体外构建含细胞组织工程角膜基质的方法

目的:研究体外构建组织工程角膜基质的方法.方法:用去垢剂联合酶的方法脱细胞处理猪角膜基质,在去细胞猪角膜基质材料上接种体外培养的兔角膜基质细胞,并将兔角膜基质细胞进行PKH26荧光标记,在体外构建组织工程角膜基质.用倒置荧光显微镜;HE染色光学显微镜;扫描电镜观察.结果:利用异种去细胞角膜基质组织为支架材料而构建的组织工程角膜基质具有近似正常角膜基质的三维立体结构.结论:以去细胞猪角膜基质材料为支架,利用组织工程技术可成功的在体外构建出含细胞的组织工程角膜基质组织.     

脱细胞猪角膜基质体外支持皮肤细胞生长的实验研究

目的 探讨脱细胞猪角膜基质体外是否支持皮肤细胞的生长.方法 制备脱细胞猪角膜基质(前期实验已完成).体外培养人皮肤表皮细胞和成纤维细胞,取第3代人皮肤成纤维细胞接种在脱细胞猪角膜基质的中间基质面,培养3 d后,将材料翻转,取第3代人皮肤表皮细胞接种在材料的上皮面上,再培养10 d后,取细胞-支架复合体制作石蜡切片,HE染色后光镜下观察.结果 组织学观察显示皮肤的表皮细胞和成纤维细胞体外均可在脱细胞猪角膜基质上黏附生长.接种10 d后,皮肤表皮细胞在材料表面形成复层结构,可见角化的细胞.接种13 d可见成纤维细胞存活并在支架层间生长.结论 脱细胞猪角膜基质有良好的细胞相容性,在体外能支持皮肤细胞的生长和增生.     

异种角膜脱细胞基质和几丁糖载体构建角膜基质层的比较

目的探索异种角膜脱细胞基质和几丁糖为载体构建生物角膜组织的可行性，评价二者的结构、功能和生物相容性。方法l％TritonX-100及冷冻干燥处理获得猪角膜脱细胞基质，网状几丁糖材料制备成似角膜片状形态，将体外培养的兔角膜基质细胞种植于两种载体，体外培养2周，形成细胞载体复合物。对构建的角膜组织进行苏木精-伊红染色、扫描电镜观察；同时将两种生物材料移植到兔角膜基质囊袋内，观察其生物相容性。结果角膜基质细胞在两种载体上皆可黏附生长，并分泌细胞外基质。脱细胞基质载体内细胞形态不规则，位于胶原板层间，形成类似正常组织的角膜基质结构；细胞可在几丁糖网状纤维上黏附并包绕生长。两种载体移植到兔角膜囊袋后，脱细胞基质降解较慢，与宿主角膜组织相融性良好，未发生明显排斥及毒性反应；几丁糖载体降解较迅速，但降解产物诱导较严重的排斥反应。结论异种角膜脱细胞基质保留正常组织的胶原板层结构，并具角膜的韧性和良好的生物相容性，更适于作为体外构建生物角膜的载体，而几丁糖材料则需要在构成结构和性能等方面进一步改进．     

