骨与软骨组织工程支架材料特征与研究进展

20世纪80年代美国学Langer等提出了组织工程(tissue engineering)的再生医学新概念，现正形成组织工程学这门新学科。组织工程是运用生命科学与工程科学的原理和方法．研究和开发具有修复或改善人体组织或器官功能的新一代临床应用的取代物。用于替代组织或器官的一部分或全部功能。在这一过程中。生物支架材料的选择是器官重建的关键因素之一。组织工程中的多孔支架材料主要提供：     

关节软骨细胞外基质源性软骨组织工程取向支架的制备

背景:仿生天然软骨细胞外基质特殊的力学、结构特性和生化成分的软骨组织工程支架具有巨大的应用潜能.目的:观察仿生天然关节软骨细胞外基质的生化和结构特性,探讨关节软骨细胞外基质材料及软骨组织工程取向支架的制备方法,并对其理化性质进行检测.设计、时间及地点:组织工程材料支架制备及性能分析的体外实验,于2007-07/2008-07在解放军总医院骨科研究所完成.材料:将新鲜猪关节软骨湿法粉碎,差速离心,收集无细胞的软骨细胞外基质成分.脱氧核糖核酸酶、核糖核酸酶及碳化二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺均为美国Sigma公司产品.方法:对关节软骨细胞外基质材料进行组织学和形态学榆测后,用pH3.2的稀盐酸制成质量浓度为20 g/L溶液,采用定向结晶及冷冻干燥技术制成关节软骨细胞外基质源性取向支架,再采用物理化学方法交联,同时制各多孔软骨细胞外基质源性非取向支架a主要观察指标:①关节软骨细胞外基质材料的生化组成和形态.②软骨细胞外基质取向支架和非取向支架的表面特征及孔道结构.⑧取向和非取向软骨细胞外基质支架的孔隙率、吸水膨胀率、力学特性的比较.结果:收集的关节软骨细胞外基质材料中无细胞存在,纤维为纳米尺度,甲苯胺蓝、番红花O、奥新蓝染色及Ⅱ犁胶原染色阳性;制备的取向支架具有纵向排列的孔道结构,孔径100-200μ m,分布均匀,非取向支架的孔呈海绵样结构:两种支架孔隙率均≥95%,吸水膨胀率均≥96%.取向支架纵向压缩模量和拉伸模量为:(2.02±0.02),(22.10±0.67)MPa,均大于非取向支架.差异具有统计学意义(P<0.05).结论:天然关节软骨细胞外基质材料与天然关节软骨的生物力学特性相似,可满足软骨组织工程的需要,是一种比较理想的软骨组织工程支架.     

不同材料构建组织工程软骨及支架的应用

背景：组织工程技术的发展为软骨的再生和修复提供了新的途径,根据软骨自身的结构和特点,作为人工软骨的替代材料和支架材料应具有良好的生物力学性能。目的：总结运动性关节软骨损伤修复材料及其支架材料的应用进展及其生物替代材料的生物力学特征,评价目前组织工程软骨材料应用的性能及发展前景。方法：以＂组织工程;软骨组织;支架材料;生物相容性＂为关键词,应用计算机检索维普数据库和PubMed数据库中1990-01/2011-04关于组织工程软骨应用研究的文章,纳入与有关生物材料与组织工程软骨相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以24篇文献为主重点进行了讨论组织工程软骨材料的种类、性能及其应用效果和前景。结果与结论：目前关节软骨修复领域以自体软骨移植效果为最佳,骨髓基质干细胞在离体试验及动物实验中研究较多,在临床应用中较少,尚在探索阶段。支架材料的应用比较繁复,天然材料、人工合成材料以及复合材料都存在一定的不足,虽然复合材料成为研究的热点,但是某些性能并不能很好地符合支架要求,并且在机体内这些材料所带来的长期影响还不能预见,这就迫切需要新材料的出现,来更好地满足组织软骨织支架的要求,达到修复和重建的目的。     

