壳聚糖在软骨组织工程的应用

软骨组织工程的出现 ,为解决软骨修复这个临床难题提供了新的方案 ,然而目前软骨组织工程的热点在于寻找一种合适的生物载体材料。壳聚糖 (chitosan) ,一种人工合成的多聚糖材料 ,具有良好的生物相容性、可降解性和生物活性 ,可作为细胞三维生长支架 ,维持种子细胞新陈代谢和生长表型。本文将就壳聚糖的理化特性、生物活性和在软骨组织工程方面应用的状况及前景作一综述。     

壳聚糖及其衍生物在软骨组织工程中的应用

背景：作为生物型支架,壳聚糖因其独特的多孔三维结构、易于改性的特征及良好的生物相容性成为了软骨组织工程支架材料的研究热点。 目的：就壳聚糖及其衍生物的设计、改性及在软骨组织工程中的应用作一综述。 方法：应用计算机检索PubMed数据库和CNKI数据库,中文关键词为“壳聚糖,壳聚糖衍生物,支架材料,组织工程,软骨组织”,英文检索词为“chitosan;chitosan derivatives;scaffold;tissue engineering;cartilage”,检索文献时间范围为1990年1月至2015年1月。 结果与结论：壳聚糖是一种天然的生物多糖,通过化学改性、共混改性等方法可以改变壳聚糖的溶解度、机械强度、生物活性甚至生物降解性等自身特性,从而制成更为合适的生物支架材料。进一步研究表明,将壳聚糖与种子细胞进行共同体外培养可以获得正常形态的软骨细胞并能合成特异性的细胞外基质成分,在动物体内,壳聚糖支架与种子细胞所构建的组织工程软骨能够修复软骨损伤,形成与周围正常软骨相似的组织。壳聚糖及其衍生物支架材料在软骨组织工程中有较为广阔的研究前景。  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     

两种软骨组织工程新型复合支架材料初步研究

目的 利用聚谷氨酸苄酯-co-聚谷氨酸(PBLG-co-PGA)改性2种常规的生物可降解材料(胶原与壳聚糖),比较其性能及生物相容性,探索其用于软骨组织工程的可行性.方法 用PBLG-co-PGA改性胶原和壳聚糖,对改性前后的材料进行接触角、体外降解性能、拉伸强度、细胞黏附率及细胞相容性等性能的检测和比较.结果 随PBLG-co-PGA含量的增加,PBLG-co-PGA/胶原、PBLG-co-PGA/壳聚糖复合材料的降解速度减慢,接触角逐渐减小,PBLG-co-PGA/胶原复合材料的拉伸强度增加.选用PBLG-co-PGA质量分数为30％的复合材料,以兔软骨细胞进行细胞黏附率和细胞相容性实验,与无PBLG-co-PGA的单纯胶原或单纯壳聚糖材料比较,细胞黏附率差异无统计学意义(P＞0.05);但兔软骨细胞在PBLG-co-PGA/壳聚糖复合材料上生长增殖优于其他3种材料(P＜0.05).结论 经PBLG-co-PGA改性后的壳聚糖和胶原材料,可以调节材料的降解速度,改善壳聚糖亲水性,增加胶原拉伸强度,并且有良好的细胞相容性.其中PBLG-co-PGA/壳聚糖复合材料具有更好的促细胞增殖特性,可以作为一种新的组织工程软骨支架材料.     

工程软骨支架的临床应用研究进展

移植工程软骨修复软骨损伤是目前较为理想的治疗方法,构建工程软骨需要种子细胞和支架材料,支架材料的性能对工程软骨的生物特性有重要影响.讨论支架材料的研究进展,比较不同支架材料的工程软骨的临床应用结果,对进一步改善工程软骨的生物学性能有重要意义.结合近年来工程软骨支架的研究和临床应用情况作一综述和展望.     

