新型组织工程化人工骨的体外初步构建

背景：L-聚乳酸可以用于制备骨组织工程支架材料，但存在某些缺陷，能否复合聚磷酸钙纤维、Ⅰ型胶原来改善材料性能，从而找到新的组织工程化骨体外构建方法?目的：应用组织工程学技术，体外初步构建有活性的新型组织工程化人工骨。设计：体外构建细胞-材料复合体，自身对照前瞻性研究。地点和对象：本研究在解放军第三军医大学西南医院骨科和兰州铁道医学院复合材料研究所完成，对象为5例重庆市健康志愿者的髂骨骨髓。干预：培养、诱导人骨髓间充质干细胞向成骨细胞表型分化，制备性能优越的新型支架材料，再按一定的方法体外构建细胞-材料复合体。主要观察指标：细胞碱性磷酸酶染色的阳性率、扫描电镜观察组织工程化骨的微观结构。结果：由L-聚乳酸、聚磷酸钙纤维、Ⅰ型胶原制备出新型的骨组织工程复合支架材料，孔径300～450μm，孔晾率90．1％；细胞接种前碱性磷酸酶阳性率为(55&;#177;8)％，接种后细胞可在材料内良好贴附生长，碱性磷酸酶阳性率为(52&;#177;6)％，两者差异无显著性。结论：经成骨诱导的间充质干细胞，可以与由L-聚乳酸、聚磷酸钙纤维、Ⅰ型胶原制备的支架材料复合，在体外构建出组织工程化人工骨。     

骨髓基质细胞载体支架的细胞相容性特点

目的:近年来,尽管骨组织工程发展迅速,但目前缺乏理想的支架材料,体外构建的组织工程化活性骨在体内的成骨能力各家报道不一,探讨骨髓基质细胞与L-聚乳酸/聚磷酸钙纤维复合支架的细胞相容性,为骨组织工程选择可降解支架材料提供依据。方法:实验于2002-03/06在第三军医大学中心实验室完成。将兔骨髓基质细胞与L-聚乳酸/聚磷酸钙纤维复合后在体外进行培养,观察细胞形态学变化,并对细胞黏附、细胞活度及接种细胞上架率进行测定。结果:扫描电镜下见支架上黏附细胞较多,接种前与接种支架后消化洗脱细胞的苏木精-伊红(HE)染色可见细胞形态无明显变化,接种支架前的细胞活度为97.08±1.06,接种后的细胞活度为96.87±0.96,接种支架的细胞上架率为(61.5±0.41)%。表明兔骨髓基质细胞能在L-聚乳酸/聚磷酸钙纤维复合支架上贴附、细胞活度不受影响及较高的细胞上架率。结论:L-聚乳酸/聚磷酸钙纤维复合支架具有良好的细胞相容性,可作为骨髓基质细胞的载体应用于骨组织工程。     

骨髓基质细胞载体支架的细胞相容性特点

目的:近年来,尽管骨组织工程发展迅速,但目前缺乏理想的支架材料,体外构建的组织工程化活性骨在体内的成骨能力各家报道不一,探讨骨髓基质细胞与L-聚乳酸/聚磷酸钙纤维复合支架的细胞相容性,为骨组织工程选择可降解支架材料提供依据.方法:实验于2002-03/06在第三军医大学中心实验室完成.将兔骨髓基质细胞与L-聚乳酸/聚磷酸钙纤维复合后在体外进行培养,观察细胞形态学变化,并对细胞黏附、细胞活度及接种细胞上架率进行测定.结果:扫描电镜下见支架上黏附细胞较多,接种前与接种支架后消化洗脱细胞的苏木精-伊红(HE)染色可见细胞形态无明显变化,接种支架前的细胞活度为97.08&;#177;1.06,接种后的细胞活度为96.87&;#177;0.96,接种支架的细胞上架率为(61.5&;#177;0.41)%.表明兔骨髓基质细胞能在L-聚乳酸/聚磷酸钙纤维复合支架上贴附、细胞活度不受影响及较高的细胞上架率.结论:L-聚乳酸/聚磷酸钙纤维复合支架具有良好的细胞相容性,可作为骨髓基质细胞的载体应用于骨组织工程.     

