纳米仿生组织工程血管兔腹主动脉置换术后体内演化的实验研究

目的 兔自体种子细胞构建的纳米仿生组织工程血管(nano-biomimetie tissue engineered bloodvessel,NBTEBV)移植置换兔腹主动脉,观察NBTEBV在兔体内降解和重塑演化过程,检测NBTEBV的组织相容性. 方法 6月龄新西兰大白兔20只,雌雄不限,体重2～3 kg.取兔自体种了细胞体外构建NBTEBV.取新两兰大白兔,游离.肾下腹主动脉结扎其分支,剪下长约10mm腹主动脉,采用同体种子细胞来源的NBTEBV置换兔腹主动脉,吻合口置钛夹标记.观察NBTEBV在兔体内降解及重塑演化过程:术后第12周行DSA检查及彩色多普勒检查;术后第1、4、12周,取移植血管行大体及组织学观察,并行移植血管14C标记的PLGA X射线电子能谱检测. 结果 17只兔移植NBTEBV在观察期内保持通畅,3只兔分别于术后36、72 h死于移植段腹主动脉闭寒.术后第12周DSA检查示移植血管显影良好,彩色多普勒检查示移植血管通畅,血流为层流,血流速度末见异常,无血管扩张.术后第1周移植血管腔被覆单层内皮细胞,管壁平滑肌细胞分布层次欠清晰,周围较多仿ECM夹杂未降解的黑色PLGA;术后第4周管壁平滑肌细胞分层,ECM开始形成,仿ECM成分部分降解,PLGA含量明显减少,颜色减淡;术后第12周管壁分层更清晰,ECM已形成,仿ECM成分完全降解,几乎无PLGA,血管形态近似自体血管.14C标记的PLGA射线电子能谱检测示14C能量峰值逐周递减. 结论 构建的NBTEBV有较好的手术操作性,同体移植术后具备良好组织相容性,在动物体内的自然重塑演化过程符合组织工程技术要求,电纺构建NBTEBV是可行的.     

血管内皮细胞与平滑肌细胞复合构建组织工程人工血管的实验研究

目的：构建既具有活性血管平滑肌细胞（VSMC）中膜层，又有血管内皮细胞（VEC）内皮化的复层结构组织工程血管支架材料。方法（1）将聚羟基乙俊（PGA）纤维无纺网，VSMC和胶原纤维相混合，设计构建VSMC活性的组织工程血支架材料。（2）采用酶消化法从兔主动脉中分离培养兔VEC并传代，纯化，接种于组织工程人工血管支架的内腔，体外培养，并行电镜观察。结果：构建的支架材料具有一定弹性和韧性，VEC在其内表达形成较完整内皮细胞层，且VSMC能够保持活性，生长状况良好。结论：经胶原包埋处理的PGA支架可作为组织工程化人工血管研究较理想支架材料，为组织工程方法构建具有分层结构的组织工程血管奠定实验基础     

成骨细胞、血管内皮细胞复合组织工程骨修复骨缺损的实验研究

目的采用异种骨脱细胞基质（heterogenous bone acellular matrix，HBACM）复合细胞构建组织工程骨并植入动物体内，观察其对骨缺损的修复作用。方法培养与鉴定兔成骨细胞（osteoblast，0B）、血管内皮细胞（vascular endothelial cell，VEC）以及两种细胞的混合细胞。使用猪肋骨制备HBACM，并分别与0B、VEC以及两种细胞的混合细胞共同培养制备组织工程骨。27只新西兰大白兔随机分为三组，切除兔双前肢桡骨制成骨缺损动物模型，左侧植入HBACM与各组细胞复合培养的组织工程骨，右侧植入HBACM为对照。分别于术后3、6、12周取材，观察骨折愈合情况。结果大体形态观察和X线检查表明，组织工程骨修复骨缺损的速度和程度为：联合培养细胞组〉OB组〉VEC组〉单纯HBACM组。BrdU标记细胞示踪检测结果显示：6周时，HBACM上仍可检测到体外培养的标记细胞，并可见新生软骨形成。常规组织学检查可见12周时组织工程骨与正常骨之间的髓腔再通，骨折愈合。Ⅰ型胶原免疫组化研究发现三组均表达Ⅰ型胶原，VEC组略弱。组织切片图像分析示血管面积联合培养细胞组〉VEC组〉OB组，差异有统计学意义。结论联合培养细胞作为组织工程骨种子细胞可以缩短骨折愈合时间、促进骨缺损的修复。     

