加入壳聚糖改善丝素蛋白结晶性:力学稳定强度更好的三维支架材料

背景:丝素蛋白作为天然生物高分子具有良好的生物相容性,但其结晶性能较高、脆性较大,较难得到均匀结构的三维支架材料。目的:通过加入壳聚糖改善丝素蛋白的结晶性,得到具有稳定力学强度的三维组织工程支架材料。方法:采用CaC l2/CH3CH2OH/H2O三元溶液溶解蚕茧,提取丝素蛋白并制成溶液;使壳聚糖溶液与丝素蛋白溶液的质量比分别为2∶1、1∶1、1∶2,采用冷冻干燥法制备多孔丝蛋白/壳聚糖支架材料,并对复合支架进行甲醇浸泡交联处理,以单纯的丝素蛋白和壳聚糖支架为对照。对各组支架进行扫描电镜观察,红外光谱和X射线衍射、孔隙率、吸水率及在水环境下的周期性循环压缩力学性能测试。结果与结论:复合支架的孔隙结构比纯丝素蛋白支架更均匀有序,并且壳聚糖含量越高,复合支架的孔隙越均匀有序、孔隙率越低、支架结构越致密;当壳聚糖与丝素蛋白的混合比例为1∶2时,在复合支架中的吸水率最高,同时高于丝素蛋白支架,但低于壳聚糖支架;随丝素蛋白成分的增加,复合支架弹性更好,保持形状的能力更优。     

丝素蛋白/壳聚糖三维支架材料的制备方法

背景：很多研究表明丝素蛋白、壳聚糖为天然高分子材料,无毒无味,有良好的生物特性和理化性质。 目的：探讨符合软骨组织工程支架材料要求的丝素蛋白/壳聚糖三维支架材料制备方法。 方法：将丝素蛋白与壳聚糖按质量比分别为3∶1,1∶1,1∶3,0∶1的比例混合制备丝素蛋白-壳聚糖复合材料,通过孔径大小、孔隙率、吸水膨胀率及热水溶失率的测定,寻找丝素蛋白/壳聚糖最佳混合比例。 结果与结论：丝素蛋白/壳聚糖按质量1∶1的比例混合更符合要求：孔径90~280 μm,平均孔径为151.72 μm;孔隙率为(92.72±4.78)%;吸水膨胀率为(141.10±6.87)%;热水溶失率交联后较交联前降低,交联前后比较差异有显著性意义(P < 0.05)。说明丝素蛋白/壳聚糖按1∶1复合支架材料符合软骨组织工程支架材料理化性质的要求,该材料有望作为软骨组织工程研究较理想的支架材料。     

