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。     

聚乙二醇相对分子质量及用量对海藻酸钙支架多孔结构及性能的调控

目的：利用不同相对分子质量聚乙二醇与海藻酸钠在水中的溶解特点，以聚乙二醇为致孔剂，观察聚乙二醇的相对分子质量和用量变化对海藻酸钙支架多孔结构及性能的影响。 方法：实验于2006-03/2007-09在暨南大学生物医学工程生物材料重点实验室完成。①多孔的海藻酸钙支架制备：分别溶解一定量（质量分数分别为0，0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06）不同相对分子质量（——Mw=2 000，4 000，6 000，8 000，10 000，20 000，35 000）聚乙二醇，加入质量分数为0.02的海藻酸钠溶液中，然后利用Ca2+ 将海藻酸盐交联固化成型，形成海藻酸盐不溶的膜形和粒状，加入的聚乙二醇用水溶出，在海藻酸盐材料上形成大量的多孔结构。②观察指标：海藻酸盐的含水率和膨胀率，并用扫描电镜观察海藻酸盐的多孔组织形态。 结果：①利用聚乙二醇为致孔剂，获得了多孔的海藻酸盐支架材料，支架材料具良好的强度和韧性，含水率高达92%；支架材料的成型可为膜状和粒状。②扫描电镜观察海藻酸盐支架多孔结构形态分布均匀，孔径为43.75 μm~2.80 mm，孔径的大小可通过聚乙二醇的相对分子质量大小和用量来调控，聚乙二醇相对分子质量为4 000，6 000时，海藻酸钙支架中可形成膨松均匀的孔结构。 结论：通过调节聚乙二醇相对分子质量大小和用量配比可获得相应孔径的海藻酸盐支架多孔结构，海藻酸盐支架材料的高含水率和多孔特性可用于组织工程的细胞培养和作为生物活性成分的调控缓释基质。     

再生性动脉瘤栓塞材料：成纤维细胞在海藻酸凝胶上的三维立体培养

有学者应用海藻酸钙凝胶进行动脉瘤栓塞实验,短期内观察此材料可以成功栓塞动脉瘤模型。但海藻酸盐凝胶随时间推移是逐渐降解的,可能导致动脉瘤发生再通,实验拟设计一种再生性栓塞材料。将大鼠成纤维细胞接种到海藻酸盐凝胶中,探讨细胞在海藻酸盐凝胶的三维立体培养的可行性。随着时间的推移,大鼠成纤维细胞生长状态良好,数量明显增多,与海藻酸盐凝胶紧密融合。说明大鼠成纤维细胞能够适应海藻酸盐凝胶的生长环境,而且生长状态良好,进而说明成纤维细胞在海藻酸盐凝胶上可完成三维立体培养,理论上可以成为一种再生性血管栓塞材料。     

肌腱组织工程中三维支架材料性能及其力学特性

目的：总结近年组织工程肌腱支架材料及组织工程技术修复肌腱缺损的研究进展。方法：以“组织工程,肌腱支架材料,力学特性,肌腱移植” 为中文关键词, “Tissue Engineering,tendon,Scaffold” 为英文关键词,采用计算机检索1993-01/2009-10相关文章。纳入与组织工程肌腱力学性能及组织工程化肌腱的实验研究与临床应用相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以24篇文献为主,重点对一下4个问题进行了讨论：①肌腱组织工程的研究进展。②组织工程肌腱支架材料的生物力学分析。③生物材料在肌腱组织工程中的应用。④组织工程技术在修复肌腱缺损的临床应用。结果：目前,肌腱组织工程研究的支架材料主要有天然高分子材料和合成高分子材料两大类。肌腱支架材料的制备和选择思路主要有两条：一是利用人工合成材料制造具有优异性能及结构的仿生材料;另一条是利用天然细胞外基质材料经处理后制备成天然衍生支架材料,利用生物组织原有生物结构特性构建组织工程化肌腱。组织工程化肌腱的构建必须模拟体内三维物理环境,采用微机控制步进电机对肌腱细胞-基质复合三维支架施以动态应变力,明显提高了肌腱细胞的增殖速率和胶原分泌量,且可牵引肌腱细胞沿应力方向延展。结论：目前,实验提供的物理刺激也相对单一,模拟体内三维物理环境构建人工肌腱的技术和设备需要进一步研究和完善。要真正实现体外预制有生命的种植体完全替代体组织和器官功能,还有许多问题有待进一步的研究和解决。关键词: 肌腱组织工程;生物材料;细胞支架;生物力学;人工肌腱doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.08.028     