组织工程血管支架材料最适孔径的研究

目的 筛选组织工程血管支架材料的最适孔径.方法 用生物可降解材料聚β羟基丁酯(PHB)作为支架材料,运用盐析方法制成实心和不同孔径的膜片;将培养的第3代血管平滑肌细胞种植于膜片上,于培养的第1、3、7、11、14天,采用倒置显微镜下观察、苏木素-伊红(HE)染色、甲苯胺蓝染色、扫描电镜检查及噻唑蓝(MTT)比色法检测查明材料上细胞附着和生长情况.结果 倒置显微镜下无法观察附着于材料上的细胞;HE和扫描电镜标本制备过程中细胞丢失多,其不能为材料提供准确的信息;甲苯胺蓝染色可快速观察材料上细胞附着情况;MTT比色法可定量测定材料上的细胞数.经比较发现150～200 μm孔径的PHB膜片上血管平滑肌细胞附着和生长最佳.结论 150～200 μm孔径的PHB膜片最适合血管平滑肌细胞的附着和生长.     

脾蒂血管束法构建工程化肝组织

目的 通过在脾蒂血管束内注射工程化肝组织凝胶,探讨一种体内植入较大尺度组织工程化肝脏的新方法.方法 2×107新生大鼠肝细胞与1ml生物蛋白胶混合构建工程化肝组织凝胶.切除SD大鼠的脾脏,并远端结扎、近端套圈后形成血管束.将凝胶注入血管束内,形成体积≥1 cm3的球形组织;同法构建肝组织凝胶植入大腿皮下作为对照.术后2周行大体观察,组织切片苏木素-伊红(HE)染色.结果 皮下组残留组织块较小,直径(1.63±0.55) mm,其内血管组织少.实验组形成了较大的组织块,直径(7.33±2.40) mm,内有大量血管形成.结论 在脾蒂血管束内构建工程化肝组织可以形成血管化的较大尺度类肝组织.     

反应器内构建组织工程血管平滑肌层的实验研究

目的 探讨生物反应器内构建组织工程血管的可行性.方法 于6个月龄犬颈总动脉血管获取平滑肌细胞,经体外培养扩增后接种于聚羟基乙酸(PGA)上,形成细胞-材料复合物,并将其置于生物反应器内培养.实验组模拟成年哺乳动物循环系统的参数予以动态力学刺激培养(搏动频率:75次/分;扩张量＜5%);对照组为静态培养,其余与实验组相同,分别于3与6周后取材检测.结果 生物反应器内培养的血管大体观察具有良好的弹性,管腔圆,色泽光亮;HE染色显示平滑肌纤维成分排列较规则,有层次感;弹力纤维染色显示弹力纤维成分较多而密;免疫组织化学检测显示为棕黄色层状排列的平滑肌纤维.对照组弹性欠佳,管腔塌陷,色泽暗淡;平滑肌纤维与弹力纤维成分较少且排列紊乱,层次感差.结论 应用生物反应器可构建具有良好结构的血管样结构的平滑肌层组织.     

