水凝胶在脊髓损伤动物实验中的应用研究进展

脊髓损伤是脊髓遭受外力打击后,损伤节段以下运动、感觉功能不完全或完全丧失的一种高致残率损伤。重建脊髓损伤部位的微环境,诱导轴突和神经元再生是治疗脊髓损伤的关键。水凝胶可为轴突和神经元再生提供结构支架,搭载细胞和活性因子,促进损伤修复。目前,水凝胶的研究仍停留在动物实验阶段,水凝胶特性各异,种类繁多。本文回顾了2015-2018年水凝胶及其相关的细胞治疗、分子治疗在脊髓损伤治疗领域的研究进展,有助于进一步探讨水凝胶在脊髓损伤治疗中的应用。     

脊髓损伤修复的研究现状

脊髓损伤是致残率、死亡率最高的创伤之一。由于成年哺乳动物中枢神经系统 (ＣＮＳ)神经元无分裂能力 ,神经突起的伸长及形成连接的能力有限 ,因而损伤后再生困难 ,常常导致复杂的解剖学结构和功能失常。多年来 ,人们对脊髓损伤修复一直持悲观态度。随着发育神经生物学研究的深入和分子生物学技术的不断进展 ,人们对神经突起的生长及其延伸方向和突触的形成等有了一些新的认识 ,脊髓损伤的治疗也显现出一些新的手段。1　脊髓损伤的病理改变　　人脊髓损伤早期的神经病理改变尚不清楚 ,所报道的病理变化主要来自动物实验。脊髓损伤早期引发一…     

3D打印水凝胶仿生结构修复运动系统的组织损伤

背景:创伤、炎症和肿瘤等因素常会造成运动系统各组织缺损,损伤包括骨、关节、骨骼肌以及伴行血管及神经,而临床上通常难以对涉及的所有组织功能损伤实现系统地修复,这为临床治疗带来了极大的挑战。目的:阐述3D打印的水凝胶仿生结构在运动系统组织损伤中的应用。方法:运用计算机检索中国知网、万方和PubMed数据库中2003-2023年发表的相关文献,以“3D printing,Hydrogel,Bone,Cartilage,Muscle,Nerve,Vasculature,Tissue engineering,Biomimetics”为英文检索词,以“3D打印,水凝胶,骨,软骨,肌,神经,脉管系统,组织工程,仿生结构”为中文检索词检索,并进行筛选、归纳与总结,最终纳入63篇相关文献进行综述。结果与结论:(1)3D打印水凝胶可以通过几种不同的方式实现,如直接3D打印、混合模式3D打印,或是通过打印中间模具来制造具有3D仿生结构的水凝胶,在目前的研究中,3D打印水凝胶仿生结构的制造工艺里应用最广泛的还是挤出式打印。(2)通过生物打印水凝胶可制造具有复杂灌注结构的仿生血管并可诱导形成生物相关、高度组织化...     

应用天然水凝胶修复关节软骨损伤的研究进展

由创伤或骨关节炎造成的软骨损伤是常见的关节疾病类型,是现代社会严重的经济负担,对患者造成极大的痛苦。因为软骨中无神经、血管和淋巴组织,且软骨细胞迁移能力差,祖细胞数量少,导致软骨缺损的自愈能力受到很大限制。水凝胶具有诸多特性,如高吸水性能、生物降解性、可控的孔隙率及生物相容性,具有用作关节软骨替代物所需的仿生性能,已发展成为材料科学中适合应用于软骨再生的支架生物材料之一。本综述总结了用于关节软骨修复水凝胶及动物模型。由于受当前技术的局限,人们仍然难以克服诸如血管生成和机械性能不足等问题,本综述的主要目的是回顾应用天然水凝胶用于软骨损伤的进展,希望为临床治疗关节软骨损伤提供新的思路。     

IKVAV多肽生物活性水凝胶修复大鼠脑损伤

目的探索利用组织工程技术修复中枢神经损伤的可行性。方法人工合成PHPMA水凝胶材料,在其表面接枝具有神经生长活性的IKVAV肽段,检测分析性状后植入大鼠大脑皮层,于术后不同时期取脑切片,组织化学染色观察植入部位细胞反应;GFAP免疫组化检测星形胶质细胞在材料中的分布;Glees镀银染色显示移植物中神经纤维生长情况,DAB血管染色法观察新生血管的长入。结果制备的三维活性PHPMA水凝胶植入鼠脑皮层后能与周围组织良好整合。术后6周材料周围及内部均有细胞浸润,GFAP阳性细胞在材料内分布均匀;12周后材料内部可见新生血管;18周后材料中心有神经纤维长入。结论活性PHPMA水凝胶具有良好的脑组织相容性,植入脑缺损部位有助于细胞迁移、血管发生及神经轴突生长。     

