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。     

软骨脱细胞基质支架材料的软骨组织工程实验研究

目的应用软骨脱细胞基质作为支架材料，按照组织工程的原理再生软骨，为修复软骨缺损探索新的途径。方法取新西兰大耳白兔1只，体重2．4kg，按改良Courtman法对兔耳软骨行脱细胞处理后用于实验。选用纯种6月龄新西兰大耳白兔18只，雌雄不限，体重2．4～2．6kg。每只耳形成2处1cm&#215;1cm软骨缺损，按修复方式不同随机分为3组，每组24处缺损。A组，软骨脱细胞基质加软骨膜；B组，软骨脱细胞基质；C组软骨膜，作为对照。术后每日观察兔耳修复区的大体变化，并分别于4、12周每组处死3只动物，于修复区切取标本，行HE染色、藏红花红一奥尔新蓝染色、II型胶原基因探针原位杂交实验。结果术后4周内A、B组大体形态无明显改变；术后12周可见修复区轻度增厚，触摸时质地较正常软骨稍硬。C组术后2周，2只2处修复区形成痂皮，术后5周痂皮脱落形成穿孔。术后4周，A、B组HE染色可见软骨脱细胞基质周边有轻度的炎性细胞浸润，以淋巴细胞为主，未形成包囊，藏红花红．奥尔新蓝染色均阴性；C组软骨缺损处的软骨膜塌陷，无细胞增殖现象；各组修复区均未见II型胶原基因探针原位杂交显色。术后12周，A组HE染色示部分软骨脱细胞基质内有新生细胞，细胞排列不规律，ECM嗜碱性增强，藏红花红-奥尔新蓝染色呈阳性，II型胶原基因原位杂交显色示新生细胞内均有大片棕黄色阳性染色区域；B组HE染色示软骨脱细胞基质无吸收现象，周边无包囊，炎性细胞消失，藏红花红一奥尔新蓝染色呈阴性，未见II型胶原基因原位杂交显色；C组HE染色示近软骨断端处可见部分形成新生组织，藏红花红一奥尔新蓝染色呈阳性，II型胶原基因原位杂交显色可见棕黄色阳性染色细胞。结论脱细胞软骨可诱导软骨膜细胞向其中生长而重建软骨，软骨膜和脱细胞软骨复合移植是软骨组织工程的另一种选择。     

组织工程多孔支架的构建方法

随着组织工程日渐发展,其所涉及的支架制备方法也逐渐增多,由最初的传统制备方法到现在的3D打印,组织工程研究已经显现出了良好的前景。现将对支架制备方法进行归纳总结,以便更清楚地了解各类方法的适用性、优缺点,为合理运用各类方法制备支架提供依据。     

壳聚糖作为组织工程软骨支架的实验研究

目的 探索壳聚糖作为组织工程技术中软骨细胞培养支架的可行性。方法 消化分离猪耳郭软骨细胞，接种于自制壳聚糖、壳聚糖-胶原复合多孔支架上培养，从光镜和扫描电镜观察其亲水性和对细胞吸附力，MTT检测软骨细胞在壳聚糖、壳聚糖-胶原上的黏附率及壳聚糖、壳聚糖-胶原复合多孔支架对细胞的增殖、功能的影响。结果 软骨细胞能够在壳聚糖、壳聚糖-胶原支架上黏附、伸展、增殖和发挥正常功能，MTT测得细胞黏附率分别为81.25%和87.50%，MTT测得软骨细胞在壳聚糖-胶原支架中的增殖能力较强。结论 壳聚糖、壳聚糖-胶原复合多孔支架与软骨细胞具有较好的相容性，壳聚糖-胶原复合多孔支架更适合作为软骨组织工程中的细胞培养支架。     