纳米多孔PLLA膜对晚期内皮祖细胞行为的影响

目的 观察晚期内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPCs)在纳米多孔PLLA膜表面黏附、增殖的情况,为优化组织工程血管支架材料提供一种新途径. 方法 新西兰大白兔,体重2.5～3.0 kg,雌雄不限.取兔外周血分离和培养晚期EPCs.采用静电纺丝技术制备纳米无序纤维、有序纤维及超级有序纤维,行低温等离子体技术改性及Ⅰ型胶原表面涂覆,制备无序膜、有序膜及超级有序膜.实验分为A(单纯细胞)、B(无序膜)、C(普通膜)、D(有序膜)、E(超级有序膜)组,将原代晚期EPCs(1 × 105个/mL)复合至支架材料培养,3、5、7、9、11、13、15和17 d后MTT法检测细胞增殖能力;实验分A(无序膜)、B(普通膜)、C(有序膜)、D(超级有序膜)4组,取浓度为1× 105个/mL的第3代晚期EPCs悬液3 mL滴加至膜上,复合培养4、12和24 h后沉淀法检测细胞黏附率,1、3、7 d测定细胞增殖率,并于复合培养后4、24、72 h观察细胞形态变化. 结果 纳米PLLA纤维直径300～400 mm,孔隙率>90%.培养后3、5、7、9、11、13、15和17 d,各组A值均随培养时间延长而增高,细胞生长良好;A、B组间各时间点比较差异无统计学意义(P>0.05),培养后5～17 d,C、D、E组与A、B组间比较差异均有统计学意义(P<0.05).复合培养4h,A组黏附率高于B、C、D组,差异有统计学意义(P<0.05);12 h及24 h,B、C、D组黏附率明显高于A组,差异有统计学意义(P<0.05);各组4h与12、24h比较差异均有统计学意义(P<0.05),12h与24h比较差异无统计学意义(P>0.05).复合培养1、3和7d,B、C、D组增殖率明显高于A组,差异有统计学意义(P<0.05);B、C、D组间除培养后1 d,其余各时间点比较差异均有统计学意义(P<0.05).形态学观察示细胞在各支架膜上生长良好,A组及B组细胞生长较散在、杂乱;C、D组细胞沿纤维定向附着、伸展、增殖并分泌ECM,D组细胞结构保持更好. 结论 纳米多孔PLLA有序膜及超级有序膜支架能促进种子细胞在材料表面黏附、增殖,并能较好保持细胞形态,是一种理想的血管组织工程支架材料:晚期EPCs是一种理想的血管组织工程种子细胞.     

组织工程化复合物皮下种植的试验研究

目的 将培养扩增的兔膀胱移行上皮细胞接种到自制的兔膀胱脱细胞基质(BAM)上构建组织工程复合物,将其种植于皮下观察上皮细胞及BAM的生长分化情况.方法 取兔膀胱制备BAM片,将原代兔膀胱移行上皮细胞进行体外培养、扩增后接种到BAM片上体外培养7天后种植到皮下,分别于2周和4周取材行HE及免疫组化检测.结果 2周后取材发现复合物挛缩不明显,4周后取材发现复合物挛缩明显,瘢痕形成,条带状上皮细胞生长不明显.结论 瘢痕挛缩可能是组织供血不足造成的,移植物血管化成为组织工程化组织应用到体内必须解决的问题.     

应用生物反应器构建组织工程化血管的实验研究

目的探讨利用生物反应器体外构建具有完整结构的组织工程化血管的可行性。方法从6月龄毕格犬颈总动脉获取平滑肌细胞,颈外静脉获取内皮细胞,经体外培养扩增。然后,先将平滑肌细胞接种于聚羟基乙酸(PGA)上,形成细胞—材料复合物,将该复合物置于生物反应器内培养。模拟成年哺乳动物循环系统的参数,予以动态力学刺激(搏动频率:75次/分;扩张量<5%)。8周后,在其上接种内皮细胞,对照组不接种内皮细胞,培养5d后取材检测。结果组织学染色显示,平滑肌纤维成分排列较规则,有层次感,内皮细胞完整;对照组未见内皮细胞层结构。结论利用生物反应器可在体外构建具有完整结构的组织工程化血管。     

