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.     

第1代骺板软骨细胞离心管内培养生成软骨组织的观察

目的:骺板软骨细胞聚集体离心管内培养能生成具有良好组织结构和较高含量的软骨基质特异性成分,然而应用这一技术一般均以原代软骨细胞为种子细胞。观察第1代骺板软骨细胞高数量聚集离心管培养生成软骨组织的可行性及其生物学特点,并对此技术进行初步评价。方法:实验于2006-07/2007-04在四川大学华西医院科研楼组织工程实验室完成。自4周龄新西兰大白兔骺板按三步酶消化法分离软骨细胞,行单层传代培养,取第1代细胞,以5×105个细胞/管接种于15mL离心管内,离心沉降聚集,连续培养2周。大体、倒置相差显微镜观察软骨细胞形态;光学显微镜观察软骨的组织学结构;透射电镜观察了解细胞及细胞外基质的超微结构。结果:①第1代骺板软骨细胞经离心管培养能形成软骨,随时间的延长,生成的软骨组织体积逐渐增大,到第2周时直径为1.5～2.0mm,高为0.8～1.4mm。②外周组织结构类似于骺软骨的生发层或软骨膜,由多层细胞构成,随时间的延长而减少。其中心为肥大软骨细胞,且随培养时间的延长而增多。2周时,软骨组织甲苯胺蓝染色呈强的红色异染反应,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色呈强阳性,番红"O"染色呈强阳性。③细胞核内以常染色质为主,且分布均匀,细胞周围及细胞间质结构稀疏、排列紊乱,缺乏紧密的胶原网络结构。结论:高数量第1代骺板软骨细胞聚集离心管培养能形成软骨组织,有独特的超微结构,富含软骨特异性蛋白基质。     

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     

组织工程软骨生物支架材料研究新进展

目的:软骨组织损伤后自身修复能力有限,组织工程学使得关节软骨的生物学替代物即人工软骨显示出美好的前景。软骨生物支架材料为组织工程的重要一环,探讨软骨生物支架材料的研究进展对构建人工软骨具有重大意义。资料来源:应用计算机检索PubMed数据库2003-01/2006-12有关组织工程软骨生物支架材料的文章,检索词“articular,tissue engineering,scaffold”,限定文章语言种类为English。同时计算机检索中文期刊全文数据库2003-01/2006-12期间的相关文章,检索词“软骨、组织工程,支架”,限定文章语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,选取符合研究要求的有关文章找全文。纳入标准:文章所述的内容应与组织工程软骨生物支架材料研究相关。排除标准:重复或类似的同一研究、Meta分析、综述文献。资料提炼:共收集到185篇相关文章,排除重复或类似的同一研究、综述,30篇符合研究要求。资料综合:人工软骨生物支架材料按其来源可分为:天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。①天然生物材料生物相容性、细胞黏附性好,亲水性强,但力学强度差、吸收过快,而且难以大批量生产。②人工合成高分子材料具有可控降解速度、力学强度好、易于塑形,但亲水性不够,对细胞的黏附性较弱以及有免疫反应、排斥反应等。③复合材料即将两种或两种以上具有互补特征的生物相容性可降解材料,按一定比例和方式组合,可设计出结构与性能优化的三维材料,以弥补单用人工合成或天然生物材料的缺陷,提高支架的整体性能。复合材料的制备不仅包括同一类生物材料的复合,还包括不同类别生物材料之间的交叉复合。结论:通过对支架材料进行表面修饰、采用新型构建技术以及利用天然和合成材料的各自优势联合应用,进行多材料复合,以研制出具有生物相容性好、力学适应能力强的复合材料、仿生材料、智能材料将是近年来人工软骨生物支架材料的主要研究方向。     

脱细胞猪小肠黏膜下层支架复合软骨细胞构建组织工程软骨

背景:关节软骨损伤后无论是否施加干预,都难以达到满意的修复效果.目的:观察以猪自体软骨细胞为种子细胞复合脱细胞猪小肠黏膜下层构建组织工程软骨的可行性.方法:将培养至第3代的猪膝关节软骨细胞接种于小肠黏膜下层膜上,复合培养48 h,构建细胞-载体复合物,光学显微镜、扫描电镜观察软骨细胞在小肠黏膜下层膜上的生长情况.结果与结论:苏木精-伊红染色见细胞在小肠黏膜下层基质层表面呈单层或复层生长;免疫组织化学染色结果显示软骨细胞与小肠黏膜下层表面之间形成一条连续阳性表达条带;扫描电镜见软骨细胞在支架孔隙内贴壁良好生长.     

