关节软骨缺损的组织工程修复

背景：软骨组织工程主要由种子细胞、生物支架、生长因子3方面组成,如何完善软骨组织工程修复一直是科研工作者研究的重点。 目的：全面了解应用软骨组织工程修复软骨损伤的研究现状。 方法：计算机检索PubMed和CNKI数据库中2005/2010相关文献。以“Cartilage, tissue engineering, repair”或“关节软骨、组织工程、修复”为检索词进行检索。纳入与软骨组织工程密切相关的文献,排除重复性研究。 结果与结论：共检索到167篇文献,排除无关重复的文献,保留20篇文献进行综述。研究认为种子细胞是软骨组织工程最关键的方面,包括软骨细胞、骨髓间充质干细胞、胚胎干细胞和通过基因工程得到的种子细胞。目前应用最多、应用前景最好的是骨髓间充质干细胞。生物支架经历了一个漫长的过程,趋向于复合性和功能性的方向发展。各种生长因子在组织工程中必不可少。转化生长因子、胰岛素样生长因子、骨形态发生蛋白等在软骨修复中发挥了重要的功能。     

组织工程骨修复中的局部基因疗法

组织工程是将细胞生物学、分子生物学、材料科学、工程科学和骨科或整形外科手术相结合的新兴学科 ,在骨修复治疗中正显示诱人的前景。本文简要介绍了最近几年将基因治疗应用于组织工程骨修复所形成的一种新颖的治疗策略——局部基因疗法 ,并对其基础即诱导成骨有关蛋白的理论和应用作简单描述。局部基因疗法将极大推动组织工程向骨科临床迈进     

组织工程技术在创面修复中的应用

烧创伤等原因引起的大面积皮肤缺损是修复重建外科的一大难题。传统皮肤移植术往往组织来源受限,且存在供皮区损伤等缺点。组织工程技术的进步和商品化皮肤的临床应用,为大面积烧伤和难治性创面修复提供了新的治疗手段。本文回顾组织工程技术在创面修复领域的研究进展,并分析其在研发和转化过程中的关键问题,以期为人类皮肤的功能化构建提供新思路。     

生物支架材料在神经损伤修复与再生中应用的研究进展

神经损伤修复与再生是当前的医学研究难题之一,而生物支架材料在神经组织工程的研究应用越来越广泛。生物支架材料分为天然材料和合成材料两大类。天然材料一般无免疫排斥反应,但其结构不能根据需要而进行修饰;合成材料一般有可以控制生物降解率、机械强度、空间结构等特性。天然材料包括细胞外基质组分、海藻酸盐、多聚糖类聚合物、天然蛋白质、脱细胞神经支架等。生物支架材料的种类很多,它们具备的共同特征是:①适中的生物降解速率且降解产物无不良反应;②良好的生物相容性;③既有一定的强度维持材料完整性,又有较好的弹性,避免拉伤神经组织;④具有神经生长所需的空间结构。本文拟就生物支架材料在神经损伤修复与再生相关研究中应用的进展予以综述,以供广大再生医学研究人员参考。     

碳纳米管在组织工程修复中的作用与优势

背景：近来年,碳纳米管材料因其独特的结构及材料特性而备受关注,将其作为组织工程材料在组织修复中的研究逐渐深入,在动物体内已取得良好的修复效果。目的：综述碳纳米管作为组织工程材料的特性及碳纳米管用于组织工程修复中的研究进展。方法：应用计算机检索万方医学网、中国知网、维普、Web of Science和Pub Med数据库中的相关文献,中文检索词为“碳纳米管、复合材料、组织工程、组织修复”,英文检索词为“carbon nanotubes,composite materials,tissue engineering,tissue repair”,最终纳入75篇文献进行归纳总结。结果与结论：(1)碳纳米管主要分为由单层管状石墨烯形成的单壁碳纳米管和由多个同心管状石墨烯层组成的多壁碳纳米管,通过修饰改性碳纳米管以及调节浓度使含有碳纳米管的复合支架材料获得更好导电性、机械性能、生物相容性及生物降解性。(2)通过促进蛋白质吸附、调控电信号转导通路及机械转导信号通路可以促进细胞增殖、分化、黏附等行为及提高细胞活性,从而促进骨重塑及整合、改善神经及心肌功能、加速缺损修复促进组织再生,且在体内无不良反应。...     