丝素蛋白/壳聚糖复合支架有良好的细胞相容性与渗透性

文题释义：丝素蛋白/壳聚糖复合支架：将壳聚糖溶于浓度为1%的冰乙酸,制备成质量浓度为35 g/L的壳聚糖溶液并与丝素蛋白溶液融合,将素蛋白与羧化壳聚糖按照体积比8∶2的比例混合,再将混合溶液注入48孔板中,每孔注入1 mL,最后通过冷冻干燥得到丝素蛋白/壳聚糖复合支架。 热重分析：是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术,用来研究材料的热稳定性和组分。实验中将10 mg待检验的样品放于氮气环境下进行检测,测试温度升高控制范围为30-800 ℃,温度上升速度为10 ℃/min。 背景：丝素蛋白与壳聚糖为组织工程常用的支架材料,但二者单独应用均存在一定的不足,将两者混合使用可以互为改性,充分发挥优点,获取理想的复合支架材料。 目的：制备丝素蛋白/壳聚糖复合支架并对其进行性能测定。 方法：通过冷冻干燥方法制备丝素蛋白/壳聚糖复合支架,采用电镜扫描检测复合支架的形态结构,并进行热重分析、力学性能及细胞毒性检测。制备季铵化壳聚糖,利用核磁共振仪表征其核磁氢谱,Zeta电位仪检测其电位和粒径分布,凝胶电泳实验检测其保护DNA的情况,透射电镜观察其与DNA结合情况。 结果与结论：①扫描电镜显示丝素蛋白/壳聚糖复合支架具体良好的三维孔洞结构,孔径为50-100 μm;②热重分析显示当温度小于200 ℃时,丝素蛋白/壳聚糖复合支架的质量损失下降速度较低;当温度上升至200-500 ℃时,支架质量损失速度开始加快,损失量增多;在800 ℃时,复合支架的残余质量为38%;③丝素蛋白/壳聚糖复合支架的最大应变可以达到94.94%,最大承受应力为7.01 MPa;④CCK-8实验显示,丝素蛋白/壳聚糖复合支架对兔骨髓间充质干细胞没有细胞毒性,具有良好的细胞相容性;⑤核磁氢谱检测显示,季铵化壳聚糖的季铵化程度约为20%;⑥季铵化壳聚糖的粒径分布为(588.56±52.39) nm,季铵化壳聚糖颗粒的表面带正电荷,电位为(16.3±3.92) mV,有利于与DNA结合;⑦凝胶电泳实验显示,季铵化壳聚糖材料的比例越高,对DNA的包裹越好,当其与DNA的比例为1∶3时,对DNA达到包裹作用;⑧透射电镜显示,季铵化壳聚糖/DNA大部分的微粒呈实心圆形,微粒粒径差别较小,平均粒径约为200 nm;⑨结果表明,丝素蛋白/壳聚糖复合支架有良好的细胞相容性与细胞渗透性,利于细胞在支架间的生长。 ORCID: 0000-0002-2572-0229(章晓云) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

丝素蛋白/壳聚糖三维支架与骨髓间充质干细胞的体外培养

背景：前期实验发现丝素蛋白、壳聚糖以适当的比例混合,可以互相弥补各自的不足,表现出良好的理化性质和生物学特性。 目的：观察骨髓间充质干细胞在丝素蛋白/壳聚糖混合三维支架材料上的生长情况。 方法：将诱导后的兔骨髓间充质干细胞接种在丝素蛋白/壳聚糖支架材料上,检测细胞黏附率,倒置显微镜及扫描电镜观察细胞生长情况。 结果与结论：细胞黏附率随时间的延长而增加。倒置显微镜观察显示,丝素蛋白/壳聚糖支架上的细胞看不清,随着时间的延长,支架周围细胞增多,且有细胞伸入支架内;扫面电镜观察显示,细胞生长活跃、增殖分裂正常,细胞周围见颗粒状、丝状基质物质,细胞的微丝与支架材料黏附紧密;细胞不仅可以在材料表面贴附生长,并伸入材料之中。说明丝素蛋白/壳聚糖混合支架材料具有良好的细胞生物相容性。     