猪脱细胞角膜基质组织结构特点与生物相容性研究

背景构建组织工程化角膜时,载体的选择十分重要。目前有多种载体可供选用,但脱细胞角膜基质是公认的较好载体。目的观察猪脱细胞角膜基质的组织结构特点,评价其与异种角膜基质和上皮细胞的生物相容性。方法取猪角膜组织进行组织块培养,经胰蛋白酶-EDTA酶消化角膜上皮、基质、内皮细胞,支架组织于-20℃冷冻干燥后灭菌保存。猪脱细胞角膜基质石蜡切片行常规苏木精一伊红染色,光学显微镜下观察组织的形态学特征;扫描电镜下观察其组织结构特点;并对其物理特性,如抗拉性、膨胀性、含水量和透明度进行评价。将猪脱细胞角膜基质移植到兔角膜基质层内,同时与体外培养的兔角膜上皮细胞共培养4周,分析其组织和细胞生物相容性。结果经酶消化处理后猪角膜组织中未见上皮、基质和内皮细胞,其胶原纤维直径大小、排列与正常角膜组织相同,抗拉性、膨胀性、含水量和透明度等物理特性与正常猪角膜相似。猪脱细胞角膜基质行异种兔角膜基质层间移植1周时可见轻度水肿,2周后水肿基本消退,4周时透明度较好。猪脱细胞角膜基质与兔角膜基质之间贴附良好,未见炎症反应及新生血管。兔角膜上皮细胞接种于猪脱细胞角膜基质上共培养4周后CK3表达阳性。猪脱细胞角膜基质脱水前与脱水2h、4h后及正常猪角膜基质间的抗拉性、膨胀性、含水量的差异均无统计学意义（P〉0．05）,但脱水2h、4h后及正常猪角膜基质的透明度明显好于脱水前,差异均有统计学意义（P〈0．01）。结论猪脱细胞角膜基质组织结构与正常猪角膜相似,与兔角膜基质和上皮细胞具有良好的生物相容性。     

脱细胞猪角膜基质体外支持角膜上皮和基质细胞的生长

目的:探讨脱细胞猪角膜基质体外能否支持兔角膜细胞的生长。方法:体外培养兔角膜上皮细胞和基质细胞,并接种到制备的脱细胞猪角膜基质上,倒置相差显微镜和组织学观察细胞生长情况。结果:上皮细胞能在脱细胞猪角膜基质上贴附生长,10d时可形成2~3层的复层结构。基质细胞在脱细胞猪角膜基质上贴附生长后可向材料深层迁徙。结论:制备的脱细胞猪角膜基质体外可支持兔角膜上皮细胞和基质细胞的生长。     

以异种角膜脱细胞基质为载体构建角膜上皮-载体-内皮复合物的实验研究

目的探讨以异种角膜脱细胞基质为载体,体外构建生物角膜的可能性和方法。方法应用去垢剂1％TritonX-100冷冻干燥处理制备猪角膜脱细胞基质载体,在其上皮面和内皮面分别接种兔角膜上皮细胞和内皮细胞,体外培养2周。将复合物制成组织切片,在光镜下观察组织形态（HE染色）,采用免疫组织化学方法检测角膜上皮特异性细胞角蛋白3（CK3）,使用锥虫蓝联合茜素红染色观察内皮细胞,在扫描电镜下观察上皮面和内皮面的超微结构。结果体外培养生物角膜获得上皮、无细胞基质和内皮三层复合结构。4或5层复层上皮中以扁平细胞为主,胞质内特异性CK3表达阳性;内皮层为一连续的单层扁平细胞,细胞活性良好,锥虫蓝联合茜素红染色显示组织呈典型的蜂巢样镶嵌结构。扫描电镜下观察,在载体的上皮面细胞呈复层样生长,形态近似扁平与梭形之间;内皮面为多边形单层细胞,表面具有微绒毛结构。结论构建的生物角膜为上皮一脱细胞基质载体一内皮复合物,初具角膜的雏形结构。异种角膜脱细胞基质提供了良好的细胞生长界面,有望成为体外构建角膜的载体材料。     

异种脱细胞角膜基质材料的生物相容性研究

目的：研究脱细胞猪角膜基质材料在角膜组织中的生物相容性,为组织工程角膜的构建寻找一种良好的支架材料。方法：将用去垢剂联合酶的方法脱细胞处理的猪角膜基质材料植入兔角膜基质囊袋中,进行裂隙灯观察并照相。不同时间取材HE染色,进行光镜检查。结果：脱细胞猪角膜基质材料植入兔角膜基质囊袋,观察4mo,生物相容性良好,材料逐渐降解吸收。结论：脱细胞猪角膜基质材料植入兔角膜中无炎症、无免疫排斥反应,生物相容性好,可作为组织工程角膜的支架材料。     