软骨组织工程支架材料研究的现状

目的:总结和分析软骨组织工程支架材料的研究进展、现状及其发展趋势。资料来源:应用计算机检索Medline1996-01/2006-10关于软骨组织工程支架材料方面的文章。检索词“cartilagedefects,tissueengineering,scaffold”并限定文章的语言种类为English。同时利用计算机检索中国期刊全文数据库1996-01/2006-10的相关文章,限定文章语言种类为中文,检索词“组织工程、软骨损伤、支架材料”等。资料选择:对资料进行初审,纳入标准:①关于软骨组织工程材料研究的现状、研究进展及发展方向。②对具体研究的回顾调查研究。排除标准:重复性研究。资料提炼:共收集到符合上述要求的文献62篇,排除28篇重复性研究。34篇符合纳入标准。资料综合:在软骨组织工程中支架材料起着非常重要的作用,选择合适的载体是一个首先要解决的问题。在生物材料研制与开发过程中,应特别注重细胞与生物材料相互作用的研究,避免生物材料研究与种子细胞研究脱节。对材料进行生物或化学修饰的复合材料、纳米材料、仿生材料及智能材料等的研制与开发将是未来生物材料研究的重要内容。结论:选用软骨组织组织工程支架材料时,应充分考虑到无机材料、有机材料及自体骨材料的优缺点,通过表面改性提高材料的生物性能     

组织工程韧带支架材料在体内的转归

背景:组织工程韧带由于具有自我更新和改建能力,生物力学性能优良,从而克服了现有人造韧带的不足,有望成为理想的韧带替代物,且已成为目前韧带修复重建外科领域关注的热点.目的:通过分析和总结1998年以来采用复合培养支架移植修复损伤韧带的研究,以寻求适合组织工程韧带的新型支架材料及适用标准.方法:分别以"韧带、组织工程、支架材料、细胞外基质","Ligament、Tissue Engineering,、Scaffold material、ECM"为检索词,应用计算机检索Pubmed 数据库及重庆维普期刊全文数据库1998-01/2009-12有关文章.纳入有关组织工程韧带的文献.排除与研究目的无关和内容重复者.保留31篇文献做进一步分析.结果与结论:韧带和肌腱损伤的治疗已研究较多,但对其修复重建以至完全恢复到受伤前的功能水平,迄今尚未实现.组织工程韧带的出现可能给韧带和肌腱损伤提供理想的治疗途径.组织工程支架材料研究结果报道越来越多,然而均各有利弊,绝大多数还处于研究阶段.目前仍在寻找一种完全合适的支架材料来治疗韧带损伤.     

软骨组织工程中细胞外基质的研究

目的：分析软骨组织工程中软骨细胞、软骨基质、生长因子之间的相互作用及细胞外基质替代物的开发。 资料来源：应用计算机检索Medline1995-01／2005-12有关软骨组织工程中软骨细胞外基质的文章，检索词为“cartilage；extraeellular matrix”．并限定文章语言种类为English。 资料选择：对资料进行审阅,选取包括软骨组织工程的文章，并查阅全文。纳入标准：①软骨细胞外基质及其受体。②软骨组织重建相关生长因子。③软骨细胞外基质替代物。排除标准：Meta分析、综述文献、重复研究。 资料提炼：共收集到1 179篇关于组织工程软骨及细胞外基质的文献．纳入符合标准的文献29篇。 资料综合：软骨组织无血管，其自我修复及重建能力有限，较小的创伤就会造成严重的软骨损伤及变性。软骨基质在软骨自身动态平衡及软骨修复等方面起着非常重要的作用，软骨细胞合成、分泌软骨基质并受软骨基质的调控。重建软骨组织就必须考虑软骨细胞及其周围环境的相互作用。 结论：重建关节软骨基质、促进软骨复原，研究软骨细胞和其周围环境之间的相互作用是关键。     

关节软骨组织工程的研究进展

关节软骨内没有血管组织,所以自我修复能力相当有限,轻微伤害就有可能导致渐进式的损伤.因此如何修复关节软骨成为当今骨科学的研究热点.     

骨组织工程支架材料的研究进展

寻找理想的支架材料是目前骨组织工程研究的热点之一.文章阐述了用于骨组织工程的天然支架材料,人工合成支架材料及其复合材料的研究现状.分析了这些材料的优缺点,并展望了骨组织工程支架材料的发展趋势.     