脱细胞猪小肠黏膜下层支架复合软骨细胞构建组织工程软骨

背景：关节软骨损伤后无论是否施加干预,都难以达到满意的修复效果。目的：观察以猪自体软骨细胞为种子细胞复合脱细胞猪小肠黏膜下层构建组织工程软骨的可行性。方法：将培养至第3代的猪膝关节软骨细胞接种于小肠黏膜下层膜上,复合培养48h,构建细胞-载体复合物,光学显微镜、扫描电镜观察软骨细胞在小肠黏膜下层膜上的生长情况。结果与结论：苏木精-伊红染色见细胞在小肠黏膜下层基质层表面呈单层或复层生长;免疫组织化学染色结果显示软骨细胞与小肠黏膜下层表面之间形成一条连续阳性表达条带;扫描电镜见软骨细胞在支架孔隙内贴壁良好生长。     

聚乳酸载体在组织工程骺软骨研究中的应用

目的 了解聚乳酸是否可以用作骨骺软骨细胞的载体。方法 采用多孔聚乳酸膜片作载体，与骨骺软骨细胞共培养，通过组织学、透射电镜、扫描电镜观察细胞与载体的关系及细胞生长情况；通过凝胶渗透色谱法了解聚乳酸载体肌肉植入后分子量改变情况和局部反应。结果 代表团显微镜、组织学及电镜观察均显示细胞可以在载体上生长，并且分泌基质；聚乳酸载体植入体内后分子量逐渐减少，周围异物细胞较少。结论 首次成功地培养出了组织工程骺软骨；聚乳酸在体内可以不断降解，组织相容性较好；骨骺软骨细胞可以在载体上不断生长。     

制备软骨组织工程支架的方法

背景：软骨组织工程支架作为软骨细胞外基质的替代物,其外形和孔结构对实现其作用和功能具有非常重要的意义。 目的：回顾目前若干种常用软骨组织工程中三维多孔支架的制备方法。 方法：由第一作者检索2000至2013年PubMed数据库,ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网数据库。英文检索词为＂Cartilage tissue engineering;scaffolds;fabrication＂,中文检索词为＂软骨组织工程;制备方法;支架材料;多孔支架＂。 结果与结论：制备软骨组织工程支架的方法有相分离/冷冻干燥法、水凝胶技术、快速成型技术、静电纺丝法、溶剂浇铸/粒子沥滤法及气体发泡法等。目前研究发现,支架中孔径的大小对组织的重建有着直接的影响,孔径为100-250 μm的孔有益于骨及软骨组织的再生。通过溶液浇铸/粒子沥滤法、气体发泡法所制备的支架孔径大小在这一范围内,因此比较适合用于骨、软骨组织工程支架的构建。研究人员通常将多种方法结合起来,以期能制备出生物和力学性能方面更加仿生的组织工程多孔支架。     

新型组织工程软骨支架材料及其构建技术的改进

软骨组织损伤后自身修复能力有限，组织工程学使得关节软骨的生物学替代物即人工软骨显示出美好的前景。软骨生物支架材料为组织工程的重要一环，探讨软骨生物支架材料的研究进展对构建人工软骨具有重大意义。通过对支架材料进行表面修饰、采用新型构建技术以及利用天然和合成材料的各自优势联合应用，进行多材料复合，以研制出具有生物相容性好、力学适应能力强的复合材料、仿生材料、智能材料将是近年来人工软骨生物支架材料的主要研究方向。     

聚乳酸载体在组织工程骺软骨研究中的应用

目的了解聚乳酸是否可以用作骨骺软骨细胞的载体。方法采用多孔聚乳酸膜片作载体,与骨骺软骨细胞共培养,通过组织学、透射电镜、扫描电镜观察细胞与载体的关系及细胞生长情况;通过凝胶渗透色谱法了解聚乳酸载体肌肉植入后分子量改变情况和局部反应。结果倒置显微镜、组织学及电镜观察均显示细胞可以在载体上生长,并且分泌基质;聚乳酸载体植入体内后分子量逐渐减少,周围异物细胞较少。结论首次成功地培养出了组织工程骺软骨;聚乳酸在体内可以不断降解,组织相容性较好;骨骺软骨细胞可以在载体上不断生长。     