组织工程化软骨材料的特征☆

支架可为诱导和加速新生软骨组织的生成提供理想的三维环境，理想软骨组织工程支架应该具备以下条件：①直接的、可控制的生物降解。②促进细胞的活化、分化和细胞外基质的产生。③黏附性，能与周围的自体软骨组织融为一体。④能恰如其分地填补软骨缺损。⑤根据软骨的缺损部位提供必要的机械强度。⑥无毒的、非免疫源的且不能引起炎症反应。⑦可输送营养和代谢产物。目前，大量天然和合成的高聚物材料已被用于软骨修复支架的研究，这些高聚物材料按形态结构可分为：水凝胶、海绵及纤维网丝等。具有生物活性的天然高聚物支架包括：藻(朊)酸盐, 琼脂糖,纤维蛋白,透明质酸,胶原,凝胶明胶,壳聚糖,硫酸软骨素和纤维素等。用于软骨修复的合成高聚物包括：聚α-羟基酯、聚乙二醇、聚NiPAAm、聚丙烯-反丁烯二酸、聚丙烯反丁烯二酸、聚氨酯聚氨基甲酸酯等。     

不同材料构建组织工程化血管支架：特点与效应☆

摘要 目的：评价组织工程血管支架材料的性能和应用前景。 方法：以 “组织工程,组织工程血管,干细胞,细胞因子,支架材料为中文关键词;以:“tissue engineering, tissue engineering blood vessel, intravascular stent” 为英文关键词,采用计算机检索1993-01/2009-10相关文章。纳入与有关生物材料与组织工程血管相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以30篇文献为主重点讨论了组织工程血管材料的种类及其性能。 结果：血管脱细胞基质可作为一种较理想的支架材料应用于血管组织工程。基于纤维蛋白制成的支架,不但具有理想的生物相容性、生物降解性和较高的亲和性,而且能促进血管生成、组织修复。明胶无抗原性,生物相容性好,可完全生物降解,可以实现支架自身的“血管化”。天然生物材料和合成高分子材料都存在一定不足,将两者按照一定的方法组合构建成一种复合基质,发挥两者各自的优势构建出性能良好的组织工程化血管。纳米修饰技术有望被应用于下一代组织工程化血管移植。 结论：组织工程血管近年来发展迅速,到目前为止,还没有发现一种很理想的血管支架材料。虽然现在天然生物材料成为研究的热点,但是物理机械性能并不能很好地符合支架要求,这就迫切需要新材料的出现,来更好的满足组织化血管支架的要求,达到修复和重建的目的。 关键词：血管支架;组织工程;复合材料;纳米生物材料;修复     

组织工程支架材料在脊髓损伤修复中的应用*

背景：脊髓损伤最初往往会导致细胞和组织的不断丢失,组织工程支架可以模拟细胞外基质的生理状态,从而有利于细胞的黏附、迁移、扩增和分化。 目的：总结近年来组织工程支架材料联合细胞和/或细胞因子修复脊髓损伤的新进展。 方法：应用计算机检索PubMed、Ovid Medline及CBM数据库中2000-10/2010-10 与组织工程支架材料修复脊髓损伤相关的文章。 结果与结论：组织工程材料治疗脊髓损伤需要3 因素：种子细胞、组织工程支架、细胞因子。组织工程支架对于损伤脊髓断端起到桥接作用,而种植于材料的种子细胞和/或细胞因子可以促进神经轴突的生长和迁移。可用于组织工程支架的材料可分为天然材料和人工合成材料,包括胶原、壳聚糖、琼脂糖/藻酸盐、聚乳酸、纤连蛋白、聚羟基乙酸/聚乳酸、聚β羟丁酸等,动物实验已经取得一些成果,显示组织工程支架材料联合细胞移植修复效果更好,但临床上目前尚无开展组织工程支架材料修复脊髓损伤的研究。     

