纳米支架与犬骨髓基质干细胞体外生物相容性的实验研究

目的研究具有纳米结构二嵌段共聚物左旋聚乳酸-聚己内酯（PLLA-b-PCL）与犬骨髓基质干细胞（BMSCs）的体外生物相容性，探讨其作为软骨组织工程支架的可行性。方法开环聚合制备PLLA-b—PCL，液-液相分离制备PLLA-b-PCL纳米支架，扫描电镜观察材料结构。分离培养犬BMSCs，取第3代BMSCs接种于PLLA-b—PCL膜进行复合二维培养，MTT法检测细胞毒性；通过倒置显微镜、Hoechst33342荧光法观察细胞的形态与黏附情况。另取第3代BMSCs与纳米PLLA—b-PCL支架材料（实验组）、PLLA—b—PCL支架材料（对照组）进行三维培养3周，扫描电镜观察BMSCs的形态、黏附、生长情况，Hoechst33258荧光法检测复合物中细胞DNA含量，BCA法测定蛋白质含量。结果PLLA-b-PCL无细胞毒性，BMSCs在纳米PLLA—b—PCL支架上黏附、增殖良好。随时间延长，BMSCs在支架材料上的DNA和蛋白质含量逐渐增加，DNA和蛋白质含量均明显高于对照组，差异有统计学意义（P〈0．05）。结论PLLA-b—PCL纳米支架能为BMSCs的生长分化提供较好的环境，具有良好的生物相容性，有望成为一种较好的软骨组织工程支架材料。     

纳米结构PCL—b—PLLA材料特性及其与犬软骨细胞的生物相容性研究

目的探讨具有纳米结构的聚己内酯／左旋聚乳酸共聚物（PCL—b—PLIJA）作为半月板组织工程支架的可行性，及其与犬软骨细胞的体外生物相容性。方法开环聚合制备PCL-b-PLLA，液-液相分离技术制备纳米结构PCL—b—PLLA支架，固-液相分离技术制备PCL—b—PLLA支架，扫描电镜（SEM）观察材料结构；测定纳米结构支架体外降解率及力学强度。分离培养犬软骨细胞，取第3代软骨细胞接种于纳米结构PCL—b—PLIA（实验组）、PCL—b—PLLA（对照组）支架材料上进行三维培养6d，SEM观察软骨细胞的形态、粘附、生长状况；细胞支架复合培养3、6、12d后，Hoechst33258荧光法检测复合物中细胞DNA含量、BCA法测定蛋白质含量。结果实验组支架材料相对分子量150kD，压缩强度为72．6KPa，孔隙率为93％。SEM示实验组支架表面为多孔状，孔壁为纤维网状连接。其降解率起初始较慢，8周后降解速率明显加快。软骨细胞在实验组支架上粘附、增殖优于对照组。随时间延长细胞在支架材料上DNA和蛋白质含量逐渐增加，实验组DNA和蛋白质含量均明显高于对照组（P〈0．01，P〈0．05）。结论具有纳米结构的PCL-b—PILA支架具有良好的生物力学性能及可降解性，可显著促进细胞粘附、增殖及合成代谢，有望成为一种较为理想的半月板组织工程支架材料。     

软骨细胞外基质/壳聚糖复合多孔支架和骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨

[目的]探讨软骨细胞外基质和壳聚糖制备复合多孔支架,同时并对小鼠骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨的可行性进行观察.[方法]以猪关节软骨细胞外基质和壳聚糖为原料,采用冷冻干燥法制备软骨细胞外基质/壳聚糖复合多孔支架.通过扣描电镜观察材料内部结构及孔径大小,液体位移法测定材料的孔隙率,MTT方法检测支架浸提液毒性.将小鼠的骨髓间充质干细胞(BMSCs)分离培养并用TGF-β1成软骨诱导后,与材料复合培养,扫描电镜观察细胞在材料上的生长粘附情况.[结果]软骨细胞外基质/壳聚精复合支架具有疏松多孔结构,孔径大小(159±36)μm,孔隙率为90.5%±2.3%,复合支架中的软骨细胞外基质成分甲苯胺蓝染色、番红O染色均呈阳性,MTT结果显示支架无细胞毒性.诱导的骨髓间充质干细胞在支架表面生长良好.[结论]软骨细胞外基质/壳聚糖复合材料具有合适的孔径和孔隙率,生物相容性良好,是组织工程软骨的良好支架载体.     