组织工程血管支架材料

1可降解性聚乙醇酸血管外支架抑制移植静脉内膜的增生 2不同浓度细胞种植脱细胞血管基质上构建组织工程血管 3应用猪主动脉脱细胞基质制备新型组织工程血管支架：生物相容性及力学性能评价     

椎间盘组织工程支架材料的研究进展

学术背景:椎间盘组织工程是目前医学领域的研究热点之一,但是研究的成果却不多,其中一个关键问题就是支架材料这个瓶颈。目的:介绍近年来应用于椎间盘组织工程的支架材料。检索策略:以网络数据库为主,查询Pubmed,Elsiver,Springerlink,Highwire等数据库1994/2007关于椎间盘组织工程支架材料方面的文献,检索关键词为"intervertebral disk,tissue engineering,scaffold"限定文献语言种类为"English";检索CNKI,数据库2000/2007的相关文献为补充,限定文献语种种类为中文,检索关键词为"椎间盘,组织工程,支架材料";同时手工翻阅相关书籍。纳入标准:内容与应用于椎间盘组织工程的支架材料相关。排除标准:重复性研究。文献评价:共收集到58篇文献,对资料进行初审,40篇符合纳入标准,进一步查找全文,纳入其中25篇进行归纳总结。资料综合:目前常用的材料按其来源可分为人工合成材料、天然材料及复合材料3大类;按其形状又可分为凝胶状、海绵状和纤维网状3大类。详细介绍了壳聚糖、脂肪族聚酯均聚物、藻酸盐、胶原、小肠黏膜下层、纤维蛋白胶、明胶、磷酸钙等材料的优缺点及应用现状结论:目前应用于椎间盘组织工程的支架材料不少,但缺少一种理想的支架材料,研制和开发应用于椎间盘组织工程的支架材料仍是椎间盘组织工程的研究的热点和难点之一。     

不同种类组织工程软骨支架材料的临床应用及其发展方向

关节软骨组织工程支架材料来源广泛，胶原、聚乳酸杂化材料、壳聚糖及脱细胞细胞外基质等均具有生物相容性和安全性，理化性能稳定，在组织工程中有非常好的应用前景。另外复合材料制成的支架显示比单一材料支架有明显的优势，研制复合材料、仿生材料、改性天然材料、智能材料以及纳米技术支架材料是今后支架材料的发展方向。     

组织工程支架材料的选择

组织工程学作为一门融合了分子生物学、细胞生物学、材料学、生物力学等多种学科的新兴交叉学科，已有了20多年的发展历史。在此期间．取得了较快发展。目前，从种子细胞的选择上，大多采用成体干细胞，在骨软骨组织工程方面，骨髓间充质干细胞成为种子细胞的首选     

软骨组织工程中细胞外基质的研究

目的:分析软骨组织工程中软骨细胞、软骨基质、生长因子之间的相互作用及细胞外基质替代物的开发。资料来源:应用计算机检索Medline1995-01/2005-12有关软骨组织工程中软骨细胞外基质的文章,检索词为“cartilage;extracellularmatrix”,并限定文章语言种类为English。资料选择:对资料进行审阅,选取包括软骨组织工程的文章,并查阅全文。纳入标准:①软骨细胞外基质及其受体。②软骨组织重建相关生长因子。③软骨细胞外基质替代物。排除标准:Meta分析、综述文献、重复研究。资料提炼:共收集到1179篇关于组织工程软骨及细胞外基质的文献,纳入符合标准的文献29篇。资料综合:软骨组织无血管,其自我修复及重建能力有限,较小的创伤就会造成严重的软骨损伤及变性。软骨基质在软骨自身动态平衡及软骨修复等方面起着非常重要的作用,软骨细胞合成、分泌软骨基质并受软骨基质的调控。重建软骨组织就必须考虑软骨细胞及其周围环境的相互作用。结论:重建关节软骨基质、促进软骨复原,研究软骨细胞和其周围环境之间的相互作用是关键。     