多孔聚乙烯醇/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及其生物相容性☆

背景：以明胶为基体制备的组织工程支架材料具有良好的生物相容性和生物降解性能,但存在力学性能低,降解速率难以控制的缺陷。 目的：制备一种软骨组织工程支架材料多孔聚乙烯醇/明胶复合物,并检测其理化性能和生物相容性。 方法：采用乳化发泡法制备聚乙烯醇/明胶多孔支架,并通过电镜分析、力学测试、皮下植入实验,检测材料孔径和孔隙率、IR光谱、力学性能和生物相容性。 结果与结论：多孔材料内部呈三维网状多孔结构,孔径均匀,有相似的孔隙率61.8%,含水率44.6%,抗拉强度为(5.01± 0.03) MPa,抗压强度为(1.47±0.36) MPa,有较好的力学性能,IR光谱分析表明材料内部结构均匀。皮下植入后,炎症反应逐渐减轻,囊壁逐渐变薄,并趋于稳定,提示多孔聚乙烯醇/明胶支架材料具有较好的生物相容性和力学性能。     

脱细胞组织基质材料构建组织工程血管支架的特点与效应

摘要 目的：评价组织工程血管支架材料的特性和发展前景。 方法：以 “组织工程,组织工程血管,支架材料”为关键词,采用计算机检索1993-01/2009-10相关文章。纳入与有关生物材料与组织工程血管相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以26篇文献为主重点讨论了组织工程血管材料的种类及其性能。 结果：血管脱细胞基质可作为一种较理想的支架材料应用于血管组织工程。纤维蛋白制成的支架,不但具有理想的生物相容性、生物降解性和较高的亲和性,而且能促进血管生成、组织修复。明胶无抗原性,生物相容性好,可完全生物降解,可以实现支架自身的“血管化”,但机械性强度低。天然生物材料和合成高分子材料都存在一定不足,将两者按照一定的方法组合构建成一种复合基质,发挥两者各自的优势构建出性能良好的组织工程化血管。纳米修饰技术有望被应用于下一代组织工程化血管移植。 结论：近年来组织工程血管发展迅速,但到目前为止,还没有发现一种很理想的血管支架材料。天然生物材料成为目前研究的热点,但是物理机械性能并不能很好地符合血管支架要求,这就迫切希望新材料的出现,来更好的满足组织化血管支架的要求,达到修复和重建的目的。 关键词：脱细胞基质;组织工程;血管支架;复合材料;纳米生物材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.47.028     

新型纳米纤维支架的细胞生物相容性◆

背景：高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架具有适合血管平滑肌细胞黏附、增殖的多级孔径结构,具有良好的细胞生物相容性。 目的：探讨高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架的细胞相容性。 方法：根据支架的制作工艺不同分为传统支架组、新型纳米纤维支架组两组,另设单纯细胞组为对照组。采用组织块贴壁法体外原代培养兔主动脉平滑肌细胞并进行传代,用3~6代细胞作为实验用种子细胞。应用WST-1法测定平滑肌细胞黏附率、增殖力,光镜及扫描电镜观察细胞形态,评估支架的细胞生物相容性。 结果与结论：高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架对细胞形态无明显影响,新型支架上的种子细胞黏附、增殖及代谢活性情况较传统支架好。提示,高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架具有较高的细胞相容性。     

