012-01有关腺病毒介导骨形态发生蛋白基因转染的诱导成骨作用,骨形态发生蛋白基因修饰的组织工程化骨修复骨缺损的文章,英文检索词为"adenovirus,bone morphogenetic protein,gene transfection,bone tissue engineering",中文检索词为"腺病毒,骨形态发生蛋白,基因转染,骨组织工程"。排除重复性及非中英文语种研究,共保留24篇文献进行综述。结果与结论:腺病毒介导的骨形态发生蛋白基因增强的组织工程利用基因工程技术将编码特定功能因子的基因转移到种子细胞上,使其持续产生生长因子。转基因后的细胞停留支架材料表面缓慢释放生长因子,促进成骨前体细胞增殖分化,也可在骨缺损处诱导成骨前体细胞向成骨细胞定向分化,从而修复骨缺损。     

骨膜细胞在骨组织工程中的应用

随着骨科学的发展,骨组织缺损治疗这一难题尤显突出,急需一种更为有效的疗法.骨膜中存在能够自我复制并能多向分化的骨祖细胞,在机体损伤时参与组织的修复.骨膜细胞的体外培养及骨膜细胞注射治疗小范围骨缺损已获得成功.实验表明,在适合的支架材料上,骨膜细胞可在一些特定的细胞因子调控下分化成骨,这些新生骨在组织形态及化学成分上与体内天然骨基本一致,并且能够与天然骨接合并继续生长.探寻合适的支架材料及体外诱导条件,使骨膜细胞能真正实现体外成骨,形态可塑,是骨组织工程临床应用的关键所在.     

透明质酸在骨组织工程研究中的应用现状

背景：用组织工程学方法促进骨组织再生,是近年来骨缺损修复的研究热点.支架材料是骨组织工程研究的重要内容.目的：分析透明质酸作为骨组织工程支架材料的应用进展.方法：对CNKI、PubMed数据库进行文献检索,以“透明质酸,骨”为中文检索词、“hyaluronic acid, bone“为英文检索词.提取文献进行透明质酸作为骨组织工程支架材料的应用研究的分析.分析了透明质酸的物理特性,透明质酸在骨组织工程中的应用,以及相关文献的发表情况.结果与结论：透明质酸是一种重要的细胞外基质,透明质酸及其衍生物有优良的特性,是构建组织工程支架的优良材料,且可作为生长因子及细胞的输送载体.国家自然科学基金是资助透明质酸作为骨组织工程支架材料的应用的相关文献最多的基金,湖北中医学院、解放军总医院、广州中医药大学、华南理工大学发表相关文献较多.近年透明质酸在骨组织工程上的应用研究引起了越来越多的关注,但其临床研究较少.     

聚天冬氨酸衍生物在药物控释及组织工程领域中的应用

目的:综合分析聚天冬氨酸衍生物作为药物控释体系的制备方法。资料来源:应用计算机检索Elselvier,ACS publications,Springerlink 1990-01/2006-01有关聚天冬氨酸衍生物在药物控释及组织工程领域的文献,检索词“polyaspart*,hydrogels,micelles,complexes”,限定文章语言种类为English。同时检索中国学术期刊数据库1995-01/2006-01有关聚天冬氨酸衍生物在药物控释及组织工程领域的文献,检索词“天冬酰胺,结合物,凝胶,释放”,限定文章语言种类为中文。资料选择:对检索到的相关信息进行整理,选取针对性强的文章。同一领域的文献则选择近期发表或权威杂志的文章。资料提炼:共检索到56篇相关文献,其中29篇文章符合要求。资料综合:聚天冬氨酸衍生物是一种可生物降解并具有生物相容性的新材料。聚天冬氨酸衍生物药物缓释体系主要有共价复合大分子药物、微凝胶、微胶束等形式,它们具有较好的生物相容性和明显的控释效果。结论:聚天冬氨酸衍生物的合成路线短、操作简单,产物收率高,生物相容性好,具有较好的亲水性,易于同其他化合物反应进行修饰。积极研究聚天冬氨酸衍生物降解速率的影响因素,并寻求新的修饰手段来提高其作为药物控释体系的可控性,其在药物传输领域会有更广泛的应用。     

基因转移技术在骨组织工程研究中的应用

利用组织工程技术可以再生骨组织,但由于成骨细胞在体外培养过程中成骨表型的逐步丧失及植入体部位局部缺乏生长因子的作用,使得成骨效率,修复效果尤其是修复长段骨缺损的能力仍不令人满意。利用基因转移技术将编码与骨组织再生有关的生长因子的基因片段移至靶细胞中,使之既发挥种子细胞的作用,又可在体内骨组织再生过程中持续高效地分泌生长因子,从而为上述问题的解决提供一个新的思路和技术手段。     