关节软骨脱细胞支架材料的制备

目的:探讨脱细胞关节软骨支架材料的制备方法,制备软骨理想的组织工程支架材料。方法:实验于2005-12/2006-08在兰州大学第二医院骨科研究所实验室完成。实验方法:利用冷冻干燥、化学去污剂等方法制备脱细胞的兔关节软骨。在无菌状态下取青紫蓝兔的新鲜兔关节软骨,剪成3.5mm×3.5mm,厚度0.2～2.0mm,在冷冻干燥器中冻干12h。在10g/L Triton X-100、Tris-HCl液内加入蛋白酶抑制剂-苯甲基黄酰氟,持续振荡48h后标本以双蒸馏水连续冲洗后置于DNase I酶和RNase A酶混合液中消化。置于10g/L Triton X-100、Tris-HCl液中洗脱。实验评估:①大体观察:肉眼观察脱细胞后关节软骨的外观形态。②组织学观察:将制备的脱细胞关节软骨行石蜡包埋切片,行苏木精-伊红染色、Massion三色染色并在光镜下观察。③扫描电镜观察:将制备的脱细胞关节软骨以戊二醛-锇酸双固定后,行扫描电镜观察。结果:①脱细胞后关节软骨外观形态:肉眼下可见正常关节软骨呈白色或淡黄色,脱细胞后关节软骨色呈灰白,半透明状,无光泽,外形与软骨相似并且仍维持了关节软骨的结构。②脱细胞后关节软骨的组织学变化:苏木精-伊红染色显示,软骨细胞消失,软骨巢分辨不清,在巢内没有蓝染的核物质,核细胞碎屑,只有红染为残留的细胞外基质。Massion三色染色显示,脱细胞后关节软骨内主要含有胶原纤维。③脱细胞后关节软骨的超微结构:扫描电镜下显示,脱细胞后关节软骨陷窝呈蜂窝状,未见到残余的细胞核、细胞器,残余的空穴高低不平。结论:经冷冻干燥、化学去污剂等方法可完整去除软骨中的细胞成分,保留胶原纤维等细胞外基质。     

组织工程支架

组织工程的目的是培养生物替代品来补救或替换损伤和老化的器官和组织。一种比较有前途的方法就是在可降解支架上移植细胞，支架的首要目标是在一个三维空间实现细胞外基质的功能，关键问题是支架中有能满足要求的生物信号，这样细胞反应的每一个方面：细胞黏附、扩散、分裂和显型都能够得到控制直至一个新的组织的形成。该文对如何控制支架的内部结构，如何控制和调节支架中生长因子的释放和如何将细胞植入支架等方面的新技术研究进展进行综述。     

骨组织工程支架材料的研究进展及临床应用

背景：骨组织工程研究的中心环节是研制能够作为细胞移植与引导新骨生长的支架材料,以作为细胞外基质的替代物。目的：总结骨组织工程支架材料的研究进展,并展望其发展趋势。方法：由第一作者检索1995-01-12/2011-01PubMed数据、中国知网数据库及维普数据库有关人工合成材料及天然支架材料相关文献。英文检索词为＂bone tissue engineering,scaffold material,DBM,chitosan,HA,β-TCP＂;中文检索词为：＂骨组织工程,支架材料,细胞外基质,脱钙骨基质,壳聚糖,羟基磷灰石,β-磷酸三钙＂。根据纳入标准排除重复性研究,保留30篇文献进行归纳总结。结果及结论：支架材料是构建组织工程骨的主体,行使细胞外基质的功能,包括为组织细胞的修复活动提供适宜的微环境,抵挡来自周围组织的压力,用于承重部位暂时行使部分功能等。目前人工合成材料和天然材料各有优缺点,人工合成材料现存问题主要在于材料的细胞黏附率低,难以完全降解,致畸性和致癌性有待明确;天然材料则需要更好地解决材料的抗原性和机械性能的关系,降解速度的调控问题。充分了解现有材料的特点为寻找新方法及新材料提供理论依据。     