构建含血管结构的组织工程皮肤的研究

目的　探讨应用组织工程方法构建含有血管结构的组织工程皮肤。　方法　以新生儿脐带静脉和包皮作为细胞来源 ,用消化法获得血管内皮细胞、皮肤角朊细胞和成纤维细胞 ,用设计的组织工程皮肤培养系统构建组织工程皮肤。实验组 :真皮层含有 1∶ 1的成纤维细胞和血管内皮细胞 ,在真皮表面种植角朊细胞以形成表皮 ;对照组 :真皮层只含有成纤维细胞 ,不含血管内皮细胞 ,在真皮表面种植角朊细胞以形成表皮。 HE染色和免疫组织化学染色检测第 因子抗体 ,观察两种组织工程皮肤真皮层中血管结构的形成情况。用所构建的两种组织工程皮肤修复裸鼠的全层皮肤缺损。　结果　所构建的组织工程皮肤结构完整 ,细胞状态良好 ,实验组真皮层内含有血管样结构 ,对照组未见到血管样结构。修复裸鼠全层皮肤缺损 ,肉眼观察皮肤缺损愈合 ,染色显示移植部位有大量血管长入。　结论　构建的组织工程皮肤结构完整 ,细胞状态良好 ,真皮层中形成了微血管样结构。采用所构建的组织工程皮肤成功修复了裸鼠的皮肤缺损     

携tPA和VEGF165基因共表达质粒生物学功能研究

目的　观察组织纤溶酶原激活物(tPA)和血管内皮生长因子16 5 (VEGF16 5 )基因在血管内皮细胞(VEC)中的表达产物对VEC增殖和纤溶的影响。方法　将含有tPA和VEGF16 5的共表达质粒pBudCE4 1/tPA VEGF16 5导入VEC中,RT PCR法和Westernblot法分别从mRNA水平和蛋白质水平检测被转染VEC中的tPA和VEGF16 5表达;纤溶蛋白板法检测转基因VEC培养液的纤溶活性;用3 H胸腺嘧啶核苷掺入法( 3 H TdR)和流式细胞技术观察转基因VEC培养液对VEC和VSMC增殖的影响。结果　pBudCE4 1/tPA VEGF16 5转染VEC后,tPA和VEGF16 5分别在mRNA和蛋白质水平均有表达;转基因培养液有纤溶活性,并对VEC增殖有显著作用,而对VSMC增殖无作用。结论　pBudCE4 1/tPA VEGF16 5能在VEC表达出有生物学活性的tPA和VEGF16 5。     

构建带内支撑组织工程睾丸假体的实验研究

目的探讨以医用多孔高密度聚乙烯(high-density polyethylene,HDPE,商品名为Medpor)为内支撑,外裹聚羟基乙酸(polyglycolic acid,PGA)的支架,接种软骨细胞后,于裸鼠体内构建组织工程睾丸假体的可行性及特点。方法取新生雌性长枫杂交仔猪1只,取四肢大关节表面软骨,制备密度为5×107/ml的软骨细胞悬液。将其接种于长短半径分别为6mm和4mm的Medpor,外裹2mm PGA的支架,体外培养2周。取4周龄BALB/C裸鼠10只,随机分为两组(n=5)。实验组:采用制备的细胞-支架复合物植入裸鼠背部皮下;对照组:采用Medpor-PGA复合支架植入裸鼠皮下。8周后处死裸鼠取材,行大体观察、组织学及免疫组织化学观察。结果大体观察:实验组标本形状与体积未发生变化,色泽及弹性与正常软骨相似,软骨与Medpor接合紧密;对照组无软骨形成,外包裹纤维样组织。实验组:HE染色见软骨内存在大量成熟的软骨陷窝,无血管长入,部分PGA尚未降解完全;甲苯胺蓝染色示细胞外基质具有异染特性;藏红花染色示基质中大量蛋白聚糖沉积;型胶原免疫组织化学染色呈强阳性表达。对照组:Medpor被大量富含血管的纤维组织包裹。结论利用Medpor与PGA复合的支架,接种软骨细胞后,可于体内构建出具有预构睾丸形态且组织学良好的Medpor-软骨复合体。     