丝素蛋白-壳聚糖支架复合骨髓间充质干细胞体内构建组织工程化软骨的生物相容性

文题释义： 生物相容性：是指生命体组织对非活性材料产生的一种性能,一般是指材料与宿主之间的相容性,包括组织相容性和血液相容性。 检测相容性的方法：是将支架材料与种子细胞在体外共培养,检测支架毒性、细胞活性、细胞增殖及细胞与支架的黏附情况等指标,该方法具有客观性强、可重复性强、影响因素相对简单及敏感性高等特点。 背景：课题组前期的研究中发现,丝素蛋白-壳聚糖支架材料复合诱导后骨髓间充质干细胞在兔体内能修复缺损的软骨组织,但对于该组织工程化软骨组织的生物相容性还未进一步研究。 目的：研究丝素蛋白-壳聚糖支架材料复合骨髓间充质干细胞在体内构建组织工程化软骨的生物相容性。 方法：使用丝素蛋白-壳聚糖按1∶1比例混合制备三维支架材料,提取兔骨髓间充质干细胞,将诱导后的骨髓间充质干细胞与丝素蛋白-壳聚糖支架构建修复体,再将修复体移植到兔关节软骨缺损模型中修复软骨组织。实验分为3组,实验组植入诱导后骨髓间充质干细胞+丝素蛋白-壳聚糖支架,对照组植入丝素蛋白-壳聚糖支架干预,空白组未植入修复体。 结果与结论：①实验成功制备丝素蛋白-壳聚糖三维支架材料及提取骨髓间充质干细胞,并构建软骨缺损的修复体,将修复体植入兔体内能成功修复缺损的软骨组织;②建模后2,4,8,12周,3组血常规、降钙素原、血沉、C-反应蛋白结果提示无明显的全身感染征象,3组血常规及肝肾功能各时间段比较差异无显著性意义(P > 0.05);③一般观察、苏木精-伊红染色及扫描电镜观察：建模后12周,相比其他两组,实验组软骨缺损已修复,支架材料已吸收,修复组织周围未见炎性细胞,修复组织已正常组织整合良好;④结果证实,丝素蛋白-壳聚糖支架复合骨髓间充质干细胞在体内构建的组织工程化软骨具有良好的生物相容性。 ORCID: 0000-0002-8139-1175(佘荣峰) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

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85.67 µm、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10 µm。     

丝素蛋白/壳聚糖复合支架材料的细胞相容性**

背景：大量研究表明丝素蛋白、壳聚糖为天然高分子材料,具有良好的细胞生物相容性。 目的：探讨丝素蛋白/壳聚糖复合支架材料与诱导的兔骨髓间充质干细胞的生物相容性。 方法：将兔骨髓间充质干细胞分离培养、诱导后,与丝素蛋白/壳聚糖三维支架材料体外共培养,以材料的细胞毒性、细胞增殖活力、材料细胞黏附率及扫描电镜等检测评价材料的细胞相容性。 结果与结论：经诱导后的骨髓间充质干细胞在支架材料上黏附、生长良好,保持正常的分裂增殖速度;随时间的增加,细胞黏附率增加,材料组较对照组黏附率强,差异有显著性意义(P < 0.05)。扫描电镜观察发现细胞接种48 h后细胞生长良好,与支架黏附紧密,增殖分裂活跃。说明丝素蛋白/壳聚糖三维支架材料具有良好的细胞相容性。     

基于同轴细胞打印双网络生物墨水优化及类血管支架的打印

文题释义：双网络生物墨水：生物墨水是指可以用于生物3D打印机的材料,具有类似细胞外基质的理化性质,可用于制造与人体器官相似的组织。双网络生物墨水内部具有两种交联网络,能使体外构建的组织具有良好的机械性能,适用于不同的应用场景。 同轴细胞打印：生物3D打印也叫细胞打印,是指操控细胞生物墨水体外构建活性组织的过程。同轴细胞打印是生物3D打印的延伸和发展,通过结合多层同轴针头可以直接快速制备含有内部连通网络的组织工程支架。 背景：细胞体外培养情况下无法在远离营养物质200 μm以上的区域存活,血管网络构建对组织工程领域厚组织和器官再生至关重要,同轴细胞打印为体外构建类血管通道提供了一种新的方式。 目的：优化生物墨水的同轴细胞打印性能,制备具有类血管结构的组织工程支架。 方法：通过间歇式巴氏灭菌制备无菌海藻酸钠溶液,冷冻保存;以脱胶蚕丝为原料制备无菌丝素蛋白冻干粉,密封保存;将丝素蛋白冻干粉加入解冻的海藻酸钠溶液中,再加入人脐静脉内皮细胞,作为生物墨水;将生物3D打印机的外轴连接生物墨水,内轴连接交联剂,同轴打印类血管支架材料,进行光学相干层析成像扫描、扫描电镜观察;拉伸测试海藻酸钠与丝素蛋白/海藻酸钠同轴打印环形试件(不含细胞)的弹性模量。采用冷冻保存7 d的海藻酸钠溶液与人脐静脉内皮细胞制作同轴打印支架,冷冻保存7 d的海藻酸钠溶液、人脐静脉内皮细胞与密封保存6个月的丝素蛋白冻干粉制作同轴打印支架,培养24 h后死活染色观察细胞存活率。设计打印串联与并联结构的类血管支架,培养1,3,7,10,14 d后检测细胞增殖情况。 结果与结论：①光学相干层析成像扫描显示,该混合生物墨水最高打印高度为9层,整体厚度约为4.4 mm;扫描电镜显示,类血管支架的中空纤维丝外壁呈无规则条状卷曲,存在微米级内部连通孔隙结构,中空纤维丝内壁具有更致密的孔隙结构;②丝素蛋白/海藻酸钠同轴打印环形试件的弹性模量大于单纯海藻酸钠同轴打印环形试件(P < 0.05);③采用保存7 d海藻酸钠溶液制作的支架细胞存活率为(86.7±3.4)%,加入丝素蛋白冻干粉支架的细胞存活率为(98.1±1.2)%,说明冷冻保存7 d的海藻酸钠溶液未染菌,丝素蛋白的保质期可达6个月;④并联结构类血管支架培养7,10,14 d的细胞增殖活性高于串联结构的类血管支架(P < 0.05);⑤结果表明,实验制备的类血管支架材料具有良好的生物相容性与机械性能。 ORCID: 0000-0002-5556-6672(张一帆) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