纳米左旋聚乳酸/聚己内酯复合骨髓基质源性软骨细胞修复犬膝关节软骨缺损

目的探讨纳米左旋聚乳酸/聚己内酯(纳米PLLA-b-PCL)复合骨髓基质源性软骨细胞修复犬膝关节软骨缺损的可行性。方法将纳米PLLA-b-PCL支架/骨髓基质源性软骨细胞复合物植入犬膝关节软骨缺损,其为实验组;另一组膝关节造成缺损后旷置,作为空白对照。术后12周,24周取材,行大体及组织学观察,组织学评分。结果术后12周、24周大体形态学和组织学观察均表明实验组得到较好修复,而对照组缺损未修复。结论骨髓基质细胞源性软骨细胞是修复关节软骨缺损较理想的种子细胞;纳米PLLA-b-PCL在新生软骨形成的同时,逐渐降解吸收,是组织工程修复关节软骨缺损的适宜支架材料,其具有良好的应用前景。     

聚羟基烷酸酯与绵羊骨髓基质干细胞相容性的研究

目的评价聚羟基烷酸酯(PHBV)作为组织工程支架与绵羊骨髓基质干细胞(BMSCs)的生物相容性。方法原代培养绵羊BMSCs,传至2～3代后,接种至PHBV膜和泡沫样三维支架上,光镜和扫描电镜观察细胞形态,计数1、2、6 h时的细胞黏附率;并以接种至培养板上细胞为对照组,每日细胞计数,绘制生长曲线;按培养液量与支架体积10 mL／cm3为标准浓度制备浸提液,并制备标准浓度1／16～16倍的浸提液,以MTT法检测细胞毒性;流式细胞仪分析接种到材料上的细胞周期,计算增殖指数;BMSCs接种于PHBV三维支架上4、8、12 d,以Hoechst33258荧光法定量测定细胞内DNA含量, BCA法测定蛋白质含量。结果第3代BMSCs接种至PHBV膜上2 h后即大部黏附,黏附率75．6％,与对照组相比差异无统计学意义,绘制生长曲线见细胞生长与对照组无差异;MTT法检测见9个浓度梯度的浸提液毒性均为0级;光镜和扫描电镜观察见细胞接种于PHBV膜上2 h后大部分黏附,3 d后伸展良好,呈纺锤形或梭形,在三维支架的孔隙内立体生长,1周开始细胞间连接,3周广泛连接,分泌大量基质;流式细胞分析见接种于材料上的细胞周期无变化;接种至PHBV三维支架上的细胞内DNA、蛋白质浓度与对照组比较无差异。结论PHBV作为BMSCs的组织工程支架材料,具有良好的生物相容性。     

来源于长管状骨的组织工程纤维环支架的理化特性及细胞生物学相容性研究

[目的]以来源于长管状骨的骨基质明胶(bone matrix gelatin,BMG)为材料制备纤维环支架,并检测其理化特性及细胞生物相容性.[方法]以猪股骨近端松质骨为材料,制备外径为1 cm、内径为0.5 cm的中空环,经脱钙脱细胞处理后制成纤维环支架.支架行Hoechst 33258、HE、Ⅰ型胶原免疫荧光、天狼星红染色,扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观察并计算孔径,同时进行生物力学测定.四甲基偶氮唑蓝(methyl thiazoly tetrazolium,MTT)检测支架不同浓度浸提液的细胞毒性,取P1代山羊纤维环细胞,用注射器将细胞接种至支架上,体外培养48 h,通过活/死细胞染色(LIVE/DEAD cells staining)、扫描电镜(SEM)、HE染色评价支架与细胞的生物相容性.[结果]大体观察支架表面光滑,呈乳白色,扫描电镜支架孔隙分布较均匀且相连通,支架孔径为(401.4±13.1) μm,Hoechst 33258、HE染色均未见细胞残留,Ⅰ型胶原免疫荧光阳性,天狼星红染色支架红染,支架压缩弹性模量为(47.75±6.32) kPa.四甲基偶氮唑蓝(MTT)检测各组间细胞增殖差异无统计学意义(P＞0.05),活/死细胞染色示细胞在支架上呈绿色荧光,扫描电镜和HE染色示细胞粘附在支架孔隙表面及周围,有基质分泌.[结论]以来源于长管状骨的骨基质明胶为材料制备的中空环形支架脱细胞彻底,具有合适的孔径结构,在机械性能、组成方面与正常纤维环相接近,具有良好的生物相容性,符合组织工程纤维环支架载体的条件.     

胶原-透明质酸支架的制备及其与软骨细胞复合培养的实验研究

目的制备胶原-透明质酸支架,评价其与兔髁状突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。方法冷冻干燥法制备胶原-透明质酸复合多孔海绵支架材料,将其与碳化二亚胺[1-ethyl-3-（3-dimethyl aminopropyl）carbodiimide,EDC]进行化学交联。分别采用体积法和体外酶解实验测定支架材料孔隙率和降解率,扫描电镜观察交联前后支架材料的形态变化。取3周龄新西兰兔髁状突软骨细胞,体外培养5d后,甲苯胺蓝染色,倒置相差显微镜下观察行细胞鉴定。取消化后第2代软骨细胞接种至支架材料复合培养,倒置相差显微镜下观察细胞生长情况。复合培养1、3、5、7和10d后,PBS液清洗3次,置入24孔板并以0.25%胰酶和0.1%EDTA消化细胞,采集细胞进行细胞计数并绘制细胞生长曲线。另取部分样本继续培养5d,行组织学和扫描电镜观察。结果胶原-透明质酸支架材料经化学交联后,具有合适的三维多孔结构,孔隙率为83.7%,孔径100-120μm;交联后抗酶解能力显著增加。髁状突软骨细胞在其表面和内部贴附良好,形成细胞-材料复合体,细胞增殖实验显示,复合培养1d,材料中细胞数为3.7×104/支架,10d后增至8.2×104/支架。电镜观察见细胞周围有基质分泌。结论EDC交联后的胶原-透明质酸支架具有良好空间结构和生物相容性,可作为支架材料用于髁状突软骨组织工程的研究。     