骨髓基质干细胞与软骨脱细胞基质多孔支架异位构建组织工程化软骨的实验研究

目的 探讨骨髓基质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)与软骨脱细胞基质多孔支架(cartilage ECM-derived porous scaffold,CEDPS)在裸鼠体内异位构建软骨的可行性,并建立利用PKH26荧光和分子荧光活体成像系统无创评估组织工程化细胞-支架复合体在体内生长情况的新方法.方法 PKH26荧光标记成软骨诱导的BMSCs,接种入CEDPS支架,体外进行电镜、Desd/Live荧光染色观察,然后植入裸鼠背部,4周后利用分子荧光活体成像系统无创伤性评估组织工程化组织在裸鼠体内生长情况,取材进行组织学以及Ⅱ型胶原免疫荧光检测,与荧光图像比较.结果 体外培养的BMSCs-CEDPS复合体电镜检查结果表明随着培养时间的增加,细胞在支架中增殖显著,细胞基质分泌增加,Dead/Live染色表明BMSCs在支架内部活性良好.4周后活体荧光示踪显示BMSCs在支架内生长良好,无扩散趋势,BMSCs-CEDPS复合体在裸鼠体内生成软骨样组织,番红"O"、甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性,免疫荧光检查表明构建的软骨样组织内的细胞来源为接种的PKH26标记的BM-SCs.结论 利用BMSCs和CEDPS支架能够在裸鼠皮下异位构建类软骨样组织.PKH26标记与分子荧光活体成像系统结合,能够无创伤性评估组织工程化组织的种子细胞在动物体内生长情况与转归.     

软骨脱细胞基质仿生支架体外构建组织工程软骨

目的探索软骨脱细胞基质(ACM)仿生支架体外构建组织工程软骨的可行性。方法将软骨组织彻底粉碎后脱细胞处理,复合一定比例的明胶(GT)制备三维多孔支架。分析比较不同ACM/GT比例多孔支架的孔径、孔隙率、生物力学和降解速率,选取最适宜软骨体外再生的一组多孔支架用于体外构建。获取、培养猪关节软骨细胞,接种于ACM多孔支架上,体外培养8周后,行大体观察及组织学检测。结果 ACM多孔支架孔隙分布均匀,随ACM含量的增加,孔径和孔隙率逐渐增大,力学强度逐渐降低,其中,ACM:GT=5:5组在孔径和孔隙率方面均适宜体外软骨再生。大体观察和组织学检测显示,ACM支架可体外再生均质、典型的软骨组织。结论 ACM可制成适宜软骨再生的三维多孔支架,并可体外构建组织工程软骨。     

不同支架材料体外构建组织工程软骨的研究

目的:体外构建组织工程软骨,筛选更为适合组织工程软骨构建的支架材料。方法:体外获取SD大鼠肋软骨细胞。采用第一代软骨细胞作为种子细胞,接种于壳聚糖/明胶和BMG/生物蛋白胶支架,体外培养的不同时间对其进行HE、甲苯胺蓝染色、Mas s on染色、免疫学检测、扫描电镜观察。结果:在培养2周时,BMG/生物蛋白胶各种染色结果显示软骨细胞在其表面以及内部分布均匀,蛋白多糖和Ⅱ型胶原染色阳性;壳聚糖/明胶表面细胞稍多于前者,但内部细胞数量极少且分布不均,染色结果不如前者明显。随着培养时间的延长各种检测均显示有大量的软骨细胞特异性的蛋白多糖和Ⅱ型胶原的表达,壳聚糖/明胶凸显出明显的优势。结论:体外成功构建组织工程软骨,软骨细胞在BMG/生物蛋白胶上的生长、增殖和分泌基质情况优于壳聚糖/明胶支架。     

组织工程软骨体外构建的相关实验研究

目的 探索组织工程软骨体外构建技术体系可行性.方法 种子细胞选用胎儿软骨细胞(口服药物流产胎儿,胎龄3～6个月).酶消化法获得第1代细胞,以50×106/ml浓度均匀接种于经聚乳酸(PLA)包埋聚乙醇酸(PGA)高分子聚合物支架,形成细胞-支架复合体,在体外静态培养.分别于2周、4周、8周进行大体观察、扫描电镜及组织学检测.结果 体外构建的组织工程软骨,随培养时间延长,色泽由2周时的乳白色逐渐呈现半透明,8周时接近正常软骨外观.扫描电镜显示软骨细胞与材料具有良好相容性,培养7天PGA纤维之间有基质沉积.HE染色示2周有大量软骨陷窝形成和均匀嗜碱性基质分泌,Safranin'O染色示基质有酸性蛋白多糖分布,Massons's trichome染色示基质有胶原成分,但含量较少,经免疫组织化学检测为特异Ⅱ型胶原.培养4周胶原成分开始明显增多,软骨陷窝形态接近成熟,8周细胞外基质蛋白多糖和Ⅱ型胶原含量丰富且分布均匀.结论 以成熟软骨细胞为种子细胞,运用组织工程技术在体外能构建出具有正常软骨组织结构特征的人组织工程软骨.     