丝素蛋白/明胶/壳聚糖三维多孔软骨组织支架的制备及体外评价

背景：软骨缺损是骨科医生面临的主要临床挑战之一，组织工程是一种结合了工程学和细胞生物学知识的跨学科方法，为软骨缺损的修复提供了新思路与途径。目的：基于丝素蛋白、明胶和壳聚糖制备多组分复合支架，通过评估其理化性质和生物学性能，筛选能够适合软骨再生的三维多孔支架。方法：以丝素蛋白、明胶和壳聚糖为基础材料，通过真空冷冻干燥法制备4组多孔支架，分别为明胶/壳聚糖支架、丝素蛋白/壳聚糖支架、丝素蛋白/明胶支架和丝素蛋白/明胶/壳聚糖支架，通过扫描电镜、X射线衍射、孔隙率、吸水膨胀率和生物降解率及力学性能等检测筛选出合适的软骨支架。然后将软骨支架与骨关节炎患者软骨细胞共培养，通过细胞黏附率、活死染色和增殖活性等检测体外评估多孔支架用于软骨损伤修复的可行性。结果与结论：(1)4组支架均具有多孔结构，综合物理性能检测结果得出丝素蛋白/明胶/壳聚糖支架更符合软骨缺损修复的要求，该支架的孔径为(176.00±53.68)μm，孔隙率为(80.15±2.57)%，吸水溶胀率为(3 712±358)%，体外浸泡于含溶菌酶的PBS中28 d后的生物降解速率为(46.87±3.25)%，且具有良好的机械性能；(2...     

透明质酸改性壳聚糖-胶原-羟基磷灰石复合支架力学特性及成骨细胞的增殖

背景：组织工程中,种子细胞需依赖于细胞外基质的存在才能发挥功能。因此支架材料的选择具有重大意义。 目的：制备一种新型改性壳聚糖-胶原-羟基磷灰石复合支架,优化易于细胞黏附的组织工程支架材料工艺。 方法：壳聚糖与透明质酸进行交联,红外和差示扫描量热图谱检测其结构;改性壳聚糖与胶原按1∶2,1∶1和2∶1制备3种改性壳聚糖-胶原-羟基磷灰石复合支架,将复合支架与成骨细胞MC3T3-E1联合培养,CCK-8法检测增殖,绘制生长曲线。 结果与结论：透明质酸和壳聚糖以酰胺键形成交联的新化合物,孔径在50~250 μm之间,孔隙率随着胶原水平、弹性模量的增加而增加,而密度则减少;增加胶原的含量在细胞联合培养初期有利于细胞对支架的黏附和增殖,但从第10天开始,3种样品中细胞数量相差不大,均出现平台期;苏木精-伊红染色发现成骨细胞在培养初期沿着支架材料内部空隙贴壁生长,随着培养天数的增加,贴壁细胞呈集落样生长,可明显看到细胞间连接。说明透明质酸改性壳聚糖/胶原/纳米羟基磷灰石复合材料可以作为骨支架材料供成骨细胞黏附、增殖,其中胶原与壳聚糖的体积比为1∶1为较优配比。     