在软骨修复中应用石墨烯及其衍生物相关复合材料的作用及机制

文题释义： 石墨烯：石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有较好的稳定性、导电性、导热性及机械强度，已在生物医学及组织工程学广泛应用。石墨烯及石墨烯衍生物如氧化石墨烯和还原氧化石墨烯等，通过不同的方法与其他材料以物理或化学方式结合的人工复合材料。 石墨烯相材料对软骨的影响：石墨烯相关材料具有良好的生物相容性，其有一定细胞毒性，但并不影响软骨细胞的生长，甚至能促进干细胞向软骨分化和软骨细胞增殖。另外，由于石墨烯良好的机械强度和导电性，其可能成为软骨的替代材料。 背景：石墨烯相关材料具有良好的生物相容性并且能影响软骨的修复，同时因其优异的机械强度及导电性使它有望成为软骨代替材料，已在组织工程学中广泛应用。 目的：综述石墨烯的一般性质、生物相容性及在软骨组织工程、软骨修复中的应用。 方法：应用计算机检索CNKI数据库、PubMed数据库2000年1月至2019年1月发表的相关文献，中英文检索词分别为“石墨烯，组织工程，生物相容性，软骨；graphene，tissue engineering，biocompatibility，cartilage”。通过阅读文题和摘要进行初步筛选，排除与文章主题不相关的文献，根据纳入标准和排除标准，最终纳入67篇文献进行结果分析。 结果与结论：最终纳入文献67篇。①石墨烯具有良好的生物相容性，对原核细胞和真核细胞有较小的细胞毒性，但通过化学修饰或表面改性能使其毒性进一步减小以至于不会影响细胞的生长；②石墨烯及其衍生物能够促进人骨髓间充质干细胞的生长和成软骨分化，还能促进软骨细胞的增殖与成熟，加快软骨缺损的修复；③石墨烯由于其机械强度、导电性，能复合出仿生软骨材料，适用于软骨组织工程；④石墨烯存在各种未解决的问题和挑战，但石墨烯相关材料的潜力可能为未来组织工程研究的突破铺平了道路。 ORCID:0000-0002-6328-0295(汤井沣) 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     

关节软骨组织工程的研究进展

介绍了关节软骨组织工程中种子细胞、支架材料的研究现状以及生长因子在关节软骨组织工程中的应用进展，阐明了随着对细胞行为、支架材料特性、细胞与材料的组合构建研究的深入，组织工程在关节软骨修复方面应用前景十分广阔。     

运动性关节软骨缺损支架材料的选择及其生物相容性

背景：骨软骨支架是用于承载细胞,供细胞黏附、生长、增殖、分化的载体。 目的：总结运动性关节软骨缺损支架材料的应用进展及其生物替代材料的生物相容性。 方法：以“关节软骨,生物材料,工程软骨,支架材料,生物相容性”为中文关键词,以“ tissue enginneering ,articular cartilage,scaffold material”为英文关键词,采用计算机检索维普数据库、PubMed数据库1993-01/2010-11相关文章。纳入与有关修复关节软骨损伤、生物材料、支架材料、生物相容性等相关的文章。以20篇文献为重点对运动性关节软骨缺损修复用的生物材料的生物相容性进行了讨论。 结果与结论：天然软骨支架材料因其具有细胞识别信号,故生物相容性好,细胞黏附率高,但力学性能较差。有些人工合成材料生物相容性不理想、亲水性差、对细胞吸附不足,人工合成高分子聚合物生物相容性良好。复合支架利用不同生物材料的优点克制材料的局限性制备理想的复合支架,其混合比例、混合技术还有待进一步研究。目前尚无一种材料完全满足组织工程的要,通过材料制备技术的改进或将几种不同材料的复合,材料的性能会不断的提高。     

骨软骨组织工程支架的研究现状及发展趋势

目前,随着骨软骨组织工程的发展,为临床上骨软骨缺损的修复带来了新希望。应用自体细胞、支架、生长因子可以修复骨、软骨的缺损;选取具有生物相容性和可吸收性的复合支架可为细胞提供暂时的支持、黏附、生长环境,促进骨软骨缺损的修复。就骨软骨组织工程支架的分类、特性、应用以及存在的问题和发展趋势作一综述。     

组织工程技术及生物材料修复运动性关节软骨损伤

目的：总结组织工程技术及生物材料在防治运动性关节软骨损伤中的应用特点。 方法：以“关节软骨,组织工程技术,生物材料”为中文关键词,以“tissue enginneering, articular cartilage, scaffold material”为英文关键词,采用计算机检索Pubmed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及维普数据库(http://www.cqvip.com/)1993-01/2010-10的相关文章,排除重复研究或Meta分析类文章。以23篇文献为主,重点对修复运动性关节软骨损伤种子细胞、支架材料、细胞因子及其性能进行讨论。 结果：计算机初检得到104篇文献,根据纳入排除标准,对组织工程软骨的种子细胞、生物支架材料以及用于组织工程中的细胞因子进行总结与分析。种子细胞是制约组织工程软骨进一步临床应用的首要因素,目前常采用的种子细胞有软骨细胞、骨髓基质干细胞和胚胎干细胞等;生物支架材料包括天然材料和人工合成可降解聚合物等;用于软骨组织工程的生长因子主要包括转化生长因子、骨形成蛋白、成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子等。 结论：迄今为止,无论是工程软骨的种子细胞、支架材料、培养环境等还没有任何一种材料被认为最理想,寻求一种具有良好性能的组织工程化关节软骨是未来研究的重点。但目前很多研究仍处于实验阶段,还有一些问题有待于解决,特别是组织工程细胞支架材料植入体内后,材料的降解与细胞功能发挥是否同步,会不会产生遗传物质改变、基因表达或基因突变等问题,将其应用于临床更需要相关学者专家不断的实践和探索。     

聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架与兔软骨细胞的相容性

背景：传统的支架材料存在疏水性强,材料表面缺乏细胞表面受体特异结合的生物活性分子,材料的酸性降解产物易引发无菌性炎性反应等不足。根据仿生原理及软骨真实结构和构成来选择和制备组织工程软骨支架能够获得理想效果。 目的：制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架,评价其与兔膝关节软骨细胞的生物相容性,探讨其应用于关节软骨组织工程的可行性。 方法：采用二次相分离技术制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石复合支架,将第3代新西兰兔软骨细胞接种至复合支架材料上复合培养,倒置相差显微镜下观察细胞生长情况。细胞-支架复合物在24孔板中培养5 d以后,将其植入裸鼠皮下8周。 结果与结论：聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架材料经化学合成后,具有合适的三维多孔结构,孔隙率为90%,孔径300~450 μm;植入裸鼠皮下8周后Ⅱ型胶原免疫组织化学染色和甲苯胺蓝染色显示细胞-支架复合物中的软骨细胞可以像天然软骨一样分泌黏多糖和Ⅱ型胶原。提示生物材料聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石对于兔软骨细胞有良好的生物相容性,可作为生物组织工程支架。     

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     

以交联透明质酸钠为支架体外构建组织工程软骨

背景：采用组织工程技术再生和重建软骨是目前修复软骨组织缺损效果最好、最有应用前景的方法。 目的：以体外培养的软骨细胞和交联透明质酸钠为支架材料,开发一套体外构建组织工程软骨的完整方案。 方法：分离新西兰兔膝关节软骨细胞,制成细胞悬液滴加于交联透明质酸钠支架上,体外复合培养21 d,提取RNA进行RT-PCR检测,制备冰冻切片进行显微观察和免疫组织化学观察。 结果与结论：软骨细胞接种于交联透明质酸钠支架材料后,可贴附于支架上生长,并且大量细胞聚集成团,在支架材料的纤维间隙中生长或呈单层细胞附着于支架材料纤维。细胞-支架复合物表达软骨组织特异性蛋白聚糖基因和Ⅱ型胶原α1基因,以及软骨组织特异性蛋白Ⅱ型胶原蛋白,可维持软骨细胞表型。表明培养的细胞-支架复合物在体外培养可形成软骨细胞外基质,有望获得组织工程软骨组织。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;组织工程全文链接：     

软骨组织工程种子细胞及预防其老化的研究进展

软骨组织的修复和再生能力较弱，加之软骨种子细胞易于老化，这些因素限制着软骨组织工程在临床的应用。本就近年来有关软骨组织工程种子细胞的建立及延缓和预防软骨种子细胞老化的研究进展和前景作一综述。     

软骨组织工程学方法修复关节软骨缺损

背景：关节软骨缺损在临床上十分常见,随着分子生物学和组织工程学等学科的不断发展,为关节软骨缺损的修复提供了大量新的方法和思路,利用软骨组织工程学方法修复关节软骨缺损成为目前骨科领域研究的热点。 目的：总结并讨论目前软骨组织工程学方法修复关节软骨缺损的研究现状,综述应用软骨组织工程学方法修复关节软骨缺损的研究进展。 方法：由第一作者应用计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI：2000/2010)和Medline(1990/2010)数据库中的相关文章,检索词分别为“关节软骨缺损,软骨组织工程”和“articular cartilage defects (ACD),cartilage tissue engineering”,语言分别设定为中文和英文。共检索得文章786篇,从中选取相关文章44篇,从软骨组织工程学方法修复关节软骨缺损过程中的种子细胞、支架材料和生物因子3个具体方面的研究进展进行归纳及总结。 结果与结论：支架、种子细胞和可调控细胞生长、增殖及分化的生物因子是软骨组织工程的3大要素。软骨组织工程方法主要包括利用体外培养、扩增后的种子细胞,将其种植于支架材料中,在相关调节因素的作用下形成组织工程化软骨,此方法已成为目前治疗关节软骨缺损的重要方法之一,并取得不错的疗效,但迄今为止尚未出现一种法被广泛认可的治疗方案。利用不同新型复合支架材料如修复治疗关节软骨缺损将成为今后研究的主要方向。     

骨、软骨组织工程种子细胞及其免疫学相关研究进展

近年来,细胞生物与生物材料学的迅速发展加快了骨、软骨组织工程的研究.骨、软骨组织工程的系列研究中,种子细胞是骨、软骨组织工程研究的核心内容.本文就骨、软骨组织工程的种子细胞成骨细胞、软骨细胞、骨髓基质细胞、间充质干细胞、胚胎干细胞及其免疫学相关研究进展作一讨论.     