新型组织工程化骨材料植入动物体内的成血管效应

背景:以生长因子、种子细胞、载体支架为基础的骨组织工程研究取得的成功,向人们展示了再造骨组织器官的美好前景,然而在临床应用方面往往效果不理想.其中很重要一个原因是组织工程骨很大程度上受制于移植物血管网缺乏造成的细胞供养障碍而导致失效.目的:新型组织工程骨修复材料植入新西兰兔桡骨缺损处观察其成血管作用.方法:将聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物包裹碱性成纤维细胞生长因子制备成微球囊,然后与磷酸钙骨水泥混合,并与体外培养的同种异体骨髓间充质干细胞共培养制备新型组织工程骨修复材料.60只成年新西兰兔建立15 mm桡骨缺损模型后随机分成2组,实验组植入新型组织工程骨修复材料,对照组植入复合骨髓间充质干细胞的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物与磷酸钙骨水泥的混合材料.于术后4、8、12周,通过组织细胞形态学观察、核素骨扫描等手段,观察各个时期血管形成情况.结果与结论:光镜下组织形态学观察结果及核素骨扫描结果示血管化程度是实验组优于对照组.结果显示聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物-成纤维细胞生长因子/磷酸钙骨水泥材料复合骨髓间充质干细胞构建的新型组织工程骨修复材料在动物体内有较好的成血管效果.     

新型组织工程化骨材料植入动物体内的成血管效应

背景：以生长因子、种子细胞、载体支架为基础的骨组织工程研究取得的成功,向人们展示了再造骨组织器官的美好前景,然而在临床应用方面往往效果不理想。其中很重要一个原因是组织工程骨很大程度上受制于移植物血管网缺乏造成的细胞供养障碍而导致失效。目的：新型组织工程骨修复材料植入新西兰兔桡骨缺损处观察其成血管作用。方法：将聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物包裹碱性成纤维细胞生长因子制备成微球囊,然后与磷酸钙骨水泥混合,并与体外培养的同种异体骨髓间充质干细胞共培养制备新型组织工程骨修复材料。60只成年新西兰兔建立15mm桡骨缺损模型后随机分成2组,实验组植入新型组织工程骨修复材料,对照组植入复合骨髓间充质干细胞的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物与磷酸钙骨水泥的混合材料。于术后4、8、12周,通过组织细胞形态学观察、核素骨扫描等手段,观察各个时期血管形成情况。结果与结论：光镜下组织形态学观察结果及核素骨扫描结果示血管化程度是实验组优于对照组。结果显示聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物-成纤维细胞生长因子/磷酸钙骨水泥材料复合骨髓间充质干细胞构建的新型组织工程骨修复材料在动物体内有较好的成血管效果。     

骨及软骨组织工程支架材料

生物降解性三维支架材料在骨组织工程制备中起着十分重要的作用,它与种子细胞共同构成组织工程的核心-三维空间复合体。目前取得较好效果的骨及软骨组织工程支架材料,主要由L-聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物等加工而成的纤维网状或微孔海绵状材料。     

Ⅰ型胶原修饰聚乳酸聚乙醇酸微球支架上骨髓间充质干细胞的黏附和成骨分化

背景：组织工程骨成骨功能终末细胞需要骨髓间充质干细胞在体外加以诱导或在体内以基因转染等技术加以诱导。目的：研究Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球支架上骨髓间充质干细胞黏附和成骨分化的能力。方法：制备聚乳酸聚乙醇酸微球支架,分离纯化雌性SD大鼠骨髓间充质干细胞。将培养至第3代骨髓间充质干细胞与未经处理的聚乳酸聚乙醇酸微球及Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球共同培养14d,观察细胞在不同支架表面的黏附生长。结果：扫描电镜及FDA-PI染色发现,骨髓间充质干细胞可在聚乳酸聚乙醇酸微球支架上生长,而与未修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球相比骨髓间充质干细胞更容易在Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球上黏附增殖。Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球有利于骨髓间充质干细胞的黏附、增殖,并且有一定诱导干细胞成骨分化的能力。     