Osteoblast: Osteoclast co-cultures on silk fibroin, chitosan and PLLA films

This study investigates the growth of a co-culture of osteoblasts and osteoclasts on four different types of degradable biomaterials with bone tissue engineering potential. Single or co-cultures of osteoblasts and osteoclasts (used at a ratio of 1:100 osteoblast:osteoclasts) were cultured on vapour stabilised silk fibroin, methanol stabilised silk fibroin, chitosan and poly (l lactic acid) (PLLA) films for 10 days. Osteoclast differentiation was determined by tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) staining, total cell number by a picogreen DNA assay, cell morphology by scanning electron microscopy (SEM) and the material topography by atomic force microscopy (AFM). Samples were also monitored for degradation by differential scanning calorimetry (DSC) and fourier transform infrared (FTIR). Results demonstrated that vapour stabilised silk fibroin, methanol stabilised silk fibroin and chitosan all support the growth of osteoblasts and osteoclasts in both single and co-cultures. PLLA showed poor osteoclast differentiation in both single and co-cultures but supported osteoblast attachment and proliferation. Both silk fibroin materials showed sign of early degradation in the ten-day period, but very little change was seen in chitosan and PLLA samples. This study indicates that this novel co-culture approach for bone tissue engineering may be possible if scaffolds are created from silk fibroin or chitosan.     

丝蛋白应用于牙周组织工程的可行性

背景：丝蛋白是有利于表皮细胞、成纤维细胞、成骨细胞、血管内皮细胞、胶质细胞黏附和生长的一种新型生物材料。 目的：评估丝蛋白作为支架材料应用于牙周组织工程的可行性。 方法：采用组织块法培养人牙周膜细胞,将第5代细胞悬液以2×10⁷ L^-1的浓度接种到丝蛋白支架材料上复合培养,并以1%,10%,50%,100%的丝蛋白支架浸提液培养,观察人牙周膜细胞在丝蛋白上及在丝蛋白浸提液中生长状况,用MTT法测定浸提液培养人牙周膜细胞的活力。 结果与结论：扫描电镜可见人牙周膜细胞在丝蛋白支架上伸展充分,生长旺盛,不同浓度丝蛋白支架浸提液培养对人牙周膜细胞的增殖与碱性磷酸酶活性均无影响。说明丝蛋白材料具有良好的生物相容性、独特的力学性能,可作为人牙周膜细胞黏附生长的理想支架材料较好地应用于牙周组织工程中。     

复合骨碎补总黄酮的丝素蛋白/壳聚糖支架在兔关节软骨损伤中的应用研究

目的 以丝素蛋白/壳聚糖支架为载体将骨碎补总黄酮应用于兔软骨损伤局部,观察修复效果,为临床提供实验数据。方法 制备丝素蛋白/壳聚糖支架、骨碎补总黄酮缓释微球与负载骨碎补总黄酮缓释微球的丝素蛋白/壳聚糖支架,扫描电子显微镜下观察支架形貌,同时检测该支架的体外缓释能力。24只新西兰大白兔随机分3组,利用电钻在股骨滑车部位构建直径3.5 mm、深1.5 mm的软骨损伤模型,空白组软骨缺损处不植入任何材料,对照组植入单纯的丝素蛋白/壳聚糖支架,实验组植入负载骨碎补总黄酮缓释微球的丝素蛋白/壳聚糖支架,术后12周、24周行标本大体与组织学观察,RT-PCR检测修复组织Sox-9、II型胶原与聚集蛋白聚糖mRNA的表达量,Western blot检测软骨缺损部位II型胶原蛋白表达,分析软骨修复效果。结果 丝素蛋白/壳聚糖支架具有良好的三维孔隙结构,孔洞之间相互联通;制备的载药微球表面较光滑,为较规则的圆球形;载药微球均匀分散于丝素蛋白/壳聚糖支架基质中。丝素蛋白/壳聚糖支架可在体外持续稳定地释放骨碎补总黄酮,实验组软骨损伤修复效果优于对照组,对应的ICRS评分与Wakitani组织学评分高于对照组...     