脱细胞角膜基质为支架构建组织工程角膜上皮组织的实验研究

目的 比较氯化钠(NaCl)-十二烷基硫酸钠(SDS)-胰蛋白酶与分散酶(Dispase)-聚乙二醇辛基苯基醚(Triton-X-100)两种角膜组织脱细胞方法的效果,探讨以脱细胞角膜基质为支架构建组织工程化角膜上皮组织的可行性.方法 实验研究.采用完全随机化设计的方法,分别用NaCl-SDS-胰蛋白酶和Dispase-Triton-X-100处理兔角膜组织,使用裂隙灯显微镜、光学显微镜及透射电镜观察经两种方法处理后的角膜基质特性和脱细胞效果.以兔角膜缘上皮细胞为种子细胞,Dispase-Triton-X-100处理的猪角膜前弹力层与基质为支架,体外重建兔角膜上皮细胞层,并进行形态学、组织病理学及免疫组织化学检测.结果 两种方法处理过的兔角膜基质大体形态相似,灰白色不透明,水肿明显,质地柔软.组织病理学和超微形态学观察显示两种方法处理的兔角膜基质胶原排列规整,NaCl-SDS-胰蛋白酶处理的角膜组织残留了部分基质细胞碎片,而Dispase-Triton-X-100处理的角膜组织未见基质细胞碎片.兔角膜缘上皮组织块接种于脱细胞猪角膜前弹力层与基质上,24 h角膜上皮细胞开始游出,3～4 d融合呈片状,7～8 d形成单细胞层.组织工程化角膜上皮细胞表达CK3.结论 Dispase-Triton-X-100处理方法的角膜组织脱细胞效果良好.以脱细胞猪角膜前弹力层与基质为支架.可在体外构建组织工程化兔角膜上皮组织.     

脱细胞猪角膜基质的生物相容性与组织工程化兔角膜上皮移植的研究

目的 探讨脱细胞猪角膜基质的生物相容性,评价组织工程化角膜上皮组织作供体的可行性,观察支架材料的细胞化情况和种子细胞的存活情况.方法 实验研究.采用完全随机化设计的方法,用Dispase-Triton-X-100处理猪角膜基质,脱去角膜细胞;以角膜基质囊袋内植入的方法,观察异种角膜基质植入后的生物相容性,A组:脱细胞猪角膜基质,B组:新鲜猪角膜基质,C组:空白对照组.以组织工程化雄性角膜上皮组织为供体,同种雌性为受体,作板层角膜移植,观察角膜的混浊、水肿、新生血管等情况;组织病理学和免疫组化方法检测支架材料的细胞化情况,Y染色体性别决定基因(SRY)-聚合酶链反应(PCR)方法追踪种子细胞的存活情况.结果 猪角膜基质植入兔角膜囊袋后,角膜逐渐恢复透明,排斥反应指数＜6,组织病理学观察角膜结构完整,胶原纤维平行排列,少许细胞长入脱细胞猪角膜基质边缘,各组免疫组化检测未见CIM+、CD8+T淋巴细胞浸润.组织工程化角膜上皮作异体板层角膜移植后,3～4 d上皮光滑,10～20 d变为透明;15 d时角膜上皮、基质、内皮完整,上皮细胞约4或5层结构,少许基质细胞长入支架,1个月时可见角膜上皮细胞约7或8层细胞,基质纤维排列规则,多量细胞长入脱细胞角膜基质.上皮细胞表达CK3,支架内新生细胞表达波形蛋白.SRY-PCR结果显示种子细胞可以在受体内长期存活.结论 脱细胞猪角膜基质生物相容性良好,组织工程化角膜上皮可作为板层角膜移植的供体,脱细胞猪角膜基质细胞化良好,种子细胞可以在受体内长期存活.     