Ⅰ型胶原修饰聚乳酸聚乙醇酸微球支架上骨髓间充质干细胞的黏附和成骨分化

背景:组织工程骨成骨功能终末细胞需要骨髓间充质干细胞在体外加以诱导或在体内以基因转染等技术加以诱导。目的:研究Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球支架上骨髓间充质干细胞黏附和成骨分化的能力。方法:制备聚乳酸聚乙醇酸微球支架,分离纯化雌性SD大鼠骨髓间充质干细胞。将培养至第3代骨髓间充质干细胞与未经处理的聚乳酸聚乙醇酸微球及Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球共同培养14d,观察细胞在不同支架表面的黏附生长。结果:扫描电镜及FDA-PI染色发现,骨髓间充质干细胞可在聚乳酸聚乙醇酸微球支架上生长,而与未修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球相比骨髓间充质干细胞更容易在Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球上黏附增殖。Ⅰ型胶原修饰的聚乳酸聚乙醇酸微球有利于骨髓间充质干细胞的黏附、增殖,并且有一定诱导干细胞成骨分化的能力。     

气电纺纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯复合纤维支架对大鼠骨髓基质细胞成骨分化的影响

背景:利用静电纺丝技术制备的纤维支架材料具有类似于细胞外间质的形态和结构,且其独特的生产工艺可以很便捷地将功能性纳米颗粒复合入高分子纤维内,在制备组织工程支架方面具有独特的优势.目的:创新性地将物理共混法与气流-高压静电纺丝技术相结合,仿生构建纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯复合纳米纤维支架材料,评价其作为骨组织工程支架在体外的生物活性.设计、时间及地点:细胞学体外实验,于2008-03/2009-04在四川大学口腔疾病研究国家重点实验室完成.材料:按照预定参数进行气流-高压静电纺丝,分别制备气电纺纯聚羟基丁酸酯纤维支架及含质量分数为10%纳米羟基磷灰石的纳米羟基磷灰石,聚羟基丁酸酯复合纤维支架.方法:将大鼠骨髓基质细胞接种于纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯纳米纤维支架后进行体外培养(实验组),以接种于气电纺纯聚羟基丁酸酯纳米纤维支架为对照组,接种于细胞培养板为空白对照组.主要观察指标:通过RT-PCR检测连续培养14 d后细胞成骨分化标志物碱性磷酸酶、I型胶原和骨钙素的mRNA表达.结果:各组均能检测到3种成骨标志物碱性磷酸酶、I型胶原和骨钙素的mRNA表达.通过Quantity One软件分析计算目的条带吸光度值与内参β-actin条带吸光度值的比值,可以发现3种目的基因在实验组具有最高表达水平,其次为对照组,空白对照组的表达明显最弱.结论:气电纺纳米羟基磷灰石,聚羟基丁酸酯复合纤维支架可促进大鼠骨髓基质细胞成骨分化,证实其在体外具有优良的生物活性.     