脂肪干细胞在软骨组织工程中的研究进展

近年来脂肪干细胞（ADSC）的成软骨潜能备受瞩目,其作为种子细胞在软骨组织工程应用方面前景广阔,然而目前并没有一种高效的诱导方法被世界公认。外源性生长因子、基因修饰、共培养、生长因子与共培养联合、支架材料等多种手段均可诱导ADSC向软骨细胞方向分化,但各方法的优劣,诱导分化时的信号通路及新生软骨的性状并未见详细的分析和讨论。文中介绍了以上多种诱导方法的研究现状及问题,并讨论了化学因素、供体年龄、组织获取部位等对其的影响,以期为ADSC的临床应用提供一定的理论参考。     

生物反应器中的力学刺激促进组织工程软骨再生

BACKGROUND: Cartilage tissue engineering has been widely used to achieve cartilage regeneration in vitro and repair cartilage defects. Tissue-engineered cartilage mainly consists of chondrocytes, cartilage scaffold and in vitro environment. OBJECTIVE: To mimic the environment of articular cartilage development in vivo, in order to increase the bionic features of tissue-engineered cartilage scaffold and effectiveness of cartilage repair. METHODS: Knee joint chondrocytes were isolated from New Zealand white rabbits, 2 months old, and expanded in vitro. The chondrocytes at passage 2 were seeded onto a scaffold of articular cartilage extracellular matrix in the concentration of 1×106/L to prepare cell-scaffold composites. Cell-scaffold composites were cultivated in an Instron bioreactor with mechanical compression (1 Hz, 3 hours per day, 10% compression) as experimental group for 7, 14, 24, 28 days or cultured statically for 1 day as control group. RESULTS AND CONCLUSION: Morphological observations demonstrated that the thickness, elastic modulus and maximum load of the composite in the experimental group were significantly higher than those in the control group, which were positively related to time (P < 0.05). Histological staining showed the proliferation of chondrocytes, formation of cartilage lacuna and synthesis of proteoglycan in the experimental group through hematoxylin-eosin staining and safranin-O staining, which were increased gradually with mechanical stimulation time. These results were consistent with the findings of proteoglycan kit. Real-time quantitative PCR revealed that mRNA expressions of collagen type I and collagen type II were significantly higher in the experimental group than the control group (P < 0.05). The experimental group showed the highest mRNA expression of collagen type I and collagen type II at 21 and 28 days of mechanical stimulation, respectively (P < 0.05). With the mechanical stimulation of bioreactor, the cell-scaffold composite can produce more extracellular matrix, such as collagen and proteoglycan, strengthen the mechanical properties to be more coincident with the in vivo environment of cartilage development, and increase the bionic features. With the progress of tissue engineering, the clinical bioregeneration of damaged cartilage will be achieved.   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     

《中国组织工程研究》杂志关注组织工程研究中的生物材料

1期刊关注来自组织工程研究中的多种生物材料:组织工程骨材料,组织工程软骨材料,组织工程血管材料,组织工程神经材料,药物控释材料,纳米生物材料,膜生物材料,复合支架材料,可降解吸收材料,细胞外基质材料,抗菌抗病毒材料……2期刊关注组织工程研究中更多生物材料的最新研究进展:再生医学材料,心血管材料,骨修复材料,医用金属材料,纳米生物材料,生物材料先进制造,神经修复材料,生物陶瓷材料,材料生物学评价,生物复合材料,海洋生物材料,生物医用高分子材料,材料生物力学评价,影像材料与技术,颅颌面整形外科材料,智能仿生材料,材料表界面工程,材料力学及表面改性,生物材料模型构建……     

组织工程技术修复损伤关节软骨的研究与应用

背景：软骨是一种无血管的组织,软骨损伤后自身修复能力有限。当前用于治疗关节软骨损伤的方法从保守治疗到手术治疗多种多样。随着组织工程技术的发展,关节软骨的修复又进入了新的高度。 目的：综述组织工程方法修复软骨损伤的新进展。 方法：由第一作者在2013年5月应用计算机检索2000至2013年PubMed 数据库及CNKI 数据库,英文以“cartilage tissue engineering,cartilage defect;stem cell,scaffold;growth factor”为关键词,中文以“软骨组织工程,软骨缺损,干细胞,支架,生长因子”为关键词,选择内容与软骨组织工程、软骨损伤修复相关的文章,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章,共纳入64篇文献。 结果与结论：软骨组织工程三大要素——种子细胞、支架和细胞因子,三者必须协调发展和互利。现阶段组织工程方法修复关节软骨损伤的研究虽已取得很大进展,但大多停留于实验探索阶段,尚未应用于临床。随着新材料的不断研发,新的组织工程软骨修复材料将兼顾材料学和生物科学的需要,使其更接近机体自身组织生物学特性。在新的技术支持下,动物实验研究也将向临床试验转变,使关节软骨损伤的治疗取得突破性进展。     