Comparison of the properties of collagen–chitosan scaffolds after γ-ray irradiation and carbodiimide cross-linking

The property of collagen–chitosan porous scaffold varies according to cross-linking density and scaffold composition. This study was designed to compare the properties of collagen–chitosan porous scaffolds cross-linked with γ-irradiation and carbodiimide (CAR) for the first time. Eleven sets of collagen–chitosan scaffolds containing different concentrations of chitosan at a 5% increasing gradient were fabricated. Fourier transform infrared spectroscopy was performed to confirm the success of cross-linking in the scaffolds. The scaffold morphology was evaluated under scanning electron microscope (SEM). SEM revealed that chitosan was an indispensable material for the fabrication of γ-ray irradiation scaffold. The microstructure of γ-ray irradiation scaffold was less stable than those of alternative scaffolds. Based upon swelling ratio, porosity factor, and collagenase degradation, γ-ray irradiation scaffold was less stable than CAR and 25% proportion of chitosan scaffolds. Mechanical property determines the orientation in γ-irradiation and CAR scaffold. In vitro degradation test indicated that γ-irradiation and CAR cross-linking can elevate the scaffold biocompatibility. Compared with γ-ray irradiation, CAR cross-linked scaffold containing 25% chitosan can more significantly enhance the bio-stability and biocompatibility of collagen–chitosan scaffolds. CAR cross-linked scaffold may be the best choice for future tissue engineering.     

Chondrogenic differentiation of rat MSCs on porous scaffolds of silk fibroin/chitosan blends

Adult bone marrow derived mesenchymal stem cells are undifferentiated, multipotential cells and have the potential to differentiate into multiple lineages like bone, cartilage or fat. In this study, polyelectrolyte complex silk fibroin/chitosan blended porous scaffolds were fabricated and examined for its ability to support in vitro chondrogenesis of mesenchymal stem cells. Silk fibroin matrices provide suitable substrate for cell attachment and proliferation while chitosan are promising biomaterial for cartilage repair due to it’s structurally resemblance with glycosaminoglycans. We compared the formation of cartilaginous tissue in the silk fibroin/chitosan blended scaffolds with rat mesenchymal stem cells and cultured in vitro for 3 weeks. Additionally, pure silk fibroin scaffolds of non-mulberry silkworm, Antheraea mylitta and mulberry silkworm, Bombyx mori were also utilized for comparative studies. The constructs were analyzed for cell attachment, proliferation, differentiation, histological and immunohistochemical evaluations. Silk fibroin/chitosan blended scaffolds supported the cell attachment and proliferation as indicated by SEM observation, Confocal microscopy and metabolic activities. Alcian Blue and Safranin O histochemistry and expression of collagen II indicated the maintenance of chondrogenic phenotype in the constructs after 3 weeks of culture. Glycosaminoglycans and collagen accumulated in all the scaffolds and was highest in silk fibroin/chitosan blended scaffolds and pure silk fibroin scaffolds of A. mylitta. Chondrogenic differentiation of MSCs in the silk fibroin/chitosan and pure silk fibroin scaffolds was evident by real-time PCR analysis for cartilage-specific ECM gene markers. The results represent silk fibroin/chitosan blended 3D scaffolds as suitable scaffold for mesenchymal stem cells-based cartilage repair.     