聚左旋乳酸多孔支架材料复合人脐带间充质干细胞的异位成骨

背景：聚左旋乳酸材料有良好的支撑作用,具有三维模板作用,为细胞黏附、增殖和分化提供场所。目的：以人脐带间充质干细胞作为种子细胞、多孔聚左旋乳酸作为支架材料构建组织工程化骨异位成骨的可行性及效果。方法：制备聚左旋乳酸多孔支架材料。用酶消化法分离培养人脐带间充质干细胞,传代培养、鉴定及诱导成骨,ALP染色检测骨向分化。将人脐带间充质干细胞与聚左旋乳酸材料复合培养,MTT及扫描电镜检测细胞增殖和细胞材料复合情况,应用矿化诱导7d的细胞材料复合物植入兔大腿肌袋模型观察组织工程骨的异位成骨能力。4周后应用组织学观察新骨的形成情况。结果与结论：与聚左旋乳酸多孔支架材料复合的人脐带间充质干细胞生长良好,细胞增殖未受影响,扫描电镜示细胞在支架材料上吸附、生长良好。体外对人脐带间充质干细胞骨向诱导后ALP染色阳性。矿化诱导的人脐带间充质干细胞复合聚左旋乳酸材料植入动物4周时,形成明显的块状组织,质地坚硬。组织学检查见新形成的组织有成骨细胞及其周围有血管长入。提示聚左旋乳酸多孔材料对种子细胞人脐带间充质干细胞的增殖无影响;人脐带间充质干细胞细胞与聚左旋乳酸多孔材料复合体可在异位形成骨组织。     

膝关节腔内培养骨髓间充质干细胞复合脱钙骨的组织工程软骨

背景：如何更好地以组织工程学方法修复关节软骨缺损并达到良好的远期疗效目前尚无公识。目的：创新性地在膝关节腔内培养兔骨髓间充质干细胞复合同种异体脱钙骨的组织工程软骨。方法：采用全骨髓贴壁筛选法分离培养兔骨髓间充质干细胞,DMEM／F12完全培养基培养,成软骨诱导条件培养基诱导分化。取同种异体兔的髂骨和椎体骨制作成脱钙骨支架,诱导后的骨髓间充质干细胞种植于脱钙骨支架上,培养1d后将细胞支架复合物用筋膜包裹置于兔左膝关节腔内培养,单纯脱钙骨支架筋膜包裹置入右膝关节腔。于培养第4,8,12周分别取材,行大体观察并制成石蜡切片,采用苏木精伊红染色、甲苯胺蓝染色,Ⅱ型胶原免疫组化染色方法进行组织学观察。结果与结论：培养4,8周,细胞一支架组标本Ⅱ型胶原免疫组化的平均吸光度值（A）分别为0．263±0．031,0．340±0．052,单纯支架组标本分别为0．147±0．027,0．165±0．030,两组比较差异有显著性意义（P〈0．05）;培养12周细胞支架组标本Ⅱ型胶原免疫组化A值平均为0．362±0．037,标本类似正常软骨外观,Ⅱ型胶原免疫组化反应呈阳性;而单纯支架组脱钙骨支架降解。培养12周细胞一支架组苏木精一伊红染色结果显示细胞数量多,脱钙骨支架基本被吸收;而甲苯胺蓝染色结果显示有被染成紫红色的异染性基质形成。结果提示兔骨髓间充质干细胞复合同种异体脱钙骨可在兔膝关节腔内培养出组织工程软骨。     

兔骨髓基质干细胞与软骨细胞混和培养体内成软骨

背景:诱导因子及软骨微环境是影响骨髓基质干细胞成软骨分化及软骨形成的主要因素.目的:利用少量软骨细胞以共培养方式诱导骨髓基质干细胞体内成软骨.设计、时间及地点:2004-09/2005-03在解放军第四军医大学口腔医院病理教研室完成的随机对照动物实验.材料:选择清洁级新西兰兔15只用于细胞支架复合物的种植,随机分为混合细胞组、软骨细胞组、骨髓基质干细胞组,5只/组.取新生1～3 d龄新西兰兔5只用于骨髓基质干细胞、软骨细胞的分离培养.聚羟基乙酸无纺网支架为上海易括公司产品,材料直径15 μm,平均间距150～200 μm,孔隙率97%,厚2 mm.方法:混合细胞组将骨髓基质干细胞与软骨细胞按3:1混匀,调整细胞密度为6.0×1010 L-1,接种于经培养液预湿的塑形聚羟基乙酸 5 mm×5 mm的支架上,然后在复合物周围滴加含胎牛血清的DMEM液培养1周.软骨细胞组、骨髓基质干细胞组的细胞密度调整为6.0×1010 L-1后同法接种于支架上.各组兔麻醉后于背部一侧皮下组织植入对应的细胞-支架复合物.主要观察指标:植入后第8周行新生软骨大体观察和苏木精-伊红、Masson三色染色.结果:各组细胞与聚羟基乙酸支架黏附情况良好.植入8周后,混和培养组和软骨细胞组均形成了成熟的软骨样组织,并基本保持复合物初始的大小和形状,两组新生软骨外观及组织学特征较接近.骨髓基质干细胞组在体内培养过程中未形成软骨组织,而是形成了纤维结缔组织.结论:骨髓基质干细胞与软骨细胞按3:1混合形成的微环境,能有效诱导骨髓基质干细胞向软骨细胞分化,并促进骨髓基质干细胞的体内成软骨.     