胶原-壳聚糖/bFGF培养人成纤维细胞生物特性研究

目的：研究一种适于人成纤雏细胞生长的组织工程支架材料，确定碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的用量。材料与方法：采用胶原与壳聚糖整合bFGF做为人成纤维细胞生长的支架材料，用体外细胞培养法确定胶原与壳聚糖在材料中的配比，用体外细胞相容性直观法观察材料与人成纤维细胞的相容性。结果：选择出了胶原与壳聚糖在材料中较佳的配比，确定了bFGF在材料中的用量范围．人成纤维细胞在胶碌一壳聚糖／bFGF膜持续生长繁殖，具有生物降解性。材料与细胞呈低毒性反应。结论：胶原—壳聚糖／bFGF可做为组织工程的支架材料。     

自体、异体骨软骨移植及组织工程材料修复的关节软骨损伤

背景：关节软骨损伤的修复已成为近年来医学基础研究的一个重要领域。由于关节软骨损伤后不易修复,决定了关节软骨损伤的修复是热点中的难点。目的：概述能够对关节软骨损伤进行修复和功能重建的生物材料,为选择理想的组织工程支架材料提供一种理论上的选择。方法：由第一作者通过计算机检索1989到2014年PubMed数据库和中国知网数据库。英文检索词为“articular cartilage injury,bone graft,tissue engineering scaffold materials”,中文检索词为“关节软骨损伤、骨移植、组织工程支架材料”。检索近年来关于关节软骨的结构和功能、不同关节软骨损伤修复材料的选择及修复过程中影响因素等方面的相关文献,针对目前软骨损伤修复材料的应用作一个较系统的回顾及总结,分别对软骨修复材料各自优缺点进行综合评述,从材料学的视角介绍了几种软骨修复材料在软骨组织工程支架中的应用情况,在此基础上对临床软骨损伤修复提供一种理论上的选择。结果与结论：常用的软骨修复材料包括自体、异体骨软骨移植材料,胶原、透明质酸钠和壳聚糖等天然高分子材料。自体、异体骨软骨移植的修复方法只能暂时的缓解疼痛,修复组织容易发生退变,都不能成功修复损伤软骨,与这些已经投入临床的技术相比,尚处在实验研究阶段的组织工程学技术的临床研究仍在不断进行,在众多关节软骨修复材料中,无论是自体移植材料还是组织工程支架材料其生物力学性能各有不同,且目前还无法再造与天然生成的软骨具有相同力学性能的软骨组织。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

基底膜基质/壳聚糖诱导骨髓间充质干细胞成软骨分化

背景：课题组前期研究发现基底膜基质能够定向诱导骨髓间充质干细胞向软骨方向分化,但其力学性能与实际应用有较大差距,还需要进一步研究。 目的：制备兼具适宜力学性能和优异生物相容性的壳聚糖/基底膜基质水凝胶支架用于软骨修复。 方法：以京尼平为交联剂,将壳聚糖溶液与基底膜基质按2︰1,1︰1,1︰3比例混合制成水凝胶,接种大鼠骨髓间充质干细胞,培养14 d。经材料力学测试、细胞增殖、活细胞染色、酶联免疫吸附测试以及阿尔新蓝染色等方法评价材料诱导细胞成软骨分化能力。 结果与结论：在基底膜基质内添加壳聚糖后,材料力学性能从0.48 kPa上升到1.78 kPa。标志性蛋白分泌结果显示,纯壳聚糖组早期诱导成软骨活性高于其他组,但后期诱导能力减弱,而含基底膜基质各组在后期能够保持较好的诱导活性,其中壳聚糖/基底膜基质=1︰1组材料具有一定的力学强度,且Ⅱ型胶原和Ⅹ型胶原的表达量在14 d较其他组高。结果表明实验制备的壳聚糖/基底膜基质水凝胶具有良好的力学性能,并能够促进骨髓间充质干细胞向软骨方向分化,可用于软骨组织工程研究。 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;组织工程全文链接：     

软骨组织工程研究进展

软骨组织工程技术,结合生物、工程、医学与科学,以构建有功能的组织替代损伤组织为目标。本文从支架材料、种子细胞的来源及体外培养、生长因子和生物学评价几个方面中综述了软骨组织工程的进展,并提出了一些尚待解决的问题。     

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...