许旺细胞在不同孔径丝素蛋白支架上的生长

背景：细胞在生物支架上的生长行为受到支架表面形貌、润湿性、孔径及孔隙率等多种因素影响。 目的：观察许旺细胞在不同孔径丝素蛋白支架上的生长情况。 方法：制备大孔径50~60 µm、小孔径10~   20 µm两种多孔丝素材料。选用许旺细胞永生化细胞R3 [33-10ras3]为种子细胞,当细胞在培养瓶底形成致密单层时即可消化细胞并进行接种实验,将许旺细胞悬液种于不同形貌的多孔丝素材料表面。复合培养1周后,扫描电镜观察许旺细胞的生长形态及增殖等情况。 结果与结论：不同孔径丝素材料的表面可见许旺细胞生长情况不一。在10~20 µm孔径材料支架上,细胞浓度较低,细胞表现为特异的双极性形态,细胞与细胞之间或平行排列,或首尾相连成细胞链;细胞与细胞之间或平行排列,或首尾相连成细胞链;在50~ 60 µm孔径丝素材料支架上,细胞浓度较高,细胞多为球形,单个分散在多孔支架表面,或呈现成团成串葡萄样聚集在孔的底部,未延展成双极性形态,只有极少量生长在孔与孔之间嵴上的细胞呈双极样。说明多孔丝素蛋白支架的孔径对许旺细胞的黏附、生长有一定的影响,许旺细胞更适合生长在孔径略大于胞体直径的支架材料上。     

Optimization and evaluation of silk fibroin-chitosan freeze-dried porous scaffolds for cartilage tissue engineering application

Silk fibroin/chitosan blend has been reported to be an attractive biomaterial that provides a 3D porous structure with controllable pore size and mechanical property suitable for tissue engineering applications. However, there is no systematic study for optimizing the ratio of silk fibroin (SF) and chitosan (CS) which seems to influence the scaffold property to a great extent. The present research, therefore, investigates the effect of blend ratio of SF and CS on scaffold property and establishes the optimum value of blend ratio. Among the various blends, the scaffolds with blend ratio of SF/CS (80:20) were found to be superior. The scaffold possesses pore size in the range 71–210 μm and porosity of 82.2 ± 1.3%. The compressive strength of the scaffold was measured as 190 ± 0.2 kPa. The cell supportive property of the scaffold in terms of cell attachment, cell viability, and proliferation was confirmed by cell culture study using mesenchymal stem cells derived from umbilical cord blood. Furthermore, the assessment of glycosaminoglycan secretion on the scaffolds indicates its potentiality toward cartilage tissue regeneration.     

Mechanical property and biological performance of electrospun silk fibroin-polycaprolactone scaffolds with aligned fibers

The mechanical strength, biocompatibility, and sterilizability of silk fibroin allow it to be a possible candidate as a natural bone regenerate material. To improve mechanical character and reinforce the cell movement induction, silk fibroin (SF)–polycaprolactone (PCL) alloy was fabricated by electrospinning techniques with a rotating collector to form aligned fibrous scaffolds and random-oriented scaffolds. The scanning electron microscope image of the scaffold and the mechanical properties of the scaffold were investigated by tensile mechanical tests, which were compared to random-oriented scaffolds. Furthermore, mesenchymal stem cells were planted on these scaffolds to investigate the biocompatibility, elongation, and cell movement in situ. Scanning electron microscopy shows that 91% fibers on the aligned fibroin scaffold were distributed between the dominant direction ±10°. With an ideal support for stem cell proliferation in vitro, the aligned fibrous scaffold induces cell elongation at a length of 236.46 ± 82 μm and distribution along the dominant fiber direction with a cell alignment angle at 6.57° ± 4.45°. Compared with random-oriented scaffolds made by artificial materials, aligned SF-PCL scaffolds could provide a moderate mesenchymal stem cell engraftment interface and speed up early stage cell movement toward the bone defect.