快速成型技术在骨组织工程支架制备中的应用

快速成型技术又称为固体自由成型技术,是采用离散堆积形成原理,综合了计算机辅助设计、数控、激光和新材料等多门工业技术的新兴数字化成型技术.组织工程的目的在于产生可替代的组织或器官移植物来修复受损部位,将快速成型技术应用于骨组织工程支架制备领域是为了满足支架个体化设计的需要,为实现组织工程向临床实际应用的过渡奠定基础.经医学影像技术重建出原有骨缺损部位的外部轮廓结构,利用计算机辅助设计完成植入支架内部细微结构并选择合适的生物活性材料,理想的快速成型技术可生产出符合骨组织工程所需要的支架.     

组织工程学--21世纪面临的机遇与挑战

组织工程学(tissue engineering)自1987年美国国家科学基金会正式提出至今,在短短不到20年中已取得了突飞猛进的发展,不仅在免疫缺陷的小动物体内构建出各种组织工程化组织,而且成功地修复了免疫功能完全的大型哺乳类动物的各种组织缺损.目前国际上已有组织工程皮肤、组织工程软骨产品面世,并得到美国FDA的批准;国际上已成立了近百家组织工程公司,可以构建组织工程化组织,组织工程化复杂生命器官的构建亦在国内外积极开展.     

组织工程尿道重建的研究进展

目的综述组织工程技术在尿道重建中应用的近况.方法广泛查阅近年来有关组织工程尿道重建的文献并进行综述.结果目前已经能够在体外获取、培养和扩增出足够数量的尿路上皮细胞和平滑肌细胞.尿道重建包括只用支架材料,依靠机体诱导新生组织长入或者将细胞与材料复合修复尿道.结论组织工程材料修复尿道下裂、尿道狭窄的小段尿道缺损已获成功,但复杂尿道缺损的重建有待进一步研究.     

人工食管研究的进展

人工食管的研究起始于20世纪50年代.Berman[1]首先应用塑料管替代犬食管缺损,开创了以人工材料替代食管的先河.初期人工食管的研究重点为管道重建,以机械材料为主,如塑料管、金属管、硅胶管等,吻合口瘘、感染、脱管等并发症的发生率较高.近期的研究重点分为两个方向,一是诱导食管组织重生,多采用生物材料或复合材料;二是组织工程人工食管,采用组织工程的方法,在一定的基质上培养出食管的各层细胞,构建出结构与正常食管相似的人工食管.但至今仍无理想的人工食管问世.     

人工食管研究的进展

人工食管的研究起始于20世纪50年代.Berman[1]首先应用塑料管替代犬食管缺损,开创了以人工材料替代食管的先河.初期人工食管的研究重点为管道重建,以机械材料为主,如塑料管、金属管、硅胶管等,吻合口瘘、感染、脱管等并发症的发生率较高.近期的研究重点分为两个方向,一是诱导食管组织重生,多采用生物材料或复合材料;二是组织工程人工食管,采用组织工程的方法,在一定的基质上培养出食管的各层细胞,构建出结构与正常食管相似的人工食管.但至今仍无理想的人工食管问世.     

血管束、感觉神经束植入组织工程骨修复大段骨缺损的成骨研究

目的 观察血管束、感觉神经柬植入组织工程骨修复兔股骨大段骨缺损的成骨特点,探讨其对骨修复的影响. 方法 36只新西兰大白兔均制备左侧股骨干1.5 cm节段性骨缺损模型,随机分为三组(n=12),组织工程骨组(A组):自体骨髓基质干细胞复合β-磷酸三钙构建组织工程骨植入骨缺损;血管束植入组(B组):组织工程骨与血管束同时植入骨缺损;感觉神经束植入组(C组):组织工程骨与感觉神经束同时植入骨缺损.各组动物术后1、3、6个月行X线检查及影像学评分,同时每组各处死4只动物行大体及组织学观察.结果 影像学评分显示各时间点B组与C组的成骨优于A组,差异有统计学意义(P<0.05);B、C组间成骨差异无统计学意义(P>0.05).组织学观察显示新生骨多出现在血管周围,成骨方式以软骨内成骨为主. 结论血管束、感觉神经束植入组织工程骨的方法能更好地促进组织工程骨成骨及大段骨缺损修复.     

冷静反思组织工程应该如何发展

组织工程概念提出到现在已有20余年,组织工程研究和产业化取得了突飞猛进的发展.随着研究的不断深入,理论和技术上遇到的各种问题尚待解答,使得各国需重新思考未来组织工程究竟应该如何发展.因此,本文回顾国内外组织工程研究和产业化取得的一些进展,分析组织工程发展中面临的问题.根据我国的实际情况并结合国外,特别是美国对发展组织工程的战略变化,对我国未来组织工程发展提出一些具体建议.     