梯度降解软骨支架材料应力刺激下与骨髓基质干细胞复合三维培养的实验研究

[目的]探讨梯度降解软骨支架材料（GDABM）的细胞生物相容性及诱导后的骨髓基质干细胞（MSCs）在三维支架上培养的生物学行为.[方法]将MSCs与复合转化生长因子-β（TGF-β）的胶原共同混合后培养于三维软骨支架材料上,离心管内培养,10次/d,以600 r/min离心10 min.8 h、24 h、72 h、4 d、7 d进行倒置显微镜形态学观察、扫描电镜观察.1～8 d采用MTT法检测细胞增殖活性,描绘生长曲线.通过3H-Proline掺入实验了解材料对MSCs胶原合成的影响.[结果]8 h后MSCs在支架材料上呈球型黏附生长,4 d后MSCs在支架材料上呈菱形或多角型复层生长,包裹于大量细胞外基质内.GDABM组细胞第3 d进入对数增长期,倍增时间为4.75 d,而单纯软骨细胞培养对照组倍增时间为5.25 d.GDABM组与单纯软骨细胞培养对照组比较胶原合成略低,3H-Proline掺入值有显著性差异（P＜0.05）,说明经诱导MSCs的细胞胶原分泌功能仍低于软骨细胞.[结论]经TGF-β诱导和低转速离心应力刺激后的MSCs向软骨细胞功能分化,复合细胞因子梯度降解软骨支架材料具有良好的生物相容性,可作为MSCs的有效载体应用于组织工程化软骨的构建.     

聚羟基丁酸酯/聚乙二醇纳米复合支架的生物相容性研究

目的:采用聚羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate,PHB)/聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)纳米复合生物材料构建三维培养支架并与大鼠髁突软骨细胞(condylar chondrocytes)复合培养,评价其生物相容性。方法:应用静电纺丝法制备PHB/PEG纳米复合生物支架,将大鼠髁突软骨细胞接种于PHB/PEG支架上,分别于复合培养4h,72h时利用荧光显微镜及扫描电子显微镜观察细胞在三维支架上的粘附、铺展及生长情况,并应用MTT四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法检测细胞的增殖活性,评价其生物相容性。结果:荧光显微镜及扫描电子显微镜观察显示复合培养4h时细胞已粘附于支架表面,部分细胞开始铺展,培养72h细胞在支架表面增殖及生长良好,MTT结果显示PHB/PEG纳米三维支架复合培养大鼠髁突软骨细胞较对照组具有更高的增殖活性。结论:静电纺丝法制备的PHB/PEG纳米复合生物支架可以促进大鼠髁突软骨细胞的粘附、生长和增殖,具有良好生物相容性,为组织工程软骨再生奠定一定的实验基础。     

可降解高分子丙交酯-乙交酯共聚物(PLGA)三维支架的细胞相容性和鼻软骨组织工程

目的 探讨可生物降解丙交酯-乙交酯共聚物(PLGA)(80∶20)三维多孔支架生物相容性及用于构建组织工程鼻软骨可行性,为临床鼻软骨缺损的修复提供新来源.方法 体外分离培养新生兔关节软骨细胞,采用计算机形态分析和MTT法检测兔软骨细胞在PLGA膜和支架表面粘附、扩展和增殖情况.将培养扩增的兔软骨细胞,按6×106 cels/ml浓度接种于预加工的人鼻软骨外形PLGA多孔支架内,抗坏血酸体外诱导培养4周,形成软骨样组织,倒置显微镜、组织切片、扫描电镜观察人工软骨的组织形态结构.结果 培养开始阶段,软骨细胞在PLGA膜表面粘附较差,以后逐渐增高,24小时接近于对照组;MTT法结果显示,软骨细胞在PLGA支架内培养7天时细胞绝对数量明显增加,而相对增殖率逐渐下降.肉眼观察,培养物为人鼻软骨外形的透明软骨样组织,具有一定弹性和硬度,表面有大量软骨基质形成;倒置显微镜下可见人工软骨周围有大量软骨细胞聚集和细胞外基质形成.组织切片及扫描电镜分析,多孔支架材料的网孔不完整,孔内有大量软骨细胞和细胞外基质,可见典型软骨陷窝样结构.结论 可生物降解PLGA制备的三维多孔支架具有较好生物相容性和可塑性,可用于组织工程鼻软骨体外构建,具有潜在的临床应用价值.