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。     

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。     

软骨组织工程中支架材料的文献回顾

背景：目前报道的软骨组织工程支架材料,大体分为天然高分子材料、人工合成可降解材料、天然材料与合成高分子材料复合构造的新型生物材料和纳米材料4大类。目的：总结近年来国内外关于组织工程支架材料的文献,对其进行简要综述,并探讨目前存在的问题和应用前景。方法：由第一作者应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1997-01/2011-01有关软骨组织工程支架材料的文章,英文检索词为＂natural polymer materials,synthetic materials,new biological materials,nanometer materials,scaffold materials,cartilage tissue engineering＂,中文检索词为＂天然高分子材料,人工合成材料,新型生物材料,纳米材料,支架材料,软骨组织工程＂。排除重复性研究,共保留33篇文献进行综述。结果与结论：软骨组织工程支架已由先前的单一材料逐渐向复合材料转变,其孔隙率更高、抗原性更低、组织相容性更好,软骨细胞的黏附及增殖更好。结合计算机辅助设计和三维打印快速成形技术,将生物可降解材料预制加工成精确形状,通过降解速率较慢的内支撑支架,维持材料支架的精确外形,研发具有一定机械强度、适当孔径和精确外观形状的可降解生物支架材料是未来的发展方向。     

组织工程软骨支架材料的应用选择

背景:软骨损伤后几乎不可能完全修复,近年来采用组织工程学方法构建软骨复合组织已成为软骨修复方面新的研究领域.其中支架材料在软骨修复过程中起着至关重要的作用,支架材料的选择也就影响着整个修复过程.目的:全面了解组织工程软骨支架材料的优缺点,并对其选择进行综述.方法:由第一作者于2010-11在CBM、PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)、万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn)及google学术网检索组织工程软骨支架材料方面的内容,检索时限为1990/2010,英文检索词为"cartilage,tissue engineering,scaffold materials,bone mesenchymal stem cell",中文检索词为"软骨,组织工程,支架材料,骨髓间充质干细胞",排除重复性研究.结果与结论:计算机初检得到1 185篇文献,阅读标题和摘要进行初筛,排除因研究目的与本文无关及内容重复的研究1 142篇,共保留其中的43篇进行归纳总结,最终引入文献29篇.结果提示,目前应用于组织工程的支架不论是天然的还是人工合成的,都存在一定的缺陷,如体内降解速度过快或过慢,生物相容性不佳、引起炎症等问题.最重要的是组织工程软骨支架距临床应用仍有很大差距,而未来组织工程支架材料的研究重点是改进现有材料和制备工艺,研制复合材料、仿生材料、纳米材料及改性天然材料等.     

组织工程软骨支架材料的应用选择

背景：软骨损伤后几乎不可能完全修复,近年来采用组织工程学方法构建软骨复合组织已成为软骨修复方面新的研究领域。其中支架材料在软骨修复过程中起着至关重要的作用,支架材料的选择也就影响着整个修复过程。目的：全面了解组织工程软骨支架材料的优缺点,并对其选择进行综述。方法：由第一作者于2010-11在CBM、PubMed数据库（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed）、万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn）及google学术网检索组织工程软骨支架材料方面的内容,检索时限为1990/2010,英文检索词为＂cartilage,tissue engineering,scaffold materials,bone mesenchymal stem cell＂,中文检索词为＂软骨,组织工程,支架材料,骨髓间充质干细胞＂,排除重复性研究。结果与结论：计算机初检得到1185篇文献,阅读标题和摘要进行初筛,排除因研究目的与本文无关及内容重复的研究1142篇,共保留其中的43篇进行归纳总结,最终引入文献29篇。结果提示,目前应用于组织工程的支架不论是天然的还是人工合成的,都存在一定的缺陷,如体内降解速度过快或过慢,生物相容性不佳、引起炎症等问题。最重要的是组织工程软骨支架距临床应用仍有很大差距,而未来组织工程支架材料的研究重点是改进现有材料和制备工艺,研制复合材料、仿生材料、纳米材料及改性天然材料等。     