复合可降解基质膜片制备及血管内皮细胞在其吸附生长的实验研究

目的　制备几种复合可降解基质膜片 ,观察血管内皮细胞在其上的生长情况。方法　用胶原酶消化法分离牛主动脉血管内皮细胞 (VEC) ,另采用两步盐析法提取牛骨 型胶原。将交联胶原包埋处理聚羟基乙酸 (PGA)、聚乳酸 (PL A)及聚β羟基丁酸 (PHB)形成可降解基质材料膜片 ,并接种牛 VEC,采用 MTT法比较 VEC在几种可降解基质材料膜片的生长情况。结果　胶原、PGA/胶原、PL A/胶原膜质地均匀柔韧 ,固定成形 ,具有一定弹性和吸水性 ;MTT比色实验表明 VEC在胶原、PGA/胶原、PL A/胶原上均生长良好 ,优于 PHB/胶原组。尤以 PGA/胶原所形成的基质材料固定成形 ,弹性和韧性好 ,VEC在其上贴附生长良好。结论　通过生物材料与人工可降解材料有机结合 ,PGA/胶原物理性能互补 ,是组织工程再造血管较理想的基质材料之一。     

BMSCs复合胶原材料三维诱导软骨细胞的初步研究

目的 通过体外培养犬BMSCs,以胶原海绵作为支架材料,体外三维复合培养后,观察向软骨细胞定向诱导的可行性. 方法 健康家犬10只,体重10～15 kg,雌雄不拘.抽取骨髓,体外培养BMSCs,传至第3代,倒置相差显微镜观察细胞形态.实验组将第3代BMSCs以1×106/mL密度接种于胶原海绵支架材料,体外培养48 h后,将细胞材料复合物以软骨细胞定向诱导培养基进行诱导,每隔2天换液;对照组将第3代BMSCs以相同密度接种于胶原海绵支架材料,每隔2天以DMEM换液.培养后14 d,将细胞材料复合物行HE染色和免疫组织化学染色观察. 结果 倒置相差显微镜下第3代BMSCs与第2代BMSCs形态基本一致,传代初期细胞伸出伪足,呈梭形或三角形,7 d后逐渐以梭形为主,胞体饱满,细胞传代后增长速度明显加快.组织学观察实验组细胞广泛分布于支架材料孔隙内,多数细胞呈多角形或者不规则形,少数呈短梭形,细胞周围间隙可见基质成分;对照组细胞分布于支架材料孔隙内,呈梭形或圆形,核呈圆形或椭圆形,胞体较大,胞质透亮均匀,细胞核轮廓清楚,呈蓝色.免疫组织化学染色显示,实验组支架材料孔隙内的细胞胞浆可见棕黄色颗粒,细胞周围出现黄染区;对照组无表达. 结论 BMSCs接种于胶原海绵材料后,经定向软骨诱导后,可向软骨组织方向分化.     