皮肤组织工程材料在深度烧伤创面修复中的应用

近年来迅速崛起的皮肤组织工程技术，正使深度烧伤创面的治疗发生着悄然的变化。它不仅改变着创面修复的传统理念，使我们逐步摆脱了对自体皮肤供区的依赖，简化了烧伤治疗过程，更影响着创面治疗的最终结局，使毁损皮肤结构和功能的真正修复成为了可能。纵观皮肤组织工程技术的发展历程，大致可分为三个阶段：表皮修复材料的构建、真皮修复材料的构建和全层皮肤修复材料的构建。作者拟将上述材料的特点及在深度烧伤创面修复中的应用情况作一简要评述并就未来发展方向作一简要展望。     

神经导管内支架修复周围神经缺损的研究应用与进展北大核心

背景:在周围神经修复方面,神经导管已由传统的无内支架结构逐步走向内部结构的创新,以构建更加有利于周围神经再生的具有内支架结构的神经导管。因此对于神经导管内部支架结构的全面了解是十分必要的。目的:综述近年来神经导管内支架在修复周围神经缺损方面的应用。方法:以"nerve conduit/conduits/scaffolds/scaffold/channel/channels,internal scaffolds/scaffold,nerve regeneration/repair,hydrogel,acellularized/decellularized nerve"或"神经导管,内支架,周围神经修复,凝胶,去细胞神经"为检索词,应用计算机分别在PubMed数据库和中国知网、万方数据库、中国生物医学文献数据库,检索2009年1月至2015年12月与神经导管内支架相关的文章,对纳入的47篇符合标准的文献进行综述。结果与结论:具有内支架结构的神经导管相较于传统的无内支架结构的神经导管在修复周围神经缺损方面有明显优势,可以更加有效的支持、引导和促进周围神经的再生与功能的恢复,有些神经导管内支架复合种子细胞、神经营养因子、细胞外基质后修复效果更佳,甚至与自体神经移植具有相似的修复效果。     

微孔在组织工程替代物中的形成及作用

支架材料的研究是组织工程的基础，可以为组织细胞提供三维支架环境，有利于细胞的黏附、增殖和分化。组织工程生物皮肤替代物移植作为永久性皮肤替代物是多年来研究的重点。多孔支架作为一种与细胞相互作用促使组织合成的三维结构，在组织工程中已有广泛的研究和临床应用。一种合适的生物活性支架必须有以下的特性：产品本身及代谢产物必须有生物相容性；有一定的降解速率；     

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     

毛囊干细胞在皮肤伤口修复中的促进作用

背景：毛囊干细胞来源于皮肤、毛发,数量极其可观,取材后无严重的并发症和免疫原性,可供自体移植,是最容易获取的干细胞来源之一。目的：综述毛囊干细胞促进皮肤伤口修复的作用因素,以期为该领域研究提供有效的实验依据。方法：应用计算机以“毛囊干细胞、皮肤修复、再生医学、组织工程”或“hair follicle stem cell,skin repairing,regenerative medicine,tissue engineering”为检索词检索CNKI 和 PubMed 数据库1999年1月至2014年12月发表的关于毛囊干细胞促进皮肤伤口修复的文章,最终选择45篇文章进行综述。结果与结论：毛囊干细胞作为一种容易获得、数量可观、使用较为安全以及具有分化潜能的成体干细胞,可以通过皮肤早期血管化、表皮及附属器官的再生、信号通路作用及转录因子调节等方面的影响,促进皮肤伤口的修复,能为再生医学及组织工程研究提供良好的种子细胞。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：     