锶在骨组织工程中的研究与应用

目的:总结锶元素在骨组织工程中的研究现状,分析存在的问题和进一步的应用前景.资料来源:以strontium,bone为检索词,检索ScienceDirect数据库(1990-01/2009-03);以锶,骨为检索词,检索CNKI数据库(1990-01/2009-03),文献检索语种分别限制为英文和中文.资料选择:纳入与锶和骨组织工程有关的试验研究和综述.排除关于放射性锶研究的相关文献和内容重复的文献.结局评价指标:①破骨细胞的活性.②成骨细胞的增殖.③骨诱导能力.结果:计算机初检得到216篇文献,根据纳入排除标准,对符合条件的41篇文献进行汇总分析.锶是人体内的一种微量元素,绝大多数锶都存于骨组织中.它可以调节骨组织的结构,改善骨的强度,促进骨细胞的生理活性.试验研究证实锶盐具有抗骨吸收和增加骨形成的作用,锶盐可以抑制破骨细胞的活性,促进成骨细胞的活性,促进骨盐的沉积;其与羟基磷灰石和磷酸三钙等复合后,其机械强度、溶解性及诱导成骨能力等特性明显得到改善;锶盐口服有治疗骨质疏松症的作用.结论:锶对于骨细胞生长分化和骨基质吸收沉积都有不可替代的生理作用,应在骨组织工程的研发中给予必要的重视.     

甲壳素/壳聚糖生物抗菌敷料在皮肤组织工程中的应用

目的:探讨甲壳素,壳聚糖生物抗菌敷料的性能及其在皮肤组织工程中的应用.方法:由作者应用计算机检索中国知网(CNKI)与万方医学网中与生物抗菌敷料特性及临床应用有关的文献,检索时限为1996/2010.检索关键词:生物抗菌敷料,甲壳素/壳聚糖,皮肤组织工程,安全性,性能特点.纳入标准:①甲壳索/壳聚糖生物抗菌敷料的性能.②甲壳素/壳聚糖生物抗菌敷料在皮肤组织工程中的应用.③同一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的文章.排除标准:排除重复研究和较陈旧文献.对资料进行初审,并查看每篇文献后的引文.结果:根据纳入排除标准,共纳入20篇相关文献.甲壳素/壳聚糖安全性和可降解性良好,吸湿性、抑菌性强,并具有止血和止痛、抑制瘢痕形成、促进细胞生长、加速伤口创面愈合和促进机体非特异性免疫的功能.从其在皮肤组织工程中的应用研究来看,甲壳素/壳聚糖可有效促进烧伤创面的愈合和皮肤再生,且不增加创面感染的机率.结论: 甲壳素/壳聚糖生物抗菌敷料性能良好,能有效促进烧伤创面愈合和增强皮肤再生,在皮肤组织工程及其他医学领域中具有广泛常规应用的可能性.     

丝素/壳聚糖/纳米羟基磷灰石构建的骨组织工程支架***

背景：丝素蛋白、壳聚糖及纳米羟基磷灰石均是天然材料,具有良好的生物活性和理化特性,作为人体组织工程材料已取得了一定的成果,但3种材料在单独应用的研究中还存在一定的缺陷。目的：制作丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维支架材料,分析其特性。方法：将丝素蛋白、壳聚糖、纳米羟基磷灰石分别配制成2%的溶液后,分别按照1∶1∶0.5,1∶1∶1,1∶1∶1.5的体积比混合,采用冷冻干燥与化学交联技术制备成三维复合支架材料。检测三维复合支架的孔隙率、吸水膨胀率及热水溶失率,采用材料力学测验机测试干燥三维复合支架材料的拉伸和压缩弹性模量,采用扫描电镜检测三维复合支架的孔径。结果与结论：丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维复合支架在干燥状态下呈白色,无特殊气味,为稳定固态的圆柱体,触之有明显的抗压能力和弹性。随着复合支架材料中纳米羟基磷灰石含量的增高,支架材料的孔隙率、吸水膨胀率、平均孔径呈逐渐减小趋势,热水溶失率及抗压能力表现出相反的趋势,结果显示以1∶1∶1体积比制作的支架更符合骨替代材料要求,其平均孔径为85.67μm、吸水膨胀率的为(135.65±4.56)%、热水溶失率为(22.84±1.06)%,支架材料内部孔隙均匀,呈现网状结构,孔隙之间交通发达,网状结构本身约10μm。     

微载体培养技术在骨与软骨组织工程研究中的应用

背景：骨与软骨组织工程学中增殖种子细胞和保持细胞特定表型是其难点,微载体生物反应器培养系统提供了很好的条件来解决这个问题。目的：分析近年来国内外骨、软骨细胞微载体培养的研究进展,为骨与软骨细胞微载体培养技术和组织工程研究提供理论基础。方法：由第一作者在2010-11进行检索。检索数据库：PubMed数据库（网址http：//www.ncbi.nlm.gov/PubMed）;万方数据库（网址http：//www.wanfangdata.com.cn）,资料的检索时间范围为1967/2011。英文检索词为＂microcarrier,cartilage,tissue engineering＂,中文检索词为＂微载体,软骨,组织工程学＂。排除与本文无关及陈旧、重复的文章,共保存32篇文献做进一步分析。结果与结论：在微载体培养系统中,可较好的调控骨与软骨细胞培养条件,能在短时间内大量的增殖,并能保持其细胞的表型,甚至出现表型增强现象,在骨、软骨组织工程学研究和临床应用中有着巨大潜力。