组织工程皮肤修复全层皮肤缺损的实验研究

目的 探索由人表皮干细胞、成纤维细胞与纤维蛋白支架构建的组织工程皮肤修复全层皮肤缺损的可行性. 方法 将人全层皮肤采用胰蛋白酶消化法使表皮干细胞和真皮成纤维细胞分离后,分别在无血清培养基中行原代及传代培养.将体外扩增培养至第3、4代的表皮干细胞(5×104/mL)和真皮成纤维细胞(1×104/mL)共0.5 mL与纤维蛋白支架(0.5 mL)混合凝固构建组织工程皮肤.取4～5周龄雄性裸鼠45只,体重19.5～20.3 g,平均20.0 g,制备背部全层皮肤缺损模型.随机分为5组,每组9只,分别为空白对照组(C组),创面仅覆盖凡士林油纱,自然愈合;单纯支架组(F组),创面移植无细胞的纤维蛋白支架;表皮支架组(S组),创面移植含有表皮干细胞的纤维蛋白支架复合物;成纤维细胞支架组(Fb组),创面移植含有成纤维细胞的纤维蛋白支架复合物;组织工程皮肤组(T组),创面移植组织工程皮肤.术前及术后1、3、6、8周行全身及移植部位大体观察;移植后3、6、8周,取材行组织学、免疫组织化学及扫描电镜观察. 结果 细胞培养4周后,表皮干细胞培养皿内可见圆形细胞,在加有BrdU的培养液中培养6 d后可见BrdU染色阳性细胞;成纤维细胞培养皿内可见梭形细胞.构建的组织工程皮肤可见CK19免疫荧光染色阳性细胞、Nestin染色阳性细胞.移植后T组新生皮肤较其余各组生长快、瘢痕轻.术后6周,C、F、S、Fb及T组皮肤厚度分别为(0.460 ±0.049)、(0.480 ±0.055)、(0.540 ±0.043)、(0.510 ±0.032)及(0.60 ±0.047)mm,T组明显厚于其余各组,且差异有统计学意义(P＜0.05).术后3、6、8周,HE染色及扫描电镜示,T组新生表皮层数及真皮成纤维细胞、血管数量均多于其余各组,且T组真皮血管及胶原纤维排列均较其余各组整齐;术后3周,Ⅳ型胶原免疫组织化学染色显示,T组已形成连续的染色带,而其余各组均不连续;术后6周,CK14免疫组织化学染色显示,T组可见阳性细胞,其余各组均未见. 结论 用表皮干细胞、成纤维细胞及纤维蛋白支架构建的组织工程皮肤移植后能使创面迅速愈合,可望成为一种较理想的组织工程皮肤.     

组织工程血管模型体外构建的实验研究

目的：在体外环境下，探索构建分别含内皮细胞，平滑肌细胞及成纤维细胞的三层结构的组织工程化血管，三种细胞相互作用，相互支持，形成一个在形态和功能与正常血管近似的组织工程化血管。方法：通过用胶原分别包埋处理的三个管径大小不同，但能相互嵌套的聚羟基乙酸（PGA）管形支架，并种植人脐静脉内皮细胞，人血管平滑肌细胞，人成纤维细胞进行三维立体生长培养，观察细胞生长分化情况。采用酶消化法和组织块法分离培养人脐静脉内皮细胞，人血管平滑肌细胞，人成纤维细胞并传代，纯化，将聚羟基乙酸（PGA）无纺网用胶原溶液包埋，真空冷冻干燥，形成多孔状PGA＋胶原管型支架；接种3代－7代人脐静脉内皮细胞，人血管平滑肌细胞及人成纤维细胞与其内腔面，采用动脉旋转培养技术体外培养3周，行扫描电镜观察。结果：构建后的血管模型，层与层结构紧密，内皮细胞，平滑肌细胞及成纤维细胞分泌细胞外基质，相互进行物质交换，类似于生理条件。结论：该支架具有一定弹性和韧性，在培养液中，能较长时间保持形状。此方法的进一步应用组织工程方法构筑具有分层结构的人造血管打下基础。     

采用组织工程方法体外构建血管模型的初步实验研究

目的　探索体外构建组织工程化人工血管的可行性。方法　通过酶消化法分离牛主动脉血管内皮细胞,培养、传代,纯化。采用交联胶原包埋处理聚羟基乙酸纤维无纺网(PGA),将第3～7代血管内皮细胞接种于上述材料上,通过特制的旋转装置,缓慢动态旋转培养10天,使内皮细胞在管腔内表面附着生长,扫描电镜观察,采用6-酮-前列腺素-1α放射免疫测试药盒测定管形材料中内皮细胞释放前列环素量。结果　培养血管内皮细胞VIII因子相关抗原抗体染色呈阳性,内皮细胞在管腔内表面贴附良好,细胞之间融合成片,经10天培养,形成较完整内膜层,覆盖率为(91.2±1.5)%,前列环素生成率为（4.6±0.5）μg/cm