复合自体脂肪干细胞的脱细胞猪角膜基质移植治疗兔角膜碱烧伤

目的:研究复合脂肪干细胞的脱细胞猪角膜基质对碱烧伤角膜的治疗效果。方法:制备晾干的脱细胞猪角膜基质,取第3代体外培养的兔自体脂肪干细胞,体外种植到脱细胞猪角膜基质上,培养3d后用于板层角膜移植。结果:板层角膜移植2mo后,术眼角膜基本恢复透明,未发生排斥反应,新生血管较少,3mo后新生血管基本消退。结论:复合自体脂肪干细胞的脱细胞猪角膜基质对兔碱烧伤角膜具有良好的修复能力。     

体外构建组织工程角膜的研究进展

角膜移植是目前治疗角膜盲最有效的方法,但角膜供体材料不足及角膜移植术后的免疫排斥反应限制了角膜移植的临床应用.构建具有良好生物相容性和正常生物学功能的组织工程角膜替代物是解决当前角膜供体不足最为有效的方法.近些年来,随着生物材料、细胞培养及组织工程技术的发展,组织工程角膜在支架材料、种子细胞及组织的三维构建等方面都取得了较大进展,部分组织工程产品及技术也已经应用于临床.人们有望通过组织工程技术构建出具有良好机械强度、透光性及生物相容性的组织工程角膜,真正解决临床上角膜供体缺乏及移植术后免疫排斥等问题.羊膜、脱细胞猪角膜基质、胶原、丝素蛋白及壳聚糖等是目前较常用的支架材料.组织工程角膜较常用的种子细胞主要有永生化和原代培养的角膜细胞、胚胎干细胞及成体多能干细胞.本文就组织工程角膜的支架材料、种子细胞及三维构建进行综述.     

Reconstruction of corneal stroma with decellularized porcine xenografts in a rabbit model

Purpose: To evaluate the potential use of decellularized porcine stromal matrix (PSM) for reconstruction of corneal stroma in a rabbit model. Methods: Ten chinchilla bastard rabbit corneas were exposed to a circular half‐thickness keratotomy with a 3.0 mm diameter at the central cornea. Porcine corneas were decellularized using hypotonic tris buffer, ethylene diamine tetra‐acetic acid (EDTA, 0.1%), aprotinin (10 K IU/ml) and 0.3% sodium dodecyl sulphate (SDS). The 3.0 mm in diameter decellularized corneal stromal xenograft was inserted into the pocket, and the incision was closed with four 10.0 nylon sutures. Clinical photographs were taken at day 1, day 7, day 30 and on a monthly basis for up to 6 months after transplantation. Six months after surgery, the rabbits were killed and eyes were enucleated. Haematoxylin–eosin (HE) and 4,6‐diamidino‐2‐phenylindole (DAPI) staining were performed to confirm the complete removal of the corneal cells after decellularization of porcine corneas and repopulation with rabbit cells. Alcian blue staining was performed for analysing the structure of the extracellular matrix (ECM). Results: Efficient elimination of porcine cells was achieved by our decellularization protocol and confirmed via HE and DAPI stainings. Moreover, the major histoarchitectural ECM structure had been maintained as visualized by the alcian blue stain. Finally, the PSM was biocompatible with the host’s epithelium evidenced as a regrowth covering the exposed xenograft. Conclusions: This novel technique of tissue engineering may provide one of many solutions to addressing anterior corneal pathological conditions in the face of a shortage of human corneal material.     