应用组织工程化肌腱修复跟腱缺损

背景:间质干细胞或间质祖细胞的非造血细胞可在体内或体外分化为骨、软骨、肌肉、肌腱、脂肪及骨髓基质,这使得它们成为组织工程领域内非常有价值的种子细胞来源.目的:以骨髓间充质干细胞为种子细胞,以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸为支架构建组织工程化肌腱,观察其修复跟腱缺损的效果.设计,时间及地点:随机对照动物实验,于2003年在中南大学湘雅医学院进行.材料:1.5～2.5 kg健康成年家兔由中南大学湘雅医学院动物学部提供,雌雄不限.聚羟基乙酸由威高集团康利达医用制品有限公司提供.SD大鼠由中南大学实验动物学部提供.方法:提取家兔骨髓,通过离心和贴壁法培养获取骨髓间充质干细胞,将骨髓间充质干细胞进行分离、扩增.抽取SD大鼠尾腱,制备鼠尾Ⅰ型胶原溶液,并与聚羟基乙酸缝线混合培养构建胶原-聚羟基乙酸支架.将未经体外诱导的骨髓间充质干细胞接种于胶原-聚羟基乙酸支架中构建组织工程化兔肌腱模型,以不加入细胞的为对照.切开30只家兔踝部皮肤,分离出兔跟腱,造成3cm长缺损,实验组15只以自体骨髓间充质干细胞预制的组织工程化肌腱移植于缺损处,对照组15只以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸支架修复跟腱缺损.主要观察指标:组织工程化肌腱修复兔跟腱缺损的效果.结果:含自体骨髓间充质干细胞的Ⅰ型胶原一聚羟基乙酸支架及不含自体骨髓间充质干细胞的Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸支架回植于体内时大体观察呈条形凝胶状.回植于体内4周后实验组和对照组均可见移植处形成条索状组织,聚羟基乙酸缝线已降解.8周时观察可见实验组组织工程化肌腱与受体肌腱组织完好连接,呈条索状.与周围其他组织无粘连,为白色、有光泽的致密腱样组织,对照组所形成的组织较实验组细小、与周围组织有粘连.结论:以骨髓间充质干细胞为种子细胞,以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸为支架构建的组织工程化肌腱可明显促进肌腱损伤的修复.     

完全脱钙松质骨的生物学特性

背景:脱钙松质骨被认为是一种"理想"的软骨组织工程支架材料已被广泛应用,但对其某些生物学特征目前仍不是十分清楚.目的:体外观察脱钙骨基质的降解性能、孔隙率以及骨髓间充质干细胞和脱钙骨基质的黏附性.设计、时间及地点:体外观察实验,分别于2005-01-08/04-15在兰州大学骨科研究所和2007-08-01/11-15在桂林医学院中心实验室进行.材料:取青紫兰兔四肢骨干骺端及椎体松质骨,采用Urist提供的方法制作脱钙骨基质.方法:将脱钙骨基质置于磷酸盐缓冲溶液中测定其降解率;用液体置换法测其孔隙率;用细胞计量法测定生长良好的浓度为1×10~8L~(-1)的第3代骨髓间充质干细胞与脱钙骨基质的黏附率.主要观察指标:脱钙骨基质的降解率、孔隙率及骨髓间充质干细胞与脱钙骨基质的黏附率.结果:脱钙骨基质的降解随时间的延长逐渐加速,完全降解需要10-12周;所测孔隙率为(77.15+3.44)%:浓度为1×10~8L~(-1)的第3代骨髓间充质干细胞与脱钙骨基质具有较高的黏附率(平均为71.25%).结论:脱钙骨基质的降解曲线和骨髓间充质干细胞的增殖曲线相一致,具备良好的孔隙率和黏附率,提示脱钙骨基质可能为软骨组织工程比较理想的生物支架材料.     