膨体聚四氟乙烯用于组织工程支架材料的实验研究

目的：研究膨体聚四氟乙烯材料作为组织工程用细胞外支架的可能性。方法：将进口膨体聚四氟乙烯人工血管植入动物体内及与动物膀胱粘膜上皮细胞在体外共培养，组织学观察机体对材料的反应及联合培养物的情况，并在扫描电镜下观察联合培养物内表面的情况。结果：人工血管植入体内后，3天组织液即可渗透管壁，6天炎细胞可穿过管壁；可见膀胱粘膜上皮细胞在人工血管内壁生长。结论：膨体聚四氟乙烯在表面处理后可以作为组织工程细胞外支架材料。     

胶原-透明质酸-硫酸软骨素构建组织工程软骨纳米支架的实验研究

目的:探讨胶原-透明质酸-硫酸软骨素复合构建软骨组织工程三维纳米支架的可行性。方法:2012年12月至2014年6月,在川北医学院组织工程与干细胞研究所将胶原-透明质酸-硫酸软骨素溶于三氟乙醇和水混合溶剂中制成静电纺丝溶液,制备组织工程软骨纳米支架材料。扫描电镜观察其表面形貌,测定其纳米纤维直径、吸水率、表面接触角和降...     

支架及无支架条件下构建组织工程软骨的研究进展

支架材料的研究是组织工程的研究热点之一,软骨细胞复合培养给组织工程软骨的构建带来希望,单一的材料诸如胶原、透明质酸、壳聚糖、纤维蛋白凝胶等已经证明可以与软骨细胞复合培养,两种或者多种材料复合可以提高材料的性能,更好地用于组织工程软骨的构建,并满足软骨缺损修复的需要;同样,在无支架情况下应用软骨细胞聚集培养、沉淀培养的方法,可以构建组织工程软骨,并给软骨缺损的修复带来新希望,但目前的研究较少。两者是组织工程软骨构建的两个主要方向。     

构建带内支撑组织工程软骨的实验研究

目的探讨以医用多孔高密度聚乙烯(Medpor)为内支撑外裹聚羟基乙酸(PGA)的支架,接种软骨细胞后,于体内构建Medpor软骨复合体的可能性。方法实验组:以直径3mm的Medpor外裹2mmPGA为支架,接种新生猪关节软骨细胞(5×107/ml),经体外培养2周及裸鼠皮下移植6周后取材,行大体、组织学、Ⅱ型胶原免疫组织化学和生物化学检测;PGA对照组:以直径8mm的单一PGA为支架,细胞接种与培养同实验组;单纯支架组:利用实验组支架,不接种细胞行体内移植。结果实验组:形成大体形态良好的Medpor-软骨复合体,内部的Medpor与外层软骨结合紧密,组织学可见成熟软骨陷窝并渗入Medpor孔隙内部、异染基质、Ⅱ型胶原表达阳性;PGA对照组:形成的软骨存在"空心"现象;单纯支架组:无软骨形成。结论利用Medpor与PGA复合的支架,接种软骨细胞后,可于体内构建出特定形状、结构与组织学良好的Medpor软骨复合体,克服了组织工程软骨的"空心"现象。     

RNA干扰技术构建组织工程软骨的实验研究

目的种子细胞来源是软骨组织工程的研究热点。探讨以RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术干扰多聚蛋白聚糖酶(Aggrecanase)后的软骨细胞作为组织工程种子细胞的可行性。方法取成年SD大鼠肋软骨采用消化法分离培养软骨细胞。取第1代细胞分为空白阴性对照组(对照组)及慢病毒转染组(实验组)两组。将两组细胞分别与壳聚糖/明胶材料进行体外复合培养制备组织工程软骨,于培养后不同时间点通过HE、Masson染色,扫描电镜观察以及RT-PCR方法检测两组软骨中蛋白聚糖(Aggrecan)以及Aggrecanase-1、2的变化情况。结果组织学观察示培养2周时,对照组与实验组相比细胞数量及细胞外基质未见明显差别;随着培养时间延长,实验组较对照组细胞外基质分泌增多,细胞数目更多。RT-PCR结果显示培养4、8周,实验组细胞Aggrecan mRNA表达量明显高于对照组,Aggrecanase-1和Aggrecanase-2 mRNA表达量明显低于对照组,比较差异均有统计学意义(P<0.05)。扫描电镜显示实验组细胞数量明显多于对照组,且细胞间连接紧密。结论采用RNAi技术干扰Aggrecanase后的软骨细胞可以作为组织工程软骨种子细胞,其在材料上分泌Aggrecan的含量明显高于正常软骨细胞,其生物学活性需进一步研究。     