组织工程三维支架的制备研究进展

组织工程是一个多领域交叉学科,由于其能够成功地制备出用于治疗目的的再生组织．在过去的20年里受到了很大的关注。其运用工程学和生命科学的方法开发出用于修复、重建或改进组织功能的生物替代品。组织工程修复或重建组织首先要把细胞种植在支架上进行体外培养,然后将成熟的组织移植到体内,最后血管开始长人新的组织,支架开始降解。     

活性皮肤替代物的研究与应用

198 7年 ,美国国家科学基金会提出了组织工程的概念 ,目前组织工程已成为一个新兴的前沿学科 ,并取得了一些振奋人心的成果 ,皮肤组织工程在其中居领先地位 ,一些活性皮肤替代物已经应用于临床 ,成为组织工程化组织器官移植的成功范例。实际上在组织工程的概念提出之前 ,人们早已在研究具有细胞活性的皮肤替代物。 2 0世纪 6 0年代 ,随着细胞培养技术的突破 ,Ｋｈｅｉｎｗｏｌｄ Ｇｒｅｅｎ等首先培养出表皮细胞膜片。后经许多研究者的改良 ,研究出了适于移植的表皮细胞膜片 ,使体外培养活组织移植的梦想变成现实。在随后的几十年里 ,不断有…     

神经植入对大段组织工程骨成骨影响的早期实验研究

目的 研究在组织工程骨内植入神经束对大段组织工程骨成骨的影响以及初步探讨促进成骨的机制.方法 48只新西兰大白兔,随机分为4组:A组,单纯组织工程骨组;B组,组织工程骨+运动神经束植入组(股神经肌支);C组,组织工程骨+感觉神经束植入组(隐神经);D组,组织工程骨+感觉、运动神经束联合植入组.每只动物均在右侧股骨制备长1.5 cm的节段性骨与骨膜缺损,钢板固定后在骨缺损处分别植入四种方法制备的组织工程骨.术后4、8、12周行大体观察、X线观察、新生骨组织定量观察成骨效果,降钙素基因相关肽(CGRP)及S-100蛋白的免疫组化染色观察其在组织工程骨内的分布,并行半定量分析.结果 在组织工程骨内植入感觉神经后,比单纯组织工程骨和运动神经束植入的修复效果均有明显提高.而在组织工程骨中植入运动神经与单纯组织工程骨修复效果无明显差异,感觉神经植入与感觉、运动联合植入的成骨效果无明显差异.免疫组化染色显示神经肽类物质CGRP、S-100在C组与D组中的表达高于A组与B组,差异有统计学意义.结论 在组织工程骨内植入感觉神经在早期可促进成骨,而植入运动神经未见促进作用, 其机制可能是植入的感觉神经在组织工程骨内分泌神经肽所致.     

体外培养成骨细胞的研究进展

随着体外细胞培养技术的发展,人们已经从许多动物的颅骨、骨髓基质、骨膜及骨外组织中成功培养出了具有典型成骨细胞特性的细胞,研究表明培养出的成骨细胞具有良好的生物学特性,在不同环境下可以形成骨组织,联合支架的应用,构建组织工程骨,将其植入体内修复骨缺损.现就成骨细胞的来源、分化调控因子、复合移植及中医药方面的研究进展作一综述.     

组织工程骨的研究

目的 综述组织工程骨研究中的种子细胞、支架材料和组织构建的近期进展。方法 广泛查阅近期有关组织工程骨的研究文献，着重在研究和探索人骨髓细胞体外培养、乌贼骨改性和骨组织构建动物实验。结果 人骨髓细胞培养中诱导、分化出成骨细胞；首次将乌贼骨改性为乌贼骨羟基磷灰石；构建出成骨细胞／CHA500R、成骨细胞／乌贼骨羟基磷灰石、成骨细胞／聚羟基丁酸酯等组织工程骨。结论 骨髓来源的成骨细胞和上述支架材料构建的组织工程骨有望在临床上应用。     

关节软骨组织工程种子细胞的研究进展

目的 综述关节软骨组织工程种子细胞的研究进展.方法 广泛查阅近年来有关关节软骨组织工程种子细胞的文献,并进行综述.结果 BMSCs分化为软骨细胞将成为关节软骨组织工程种子细胞的主要来源,与支架利用和培养环境改善构成关节软骨组织工程的重要条件.结论 充分利用细胞因子和转基因技术,改良三维支架和培养条件,将推动关节软骨组织技术的进展.     