微球细胞支架在骨组织工程中的应用*★

摘要：骨组织工程的难点之一在于获得大量表型正确的细胞。作为骨组织工程的核心内容，细胞支架领域发展迅速。微球不仅被广泛用于组织工程种子细胞扩增，还可直接作为载体将细胞传递至骨缺损部位，并作为支架支持新生骨组织生长。目前微球支架材料包括人工合成或天然来源的聚合物和陶瓷两种，微球支架通过微囊包裹或支架贴附与细胞结合，直接植入或与可注射基质结合后注入骨缺损部位，实现骨组织的修复。微球细胞支架以其细胞扩增高效性及细胞传递微创性，在组织工程中显示了良好的应用前景和潜力。 关键词：微球；微囊；细胞支架；骨组织工程     

聚乙烯醇-海藻酸钙组织工程复合支架的性能

摘要 背景：将不同相对分子质量及醇解度的聚乙烯醇与海藻酸钙复合,可形成具有高含水率和适宜膨胀率的组织工程支架材料,形成的多孔结构适用于组织工程支架的细胞培养。 目的：采用不同成型方法分别制备聚乙烯醇-海藻酸钙复合支架材料薄膜、颗粒、海绵,探讨其作为组织工程支架材料的可行性,并找出综合性能理想的配比。 方法：将不同重均分子质量和醇解度的聚乙烯醇与海藻酸钠按一定比例复合,制备聚乙烯醇-海藻酸钙复合支架。测定复合支架的含水率和膨胀率,利用扫描电镜观察样品横截面的组织形态。 结果与结论：通过改变聚乙烯醇的重均分子质量、醇解度和海藻酸钠的用量,得到不同配比的复合支架,含水率在48%~93%范围,膨胀率在120%~470%范围。扫描电镜观察显示,复合材料内部组织形态结构形成多孔结构,当聚乙烯醇重均分子质量为24 000,61 500时,形成的孔形态结构最好。海藻酸钠用量较少时,复合支架薄膜的孔结构形态更好,以 m(聚乙烯醇)∶m(海藻酸钠)= 3∶1时孔结构形态最佳;海藻酸钠用量较大时,复合支架海绵的孔结构形态更好,以m(聚乙烯醇) ∶m(海藻酸钠)= 1∶4,m(聚乙烯醇)∶m(海藻酸钠)= 1∶6时最佳,材料蓬松多孔,结构规整,且孔分布均匀,满足组织工程多孔支架材料的需要。     

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检测后,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,同时制备多孔软骨细胞外基质源性非取向支架。 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。③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型胶原染色阳性;制备的取向支架具有纵向排列的孔道结构,孔径100~200 μm,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。     

骨组织工程支架材料的研究进展

寻找理想的支架材料是目前骨组织工程研究的热点之一。文章阐述了用于骨组织工程的天然支架材料,人工合成支架材料及其复合材料的研究现状。分析了这些材料的优缺点,并展望了骨组织工程支架材料的发展趋势。     

心肌组织工程可降解支架材料的最新研究☆

摘要：健康细胞移植到心肌损伤部位是当前关注的热点。组织工程的三维支架材料可替代丢失和损伤的细胞外基质，对自我或移植细胞提供支持，避免或减少梗死区移植细胞被冲洗掉或死亡，并通过微环境线索获得组织的再生和修复，从而预防和改善心功能。就生物活性可降解材料的设计、修饰及目前常用的类型的研究现状做一综述，为可降解材料的应用研究提供理论依据。     

骨组织工程支架材料的种类及发展趋势*

摘要：组织工程支架材料不仅在细胞黏附、增殖和新骨组织形成中为细胞提供结构支撑,而且还起到模板作用,引导组织再生和控制组织结构。寻找一种既有良好生物相容性和生物降解性又具有特定形状的支架材料是骨组织工程的一个重要方面。文章对用于骨组织工程支架材料的天然高分子材料、人工合成聚合物及无机材料及复合材料等的研究现状进行探讨,并分析这些材料的优缺点及骨组织工程支架材料的发展趋势。     