负载姜黄素支架体内构建组织工程软骨的可行性研究

目的探索以负载姜黄素材料为支架,在动物皮下构建组织工程软骨的可行性。方法通过细胞划痕试验明确既可抑制血管但又不影响干细胞生物活性的姜黄素的最佳浓度范围。负载姜黄素的支架材料与单纯明胶支架材料分别植入裸鼠皮下,术后3、6周取材,比较局部皮下血管抑制程度。软骨细胞-负载姜黄素支架复合物与软骨细胞-明胶支架复合物分别植入裸鼠皮下,术后3、6周取材进行组织学检测,比较软骨形成情况。结果姜黄素对h UVEC的有效抑制浓度为30μmol/L,而对BMSC的有效抑制浓度为40μmol/L。负载姜黄素支架在裸鼠皮下具有明显的血管抑制作用。软骨细胞-负载姜黄素支架复合物在裸鼠皮下可形成成熟软骨。结论负载姜黄素支架具有血管抑制作用且不影响软骨再生,有望成为软骨再生的理想支架。     

软骨组织工程支架材料研究进展

各种原因引起的关节软骨损伤在临床工作中非常常见,但临床治疗手段有限,组织工程的发展为关节软骨损伤的修复提供了新的途径。在软骨组织工程中支架材料起着重要作用,选择合适的载体是一个首先要解决的问题。本文对目前软骨组织工程支架材料的现状做一综述,指出了当前软骨组织工程所面临的问题,并针对此问题对未来软骨组织工程材料的研究作出了展望。     

软骨组织工程支架材料研究进展

软骨损伤和缺失后 ,软骨组织的自身修复能力极其有限 ,因此缺损往往不能自行修复 ,其修复和功能重建是修复重建外科十分重要的研究课题之一。现代外科的发展已使人类修复缺损软骨成为可能 ,目前临床上的修复方法主要包括植入自体生物移植物和植入软骨代用品。植入自体生物移植物 ,如骨膜、软骨膜、韧带、软骨等 ,不仅来源非常有限 ,而且会造成供区的畸形和瘢痕 ;软骨代用品 ,如冻干的同种异体软骨、人工合成材料等。植入后易引起排斥反应和感染 ,无法取得良好的术后疗效。 80年代末以来 ,国外学者研究用组织工程的方法修复软骨缺损 ,取得了…     

软骨组织工程支架材料研究进展

关节软骨损伤是骨科常见疾病,现阶段在临床上比较有效的治疗手段是移植治疗.由于异体软骨易被受体吸收或排斥,而自体软骨取材受限,关节软骨的移植治疗受到很大限制.因此,以生物材料作为细胞生长的三维支架,利用组织工程技术生产用于移植治疗的软骨组织成为当前研究的重点.组织工程研究内容主要有种子细胞、支架材料以及生长因子.其中,理想的支架是组织工程成功的关键.……     

软骨组织工程支架材料研究进展

关节软骨损伤是骨科常见疾病，现阶段在临床上比较有效的治疗手段是移植治疗。由于异体软骨易被受体吸收或排斥，而自体软骨取材受限，关节软骨的移植治疗受到很大限制。因此，以生物材料作为细胞生长的三维支架，利用组织工程技术生产用于移植治疗的软骨组织成为当前研究的重点。组织工程研究内容主要有种子细胞、支架材料以及生长因子。其中，理想的支架是组织工程成功的关键。     

微粒软骨脱细胞基质复合纤维蛋白凝胶构建软骨组织工程支架材料的研究

目的：应用异体微粒软骨脱细胞基质与纤维蛋白凝胶结合作为可注射性支架材料，进行体内构建良好可塑性和生物特性的组织工程化软骨。方法：制备普通家猪耳廓软骨微粒脱细胞基质，与体外扩增的小型实验猪第二代软骨细胞结合，以纤维蛋白凝胶为支架材料，利用其可注射性回植于实验猪自体腹壁外侧皮下，8周后取财进行大体及组织学检测，并与不合微粒脱细胞软骨基质实验组相比较。结果：培养出的组织工程化软骨组织细胞生长良好，具有分泌软骨基质功能，含微粒脱细胞软骨基质实验组表现出更佳的生物学性能。结论：将异体微粒软骨脱细胞基质与纤维蛋白凝胶结合，可以作为良好的可注射性复合支架材料应用于组织工程化软骨的构建。