软骨组织工程中支架材料的文献回顾

背景:目前报道的软骨组织工程支架材料,大体分为天然高分子材料、人工合成可降解材料、天然材料与合成高分子材料复合构造的新型生物材料和纳米材料4大类。目的:总结近年来国内外关于组织工程支架材料的文献,对其进行简要综述,并探讨目前存在的问题和应用前景。方法:由第一作者应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1997-01/2011-01有关软骨组织工程支架材料的文章,英文检索词为"natural polymer materials,synthetic materials,new biological materials,nanometer materials,scaffold materials,cartilage tissue engineering",中文检索词为"天然高分子材料,人工合成材料,新型生物材料,纳米材料,支架材料,软骨组织工程"。排除重复性研究,共保留33篇文献进行综述。结果与结论:软骨组织工程支架已由先前的单一材料逐渐向复合材料转变,其孔隙率更高、抗原性更低、组织相容性更好,软骨细胞的黏附及增殖更好。结合计算机辅助设计和三维打印快速成形技术,将生物可降解材料预制加工成精确形状,通过降解速率较慢的内支撑支架,维持材料支架的精确外形,研发具有一定机械强度、适当孔径和精确外观形状的可降解生物支架材料是未来的发展方向。     

Efficacy of thermoresponsive,photocrosslinkable hydrogels derived from decellularized tendon and cartilage extracellular matrix for cartilage tissue engineering

Tissue engineering using adult mesenchymal stem cells (MSCs), a promising approach for cartilage repair, is highly dependent on the nature of the matrix scaffold. Thermoresponsive, photocrosslinkable hydrogels were fabricated by functionalizing pepsin‐soluble decellularized tendon and cartilage extracellular matrices (ECM) with methacrylate groups. Methacrylated gelatin hydrogels served as controls. When seeded with human bone marrow MSCs and cultured in chondrogenic medium, methacrylated ECM hydrogels experienced less cell‐mediated contraction, as compared against non‐methacrylated ECM hydrogels. However, methacrylation slowed or diminished chondrogenic differentiation of seeded MSCs, as determined through analyses of gene expression, biochemical composition and histology. In particular, methacrylated cartilage hydrogels supported minimal due to chondrogenesis over 42 weeks, as hydrogel disintegration beginning at day 14 presumably compromised cell–matrix interactions. As compared against methacrylated gelatin hydrogels, MSCs cultured in non‐methacrylated ECM hydrogels exhibited comparable expression of chondrogenic genes (Sox9, Aggrecan and collagen type II) but increased collagen type I expression. Non‐methacrylated cartilage hydrogels did not promote chondrogenesis to a greater extent than either non‐methacrylated or methacrylated tendon hydrogels. Whereas methacrylated gelatin hydrogels supported relatively homogeneous increases in proteoglycan and collagen type II deposition throughout the construct over 42 days, ECM hydrogels possessed greater heterogeneity of staining intensity and construct morphology. These results do not support the utility of pepsin‐solubilized cartilage and tendon hydrogels for cartilage tissue engineering over methacrylated gelatin hydrogels. Methacrylation of tendon and cartilage ECM hydrogels permits thermal‐ and light‐induced polymerization but compromises chondrogenic differentiation of seeded MSCs.     

组织工程方法修复涎腺缺损

目的：近年来国内外有关组织工程方法修复涎腺缺损的研究较多，涎腺组织工程化修复重建的基础实验与临床应用均有新进展。资料来源：应用计算机检索Medline 1980—01／2004—12相关涎腺组织工程的文献，检索词“salivary gland，tissue engineering”，并限定文献语言种类为English。同时计算机检索CBM 1998-01／2004—12相关涎腺组织工程方面的文献，检索词为“涎腺，组织工程”，并限定语言种类为中文。资料选择：对资料进行初审，选取包括涎腺组织工程的文献，开始查找全文。纳入标准：①涎腺缺损与修复。②涎腺的组织工程修复方法。排除标准：①涎腺的良恶性肿瘤。②综述文献、重复研究、Meta分析类文章。资料提炼：共收集到37篇关于涎腺组织工程的文献，纳入21篇符合标准的文献，9篇文献对涎腺组织工程的方法及材料进行评价。资料综合：由于涎腺腺细胞体外培养容易，保持了生物学特征，近年来被广泛用于组织工程化人工涎腺的研究中。涎腺腺细胞为高度分化的上皮细胞，不易分离，在体外培养难以保持分化状态。目前，在许多组织内找到了具分化潜能的干细胞，而涎腺暂时未能分离出干细胞。但推测涎腺腺体内有干细胞的存在。为了获得更多的功能细胞进行细胞与材料、细胞构建组织的实际研究需要，研究者进行了涎腺种子细胞永生化的研究。通过结合免疫、化学、放射及影像学等多学科的技术发展，使人们进一步深入了解细胞结构和功能的变化关系，进而阐明材料对细胞的作用机制。结论：涎腺组织工程方法修复涎腺缺损是肯定可行的，但涎腺组织工程方法有待进一步研究。