骨组织工程支架材料的研究进展及临床应用

背景:骨组织工程研究的中心环节是研制能够作为细胞移植与引导新骨生长的支架材料,以作为细胞外基质的替代物.目的:总结骨组织工程支架材料的研究进展,并展望其发展趋势.方法:由第一作者检索1995-01-12/2011-01 PubMed数据、中国知网数据库及维普数据库有关人工合成材料及天然支架材料相关文献.英文检索词为"bone tissue engineering,scaffold material,DBM,chitosan,HA,β-TCP";中文检索词为:"骨组织工程,支架材料,细胞外基质,脱钙骨基质,壳聚糖,羟基磷灰石,β-磷酸三钙".根据纳入标准排除重复性研究,保留30篇文献进行归纳总结.结果及结论:支架材料是构建组织工程骨的主体,行使细胞外基质的功能,包括为组织细胞的修复活动提供适宜的微环境,抵挡来自周围组织的压力,用于承重部位暂时行使部分功能等.目前人工合成材料和天然材料各有优缺点,人工合成材料现存问题主要在于材料的细胞黏附率低,难以完全降解,致畸性和致癌性有待明确;天然材料则需要更好地解决材料的抗原性和机械性能的关系,降解速度的调控问题.充分了解现有材料的特点为寻找新方法及新材料提供理论依据.     

关节软骨缺损的组织工程修复

背景：软骨组织工程主要由种子细胞、生物支架、生长因子3方面组成,如何完善软骨组织工程修复一直是科研工作者研究的重点。目的：全面了解应用软骨组织工程修复软骨损伤的研究现状。方法：计算机检索PubMed和CNKI数据库中2005/2010相关文献。以＂Cartilage,tissue engineering,repair＂或＂关节软骨、组织工程、修复＂为检索词进行检索。纳入与软骨组织工程密切相关的文献,排除重复性研究。结果与结论：共检索到167篇文献,排除无关重复的文献,保留20篇文献进行综述。研究认为种子细胞是软骨组织工程最关键的方面,包括软骨细胞、骨髓间充质干细胞、胚胎干细胞和通过基因工程得到的种子细胞。目前应用最多、应用前景最好的是骨髓间充质干细胞。生物支架经历了一个漫长的过程,趋向于复合性和功能性的方向发展。各种生长因子在组织工程中必不可少。转化生长因子、胰岛素样生长因子、骨形态发生蛋白等在软骨修复中发挥了重要的功能。     

关节软骨缺损的组织工程修复

背景:软骨组织工程主要由种子细胞、生物支架、生长因子3 方面组成,如何完善软骨组织工程修复一直是科研工作者研究的重点.目的:全面了解应用软骨组织工程修复软骨损伤的研究现状.方法:计算机检索PubMed 和CNKI 数据库中2005/2010 相关文献.以"Cartilage,tissue engineering,repair"或"关节软骨、组织工程、修复"为检索词进行检索.纳入与软骨组织工程密切相关的文献,排除重复性研究.结果与结论:共检索到167 篇文献,排除无关重复的文献,保留20 篇文献进行综述.研究认为种子细胞是软骨组织工程最关键的方面,包括软骨细胞、骨髓间充质干细胞、胚胎干细胞和通过基因工程得到的种子细胞.目前应用最多、应用前景最好的是骨髓间充质干细胞.生物支架经历了一个漫长的过程,趋向于复合性和功能性的方向发展.各种生长因子在组织工程中必不可少.转化生长因子、胰岛素样生长因子、骨形态发生蛋白等在软骨修复中发挥了重要的功能.     

骨组织工程中细胞与细胞外基质材料间的相互作用

骨缺损的治疗是骨科临床上的难题之一，骨组织工程近年的迅速发展为人们解决大段骨缺损的治疗难题提供了另一种途径。在骨组织工程研究中，细胞与支架材料的相互作用一直都是研究的重要领域，其核心是种子细胞在细胞外基质支架材料上的黏附。细胞在支架上迁移、分化和增殖等生物活动等，都以细胞与支架间的黏附为基础，黏附的差异必将会影响细胞的增殖、分化等一系列反应。细胞与支架材料的黏附形成涉及复杂的信号转导及相关分子表达的调节，并受多种因素的影响和调节。