聚乳酸-羟基乙酸共聚物复合支架在骨缺损修复再生中的作用与应用北大核心

背景:聚乳酸-羟基乙酸共聚物由于具有良好的生物相容性、可塑性、完全降解性等优点成为人工骨源的理想材料,但其缺乏亲水性、不具有成骨诱导能力、降解产物酸化微环境等缺点不利于骨缺损修复,因此对其进行修饰改性就显得十分必要。目的:阐述聚乳酸-羟基乙酸共聚物复合支架的相关研究进展。方法:应用计算机检索中国知网、PubMed数据库2000年1月至2020年11月收录的文献,检索中文关键词为“聚乳酸-羟基乙酸共聚物、PLGA、骨缺损、复合支架、羟基磷灰石、磷酸三钙、改性、表面改性、共混修饰”,英文关键词为“Polylactic acid-hydroxyacetic acid copolymer,PLGA,bone defect,composite scaffold,hydroxyapatite,tricalcium phosphate,modification,surface modification,blending modification”,排除相关程度低、过于陈旧或重复的文献。结果与结论:聚乳酸-羟基乙酸共聚物支架的修饰方法众多,主要以共混修饰和表面修饰为主。共混修饰是通过在支架制造时掺入其他物质,如羟基磷灰石、磷酸三钙、氢氧化镁等无机物,可以提高支架的力学性能、亲水性,改变细胞行为,促进造骨。表面修饰是在支架表面包被一层活性物质,调节细胞-支架材料之间的相互作用。虽然通过各种改进方法支架的性能得到明显改善,但应用于临床仍面临许多困难。     

组织工程进展与展望

自1987年提出"组织工程"概念以来,无论在基础研究、临床应用方面都取得了显著进展,组织工程皮肤、软骨细胞移植治疗关节软骨缺损已获得美国FDA批准进入市场;组织工程骨、软骨、肌腱、神经等已有部分临床应用成功的报道。从"组织工程"概念发展起来的"再生医学"已被广大科学工作者认同。由于组织工程与再生医学的相关性十分密切,因此国际上已将组织工程学会与再生医学学会合并为一个学术组织,为组织的修复、愈合、器官的再生研究提供了更好的学术平台及发展机会。现就近几年组织工程进展及对今后的发展提出一些个人的看法。     

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     

新型梯度复合HA/ZrO2组织工程骨支架在猕猴颈椎融合中的应用

目的 构建新型梯度复合羟基磷灰石-二氧化锆(HA/ZrO₂)组织工程骨支架,并评估其在猕猴颈椎椎间融合中的效果。方法 通过离子交联法制备壳聚糖水凝胶作为骨形态发生蛋白2(BMP-2)的缓释载体,扫描电镜下观察其微观形态,检测其载药量、包封率及缓释速率;然后分离、培养猕猴源性骨髓间充质干细胞(BMSCs),并进行碱性磷酸酶、冯库萨染色等对其进行鉴定;最后将前期制备好的BMP-2明胶/壳聚糖凝水胶缓释系统和第3代猕猴BMSCs加载于HA/ZrO₂泡沫陶瓷,以构建新型组织工程骨,并观察其形态特征。将24只雄性猕猴按照随机数字表法分成4组,其中组织工程骨组(n=8)为植入梯度复合HA/ZrO₂泡沫陶瓷负载BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统和第3代猕猴BMSCs,泡沫陶瓷组(n=8)为植入梯度复合HA/ZrO₂泡沫陶瓷,自体髂骨组(n=4)为植入自体髂骨,假手术组(n=4)为只对相应部位的软组织进行切开、缝合,未破坏其椎间盘;观察术后颈椎X线(术后即刻、8周、16周)、组织形态学表现(术后8周、16周)及测试相应节段的生物力学(术后16周)。结果 扫描电镜下BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶呈3D 网状结构,内见均匀分布的壳聚糖微球,其负载BMP-2后的包封率和载药率随时间逐渐降低:第1天分别为87.4%±0.9%和58.2%±0.5%、第15天分别为45.2%±0.6%和30.1%±0.4%,累积释放率第1天为12.6%±0.11%、第15天为55%±0.16%。显微镜下观察见BMSCs的形态呈多样性,以梭形及短棒形等较常见;第3代猕猴BMSCs成骨诱导后的碱性磷酸酶、冯库萨染色以及表面特异性抗原的检测结果显示,符合BMSCs的生物学特性。不同时点的X线及组织形态学观察显示材料内部新生骨量组织工程骨组较泡沫陶瓷组明显增多;生物力学测试结果显示,在最大载荷、抗压强度和能量吸收方面假手术组均低于其他3组(P值均＜0.05),在抗压强度上组织工程骨组与自体髂骨组差异无统计学意义(P＞0.05)。结论BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统复合猕猴第3代BMSCs种植于HA/ZrO₂泡沫陶瓷构建的新型组织工程骨支架,能有效促进猕猴颈椎椎间融合,在影像学及组织学表现和生物力学测试方面,可达到与自体骨相似的骨代替作用。