骨组织工程支架研究现状及面临的问题

在理想骨组织工程支架所需满足条件的基础上,从材料的选取、设计、制备等方面就其发展现状做出了简要总结。国内外大量的实验证实了骨组织工程支架缺损修复的可行性、有效性及优越性。然而,目前构建的骨组织工程支架还很不完善,在力学性能、降解速度、结构形态、生物活性等方面仍有许多问题亟待解决。随着骨组织工程及其相关领域研究的深入和进步,骨组织工程支架的研究将会具有突破性的进展。     

无细胞基质组织工程膀胱生物支架材料的生物力学特征

背景：前期研究表明，无细胞基质的组织工程膀胱支架材料有良好的生物相容性，无毒可吸收，符合组织工程生物支架材料的部分应用要求。 目的: 实验拟进一步观察无细胞基质组织工程膀胱生物支架材料的生物力学特性。 设计、时间及地点：对比观察实验，于2006-07/2007-05在中国医学科学院北京协和医院中心实验室和北京大学高分子科学与工程系完成。 材料：新鲜猪膀胱。 方法:采用低渗-去污剂洗涤-核酸酶消化法对新鲜猪膀胱组织进行脱细胞处理，制备无细胞基质膀胱。对新鲜猪膀胱组织及制备的膀胱无细胞基质行苏木精-伊红染色和Masson染色。 主要观察指标：测定膀胱组织在脱细胞前后组织的厚度、组织含水量、可溶性蛋白含量、最大位移、最大应力和断裂应力。 结果: 与新鲜膀胱组织相比，脱细胞后的膀胱组织中未见有细胞成分，保留了完整的细胞外基质。膀胱组织含水量在脱细胞后明显增加（P < 0.001），组织厚度和可溶性蛋白含量明显降低，而经校正后的应力－应变参数及破坏强度则改变不明显。 结论:无细胞基质膀胱与天然组织的生物力学特性一致或接近。     

神经组织工程生物支架材料的应用现状

学术背景：开发具有一定的生物学活性，能促进干细胞的增殖分化，组织再生的各类新型的复合材料、仿生材料、生物活性材料及智能型材料，是组织工程材料的研究方向。 目的：总结神经组织工程生物支架材料应用研究进展。 检索策略：由该论文的研究人员应用计算机检索Pubmed和维普信息资源系统V6.32数据库2001-01/2007-06的相关文献，检索词：“神经组织工程”和“tissue engineering，neural，neural stem cells，Schwann cell，biomedical materials，scaffold”，并限定文章语言种类为English。共检索到123篇文献，对资料进行初审，纳入标准：①与组织工程修复神经研究方面密切相关。②同一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的文章。排除标准：重复性研究。 文献评价：文献的来源主要是神经组织工程生物支架材料的基础研究，包括其来源、理化特性、与神经干细胞、雪旺细胞相容性检测。所选用的36篇文献中，6篇为综述、述评、讲座，其余为基础实验研究。 资料综合：①神经损伤后的再生与修复，目前的研究并没有取得具有临床意义的突破。随着成体神经干细胞的发现、材料技术和细胞培养技术的发展，组织工程学方法为神经损伤的治疗带来了希望。②生物支架是对细胞外基质结构和功能的仿生，起到细胞外基质替代物的重要作用，寻找再生能力强的种子细胞和适合细胞生存的生物材料为组织工程的核心研究内容。③研究表明，神经组织工程支架材料来源广泛，明胶、胶原、聚乳酸杂化材料、壳聚糖及脱细胞细胞外基质等均具有生物相容性和安全性，理化性能稳定，在组织工程中有非常好的应用前景。④在神经组织工程生物支架研究方面仍然存在着许多尚未阐明和解决的问题。加强基础性问题的探索，系统地阐明组织工程化组织形成、成熟及体内转归过程中的一系列重要基础科学问题和内在机制，这对优化组织构建技术，加速组织工程技术的临床应用与产业化发展具有重要意义，必将成为今后研究的热点。 结论：神经组织工程生物支架研究已取得了一定的进展，但仍然存在着许多尚待解决的问题。