组织工程角膜三维构建的实验研究

目的以人胚胎干细胞（hESC）诱导细胞为种子细胞,以脱细胞猪角膜基质（APCM）为支架三维构建生物工程角膜,以期用于穿透性角膜移植,解决角膜供体极度匮乏的难题。方法实验研究。无菌条件下将新鲜猪角膜组织置于0.5% SDS溶液中4 ℃脱细胞 24 h,获取APCM。将hESCs与人角膜基质细胞通过Transwell共培养5 d,获取眼周间充质干细胞（POMPs）,再于人晶状体上皮细胞源性条件培养基继续培养14 d获取角膜内皮样细胞并进行鉴定和筛选纯化。将纯化后扩增的角膜内皮样细胞接种于APCM构建角膜内皮植片,并移植入角膜内皮功能失代偿动物模型进行泵功能评估;采用人角膜缘干细胞（LSCs）来源的条件培养基培养hESCs 12 d,诱导其分化人角膜上皮样细胞并筛选鉴定,将其与APCM构建的角膜上皮植片移植于LSC失代偿动物模型的角膜缘,观察其眼表修复能力。结果诱导的人角膜内皮样细胞表达内皮细胞相关标记物vimentin、N-cadherin、Na+/K+ATP酶和ZO-1。构建的角膜内皮植片能够促使角膜内皮功能失代偿动物的角膜逐渐恢复透明。构建的角膜上皮细胞植片具有4～5层细胞复层结构,类似于正常角膜上皮,且能够一定程度上修复LSC失代偿动物模型眼表。结论采用hESCs诱导分化来源的细胞与APCM构建的人角膜内皮植片和人角膜上皮植片具有类似于正常角膜的功能,为全层生物角膜的构建提供了良好的实验和理论基础,具有良好的临床应用前景。     

In vitro tissue engineering of lamellar cornea using human amniotic epithelial cells and rabbit cornea stroma

AIM:To reconstruct the lamellar cornea using human amniotic epithelial (HAE) cells and rabbit cornea stroma in vitro using tissue engineering technology.METHODS: Human amnia taken from uncomplicated caesarean sections were digested by collagenase to obtain HAE cells, and the cells were cultured to proliferate. Rabbit corneal epithelial cells were removed by n-heptanol to make lamellar matrix sheets. The second passage of HAE cells were cultured on the corneal stroma sheets for 1 or 2 days, then transferred to an air-liquid interface environment to culture for 2 weeks. Tissue engineered lamellar cornea (TELC) morphology was observed by Hematoxylin-eosin (HE) staining; its ultrastructure was observed by transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM); corneal epithelial cell-specific keratin 3 and keratin 12 were detected with immunofluorescence microscopy.RESULTS:HAE cells grew on the rabbit corneal stroma, forming a monolayer after 1-2 days. About 4-5 layers of epithelial cells developed after 2 weeks of air-liquid interface cultivation, a result similar to normal corneal epithelium. Rabbit corneal stromal cells were significantly reduced after one week, then almost completely disappeared after 2 weeks. TEM showed desmosomes between the epithelial cells; hemidesmosomes formed between the epithelial cells and the basement membrane. SEM revealed that the HAE cells which grew on the lamellar cornea had abundant microvilli. The tissue-engineered cornea expressed keratin 3 and keratin 12, as detected by immunofluorescence assay.CONCLUSION: Functional tissue-engineered lamellar corneal grafts can be constructed in vitro using HAE cells and rabbit corneal stroma.     

异种角膜脱细胞基质为供体进行角膜前板层移植的初步研究

目的探讨以异种猪角膜脱细胞基质为供体植片,分析兔角膜进行前板层移植后的生物相容性：设计实验研究。研究对象新西兰白兔。方法应用1％TritonX-100及冷冻干燥处理制备猪角膜脱细胞基质载体,切取1／3厚度前板层作为供体角膜植片,对兔眼角膜前板层切除后进行移植,同时以新鲜猪角膜板层为供体对兔进行前板层移植作对照。通过术后角膜透明度、组织结构观察,评价猪角膜脱细胞基质的生物相容性及植片转归的情况。主要指标角膜透明度和组织学HE染色。结果制备的猪角膜脱细胞基质植片作前板层移植到兔眼后,未见明显的新生血管、炎症反应、角膜坏死等排斥现象,观察期内植片较透明;脱细胞基质表面上皮化良好,植片基质板层与植床逐渐融合,植片内有宿主细胞迁入生长,板层结构与正常角膜相似。结论猪角膜脱细胞基质具有良好的生物相容性、安全性和低抗原性,有望成为角膜板层移植的供体材料。     