兔骨髓间充质干细胞/壳聚糖-胶原支架复合体构建软骨组织工程支架

背景:软骨组织工程的核心是利用少量的细胞经体外培养、扩增后,在一定环境下附着在三维多孔支架上,再将细胞/支架复合体移植到体内形成新的组织.目的:拟构建兔骨髓间充质干细胞/壳聚糖-胶原支架复合体,探讨该支架作为软骨组织工程支架的可行性.设计、时间及地点:细胞-支架学体外观察,于2008-03/2009-02在武警医学院生物化学教研室完成.材料:日本大耳白兔6只用于分离培养骨髓间充质干细胞.医用壳聚糖粉末为山东奥康生物科技有限公司产品.Ⅰ型胶原为Sigma公司产品.方法:取3%的壳聚糖和2%的胶原混合的醋酸溶液,倒入72孔板内,-20℃预冷冻10 h,冻干机冷冻抽干24 h制作成壳聚糖-胶原支架.取第3代兔骨髓间充质干细胞,以1×109L-1密度接种于支架内,构建细胞/支架复合体.主要观察指标:傅里叶红外光谱、扫描电镜、液体置换法测定支架的理化性质,观察三维培养后细胞在支架上的生长情况.结果:壳聚糖-胶原支架孔径为160～380 μm,平均为270 μm,孔相通性好,支架孔隙率为(86.00±5.12)%.傅里叶红外光谱仪测定数据表明复合支架组成物有典型的壳聚糖、胶原峰,未发现有聚乙二醇峰.细胞/支架共培养24,48,72 h后,骨髓间充质干细胞可渗入支架多孔结构内,并黏附在支架上成簇生长,部分细胞已与支架融合.结论:壳聚糖-胶原支架基本符合软骨组织工程支架要求,能够作为种子细胞的承载体.     