细胞外基质材料在胸心外科组织工程领域的研究进展

组织工程学[1]是通过人为干预组织再生过程获得可以治疗病变的组织或器官.生物组织是由细胞、细胞外基质和信号系统构成.组织工程学主要是从种子细胞、支架材料以及两者之间的相互作用三方面对生物组织重构进行研究.组织工程选择种子细胞和支架材料的主要标准和研究目标是相容性、无免疫原性和无促凝活性.更重要的是,应该具备合适的力学性能,能够生长和修复,其中支架材料是仿生学模拟的主要靶点,支架与细胞的相互作用是核心环节.然而,支架材料研究进展的滞后严重影响着组织工程的应用研究,主要表现在细胞与支架材料的相互作用不够协调,支架材料不能提供足够的细胞黏附、增殖、分化的结合位点和分子信号[2],从而导致支架细胞化不完全,新合成的细胞外基质合成机械力学强度不够,同时,炎性细胞的浸润、组织纤维化都能破坏已形成的细胞外基质.     

间充质干细胞在软骨组织工程中的应用

间充质干细胞具有高度自我更新能力,能够分化为各种类型的细胞.近20年间充质细胞在软骨组织工程中得到应用,动物实验显示了良好的软骨修复潜能,成为软骨组织工程的理想的细胞来源.组织工程和干细胞技术已经确定为对软骨缺损有效的治疗方法,间充质干细胞有望在软骨组织工程中得到更广泛的应用.本文对间充质干细胞的特性和在组织工程中的应用进行了综述.     

血管组织工程研究进展

组织工程的概念是美国科学基金会于1987年提出的,是综合应用生命科学和工程学的原理,研制并开发出组织、器官的替代物以解决组织缺损和器官损伤的修复和重建问题.血管组织工程是指利用血管壁的正常细胞和生物可降解材料来制备、重建和再生血管替代材料的科学.目前国内外已经进行了较多的研究以期研制出无免疫原性、抗血栓形成、组织和细胞相容性高、具有一定强度和生长性并能广泛应用于临床的血管替代物,以解决临床上治疗血管狭窄或闭塞导致的缺血性疾病自体血管移植中血管来源有限的问题[1].     

毛囊单位促进组织工程皮肤形成的体外实验研究

目的 通过插入分离的毛囊单位,构建带有皮肤附属器的组织工程皮肤,探讨毛囊对组织工程皮肤形成的作用.方法 将头皮分离成毛囊单位,插入由Ⅰ型鼠尾胶原、成纤维细胞和角质形成细胞构建的组织工程皮肤模型中,浸没培养1周,气-液界面培养3周.通过镜下观察、HE染色和免疫组化检测组织工程皮肤和毛囊的生长状态.结果 相对于悬浮培养的毛囊,实验组毛囊体外生长期延长,结构更完整.HE染色显示,实验组组织工程皮肤可见毛囊和皮脂腺存在.免疫组化染色显示,带有毛囊的组织工程皮肤中可见反映基底膜完整性的Laminin和Ⅳ型胶原呈线状连续分布于表皮、真皮连接处;而反应表皮成熟度的CK4和CK10/13则呈阳性分布于基底上层非角化细胞.结论 复合毛囊单位可以促进组织工程皮肤表皮组织的分化和成熟.本方法为组织工程皮肤的构建和毛囊的体外培养提供了新的思路和方法.     

浅谈丙交酯的研究进展

随着组织工程的发展和对环保生物材料需求的日益增加,人们不断开发出可降解的生物材料.聚乳酸(polylactic acid,PLA)及其共聚物就是其中应用最广泛的可降解的热塑性聚酯材料之一,它是以乳酸为单体采用化学方法合成的聚合物,是一种无毒、可生物降解吸收、强度高、易加工成型的合成类高分子材料.由于其良好的生物相容性和生物可降解性,已经在生物组织工程、农林渔业、食品包装以及服装等领域得到广泛的应用.     

滑膜间充质干细胞在组织工程关节软骨研究中的应用

种子细胞是组织工程的重要组成部分,种子细胞的选择是组织工程构建的基础.组织工程关节软骨可用的种子细胞有关节软骨细胞、胚胎干细胞和成体间充质干细胞.     

组织工程纳米纤维支架对细胞行为影响的研究进展

细胞行为包括细胞的黏附、形貌、排列、活性、分化、迁移及合成ECM等[1].因为细胞行为受到遗传因素和环境因素的双重影响,所以在体外构建模拟细胞自然生长环境的结构,即纳米级结构,对于诱导细胞的正常行为十分重要[2].利用近年发展起来的静电纺丝技术制备的组织工程纳米纤维支架,经大量实验证实可模拟ECM结构并使其具有类似的功能.因此,深入了解根据不同参数构建的纳米纤维结构对细胞行为的影响,有助于设计出具有更好调控细胞行为能力的组织工程纳米纤维支架,并为解决目前组织工程皮肤的缺陷提供参考.笔者就目前纳米纤维结构对细胞行为的影响作一综述.