组织工程角膜基质的体外构建及移植的实验研究

目的探讨利用组织工程技术体外构建角膜基质进行板层角膜移植的可行性和有效性。方法将猪角膜基质去细胞处理后制备成组织工程角膜基质载体;取幼兔角膜基质细胞体外培养,将其种植在载体上,体外构建成组织工程角膜基质,用PKH26荧光标记兔角膜基质细胞示踪角膜基质的构建;将16只兔的角膜基质内植入壳聚糖膜使之形成无菌性角膜溃疡,随机从16只兔中选8只,进行组织工程角膜基质移植;另外8只作为对照组,进行新鲜的同种异体兔板层角膜移植。术后对角膜进行裂隙灯、光学显微镜、透射电镜观察。结果体外构建的组织工程角膜的基质细胞具有活性,其结构与正常角膜基质相近。移植治疗无菌性角膜溃疡术后,1~2周有新生血管侵入组织工程角膜基质植片边缘,植片为灰白色半透明状;3~4周随着新生血管减退,组织工程角膜基质植片局部开始透明变薄;术后8~10周角膜溃疡完全修复,角膜恢复透明性,角膜神经可再生;观察最长达10月,角膜仍保持透明,无免疫排斥发生,与对照组疗效相同。结论体外构建的组织工程角膜基质无免疫原性、具有良好的生物相容性,可作为临床治疗角膜溃疡的移植材料。     

组织工程化角膜支架的研究进展

近20年来,应用组织工程技术构建角膜组织——组织工程化角膜的构建取得了较大的进展。然而,能够广泛应用于临床的组织工程化角膜的构建仍不够完善。组织工程化角膜支架是构建组织工程化角膜的重要组成部分之一。探寻生物相容性好、可降解并具有足够生物力学强度的支架材料是组织工程化角膜研究领域亟待解决的课题。就组织工程化角膜支架的发展历程进行概括总结,评价不同支架材料的优缺点,拓展理想支架材料的研发视野,为可广泛用于临床的组织工程化角膜的研制提供信息。     

Decellularization of porcine corneas and repopulation with human corneal cells for tissue‐engineered xenografts

Purpose: To evaluate the potential use of decellularized porcine corneas (DPCs) as a carrier matrix for cultivating human corneal cells in tissue engineering. Methods: Corneal cells were isolated from human corneoscleral rims. Porcine corneas were decellularized using hypotonic tris buffer, ethylene diamine tetra‐acetic acid (EDTA, 0.1%), aprotinin (10 KIU/ml) and 0.3% sodium dodecyl sulphate. Haematoxylin–eosin (HE) and 4,6‐diamidino‐2‐phenylindole (DAPI) staining were performed to confirm removal of the corneal cells. Quantitative analysis was performed to determine levels of desoxyribonucleic acid (DNA) using DNA Purification Kit (Fermentas, St. Leon‐Rot, Germany). Alcian blue staining was carried out to analyse the structure of the extracellular matrix (ECM). Corneal stromal cells were injected into the DPCs; limbal corneal epithelial cells and corneal endothelial cells were seeded onto the anterior and posterior surfaces of the DPCs, respectively. Evaluation was undertaken at days 14 and 30. The phenotypical properties of the cultivated corneal cells were investigated using Immunolocalization of type I collagen, keratocan, lumican, cytokeratin 3 (AE5) and type VIII collagen. Results: Haematoxylin–eosin and DAPI staining showed efficient elimination of porcine corneal cells, whereas alcian blue confirmed gross preservation of the ECM. The quantitative analysis of the DNA content showed a significant reduction (mean before decellularization: 75.45 ± 13.71 ng/mg; mean after decellularization: 9.87 ± 2.04 ng/mg, p < 0.001). All three types of corneal cells were efficiently cultured and expanded on the DPCs. Conclusions: Decellularized porcine corneas might serve as a potential scaffold for tissue engineering of the cornea, possibly providing xenogenic substrate for corneal transplantation.