纳米壳聚糖-胶原纤维支架的生物相容性

背景:新型仿生纳米壳聚糖-胶原支架在纳米水平上与细胞外基质结构相似,其是否可促进骨髓间充质干细胞的黏附及生长,并显示良好的相容性?目的:评价新型纳米壳聚糖-胶原支架与SD大鼠骨髓基质干细胞的体外相容性.设计:单一样本观察.单位:暨南大学附属第一医院骨科.材料:实验于2007-03/2007-07在暨南大学附属第一医院实验中心完成.选取10只4周龄雌性SD大鼠,SPF级,体质量200 g,由广东省实验动物中心提供(许可证号为SCXK(粤)2003-0002).实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准.纳米壳聚糖-胶原纤维支架由理工学院生物材料研究室提供.方法:①分离培养SD大鼠骨髓基质干细胞,流式细胞分析法对细胞表面抗原进行检测.②聚电解质共凝聚技术制作纳米壳聚糖-胶原纤维支架.③取生长良好的P3代,与纳米壳聚糖-胶原纤维支架体外联合诱导培养,以单纯纳米壳聚糖支架材料为对照,通过细胞贴壁率、生长曲线、细胞活力及周期、扫描电镜观察综合评价材料与细胞的相容性. 主要观察指标:①骨髓间充质干细胞分离培养后进行流式细胞表面抗原标志鉴定.②纳米材料及细胞复合2,4,8 d后扫描电镜观察细胞与材料相容情况.③细胞对材料黏附率的测定.④细胞与材料复合5 d检测细胞周期及活力.结果:①细胞表面抗原标志检测结果:CD29表达为90.86%,CD106表达为73.38%,CD44表达为82.61%,CD34表达为0.76%,CD45表达为0.60%.②细胞与材料相容情况:扫描电镜可见纳米壳聚糖-胶原纤维支架为多孔的三维立体结构,材料内部形成大小不一的大孔和互连的小孔,彼此相互交通.应用质量法测得的孔隙率为85%～90%,孔径为50～300 μm,平均150 μm.骨髓基质干细胞复合到纳米壳聚糖-胶原纤维支架后2 d,细胞呈球形散在分布;4 d后细胞呈梭形,延展爬行且有伪足与材料表面锚靠;8 d时细胞增殖,相互间融合,并有大量的细胞外基质分泌,大部分材料颗粒被覆盖.③细胞对材料黏附率:细胞-支架复合物共培养2及6 h,骨髓基质干细胞在纳米壳聚糖-胶原纤维支架的黏附率均高于单纯纳米壳聚糖支架.④纳米壳聚糖-胶原纤维支架与单纯纳米壳聚糖支架的细胞、细胞周期特点比较:纳米壳聚糖-胶原纤维支架细胞活力为96.67%,细胞周期G0-G1为90.81%,G2-M为0.52%,S为8.66%,G2/G1为1.81.单纯纳米壳聚糖支架细胞活力为95.27%,细胞周期G0-G1为87.14%,G2-M为9.69%,S为4.16%,G2/G1为1.80.结论:纳米壳聚糖-胶原支架与骨髓基质干细胞有良好的组织相容性,可用来做组织工程生物材料.     

纳米晶胶原基骨修复材料与兔骨髓间充质干细胞体外复合培养

背景:纳米晶羟基磷灰石胶原基骨修复材料具有与天然骨成分接近,结构和形貌图谱分析与天然骨相似,生物相容性好等特点,且材料多孔,孔径较大、孔隙率及孔隙交通率高,符合作为骨组织工程支架材料的要求.目的:观察兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨修复材料体外复合培养的结合程度.设计、时间及地点:体外观察实验,于2006-03/09在江苏大学医学院细胞实验室完成.材料:健康雄性新西兰大白兔1只,1月龄.纳米晶胶原基骨修复材料由清华大学材料系提供.方法:体外分离培养、纯化兔骨髓间充质干细胞,取第3代骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨体外复合培养.主要观察指标:①兔骨髓间充质干细胞生长形态及生长曲线.②复合培养5,10 d后扫描电镜观察二者复合程度.③复合培养5,10 d时纳米晶胶原基骨修复材料上结合的细胞数量.结果:兔骨髓间充质干细胞贴壁生长,增殖速度快,生长曲线符合Logistic生长曲线,兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨体外复合培养,在第5,10天进行扫描电镜观察,发现10 d时黏附于纳米晶胶原基骨上的骨髓间充质干细胞数明显高于5 d时黏附的细胞数,差异有显著性意义(P<0.01).结论:兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨体外复合培养结合程度较高.     

冻存骨髓基质细胞复合材料体内成骨基质的合成能力

背景:课题组以往研究显示:体外培养条件下,冻存骨髓基质细胞复苏后仍保持较高的细胞存活率、细胞增殖及成骨分化能力.上述结果仍然需要进一步在体内环境下证实.目的:观察经超低温冻存后的骨髓基质细胞和支架材料胶原膜BME-10X复合体植入裸鼠体内后Ⅰ型胶原的合成情况.方法:体外分离培养Beagle犬骨髓基质细胞,冻存12个月后复苏,体外构建骨髓基质细胞和胶原膜材料复合体.分别经矿化诱导培养液、基础培养液培养5 d后,植入裸鼠体内,于术后第4周取出标本,进行大体观察、组织病理学和免疫组化分析,并应用图像分析系统对各组标本中的Ⅰ型胶原进行定量分析.以矿化诱导培养液培养的单纯胶原膜材料为对照组.结果与结论:对照组在植入胶原膜后,胶原膜边界清晰,膜边缘及内部基本没有细胞生长,Ⅰ型胶原分布很少;在未诱导矿化组,术后第4周可见,胶原膜内有细胞长入,并有细小的条索状新生胶原形成,Ⅰ型胶原分布明显增多;在诱导矿化组,植入后也可见支架材料的分解降解和更多的细胞生长,大量新生的胶原形成类骨质样组织,与前两组对比,Ⅰ型胶原分布增多有显著性意义.结果表明冻存骨髓基质细胞复苏后进行体外培养扩增与诱导分化,并在体内环境下复合胶原支架材料,仍然具有较强成骨能力.     

新型纳米仿生骨植入材料的生物相容性

背景:新型生物材料的孔径形状、大小以及孔隙率对引导细胞的附着、浸润和生长具有重要作用.目的:初步评价新型纳米仿生骨植入材料3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物/溶胶-凝胶生物活性玻璃[poly(3-hydroxybutyrateco-3-hydroxyvalerate)/sol gel bioactive glass,PHBV/SGBG]的生物相容性.设计、时间及地点:细胞-材料学实验,于2006-03/09 在中山大学附属第三医院中心实验室完成.材料:PHBV/SGBG由华南理工大学材料学研究所提供,骨髓基质细胞为课题组前期制备.方法:确定PHBV/SGBG浸提液的标准浓度为培养液与材料表面积之比10 mL/cm2,将PHBV/SGBG浸入完全培养液中,于37℃、体积分数为5%的CO2饱和湿度培养箱中浸提两三天,吸出浸提液,无菌封存备用.同法制备8倍、4倍、2倍、1倍、0.5倍、0.25倍、0.125倍标准浓度的PHBV/SGBG浸提液.主要观察指标:扫描电镜观察PHBV/SGBG超微结构,采用常规称量法计算PHBV/SGBG孔隙率,MTT法评价材料的毒性分级,通过直接接触培养法观察骨髓基质细胞与PHBV/SGBG材料的生物相容性.结果:电镜下 PHBV/SGBG材料为疏松多孔结构,孔隙相互联通,其中可见纳米级的SGBG颗粒镶嵌或包裹在PHBV基体孔壁上,孔隙率＞90%.培养第1,3,5天各浓度PHBV/SGBG浸提液组毒性分级均在0～1级.骨髓基质细胞可紧密附着于PHBV/SGBG材料表面,黏附生长,并有突起向PHBV/SGBG材料的连通微孔内伸展.结论:新型纳米仿牛骨植入材料PHBV/SGBG对骨髓基质细胞无毒性作用,具有优良的细胞亲和性,可能与材料的泡沫多孔状结构有关.     

骨形成蛋白4诱导成年大鼠骨髓间充质干细胞分化为神经元的能力

目的骨形成蛋白 4( bone morphogenetic protein 4,BMP4)体外诱导成年大鼠骨髓间充质干细胞分化为神经元的能力. 方法采用 BMP4体外定向诱导第五代骨髓间充质干细胞,免疫组化鉴定神经丝蛋白( NF)、胶质纤维酸性蛋白( GFAP)的表达. 结果成年大鼠骨髓间充质干细胞受 BMP4诱导后出现神经元样细胞 ,细胞免疫组化显示诱导出的神经元样细胞 NF表达阳性,诱导后 5 h, 12 h, 1 d, 3 d, 5 d和 7 d的 NF神经样细胞阳性率分别为 (40± 7)%, (71± 6)%, (58± 3)%, (53± 6)% , (37± 5)%, (13± 2)% ,诱导后 12 h,NF神经元样细胞阳性表达到高峰 ,与诱导后 5 h比较,差别有显著性 (t=1.380～ 2.621,P< 0.05). 结论 BMP4可以在体外诱导成年大鼠骨髓间充质分化为神经元.