干细胞移植修复脊髓损伤的策略与进展

背景：脊髓损伤不仅给患者的身体和心理造成严重的伤害,而且给社会带来沉重的经济负担。脊髓损伤最初由机械性创伤造成,随后引起继发性损伤,并且随着病情的发展,逐渐形成胶质瘢痕。目的：归纳总结脊髓损伤的病理进程和干细胞移植修复脊髓损伤的策略,以期为脊髓损伤的治疗提供最佳方案。方法：应用计算机检索PubMed和中国知网数据库,中文检索词为“干细胞移植,脊髓损伤”,英文检索词为“stem cell,spinal cord injury,spinal cord,mesenchymal stem cells,neural stem cells,pathophysiology,clinical trial,primary injury,secondary injury”,按照纳入和排除标准对文献进行筛选,最终纳入91篇文献进行综述分析。结果与结论：(1)干细胞移植修复脊髓损伤的策略分为外源性干细胞移植和内源性干细胞移植,将治疗脊髓损伤的外源性干细胞移植策略分为4种,分别是将干细胞注射到损伤部位、负载干细胞的生物材料移植、胚胎组织移植、工程神经网络组织或脊髓样组织的移植;(2)与单一的治疗方式相比,联合治...     

脊髓及脊髓损伤的生物力学

脊髓及脊髓损伤的生物力学研究有助于我们认识损伤机制，理解损伤的临床病理结果，进一步指导预防、治疗。作者重点对脊髓(包括灰白质、脑脊液、齿状韧带、软膜、硬脊膜)的力学特性及脊髓损伤力学研究中的动物模型(包括撞击损伤模型、压迫损伤模型)和有限元模型进行了综述，并对近年脊髓损伤在细胞水平的生物力学研究作了简要介绍。     

川芎嗪促进脊髓损伤修复的研究进展

川芎嗪应用于临床治疗心脑血管疾病、呼吸系统疾病、肾脏疾病和肝硬化等疾病已有多年,对治疗脊髓损伤（spinal cord injury,SCI）的相关研究也逐年增多。近年来,关于川芎嗪治疗脊髓损伤的临床试验和动物实验不断增多,主要机制包括抑制细胞凋亡和炎症反应、降低内皮素含量、改变血液流变学、增加神经丝蛋白和神经营养因子表达、保护线粒体和改善细胞内外离子紊乱。     

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。     

以色列开发出软骨修复水凝胶

以色列瑞珍提斯生物材料公司开发出一种软骨修复水凝胶。这种水凝胶由聚乙烯醇和一定比例的纤维蛋白原构成，是一种可生物降解合成材料．将其注入软骨受伤部位后能根据需要凝化成所需形状．通过释放出的纤维蛋白原诱使软骨细胞再生并与周围组织自然融合。     

组织工程支架在脊髓损伤修复中应用的研究进展

目的：探讨组织工程支架材料在脊髓损伤（ SCI）修复中的应用进展。方法在中国生物医学文献数据库（ CBM）、PubMed数据库、Ovid Medline数据库查阅国内外有关应用组织工程支架修复SCI的相关文献,进行归纳总结。结果用于脊髓再生的生物工程组织支架的材料包括天然材料、合成材料和复合材料。天然材料包括透明质酸、藻酸盐、胶原、琼脂糖等,合成材料包括聚乳酸、聚乙醇酸及其聚合物等,以及二者相结合的复合材料。生物支架制作技术分为常规技术、静电纺丝技术和无固相成形技术3种：常规技术的作用非常有限;静电纺丝技术是使用最普遍的技术,但尚待完善;无固相成形技术是较新的技术,并具有更大的发展潜力。支架的治疗策略分为电刺激增强支架中生物细胞的活性,模拟细胞外基质的多肽修饰支架,引入生物活性分子和活性细胞的支架,延迟植入支架。克服SCI后恶劣的内环境,合理使用各种支架的治疗策略更加有利于发挥支架的治疗作用。结论组织工程支架在SCI的应用中可对轴突修复提供物理性的桥接,能够促进再生轴突的生长、连接和进一步恢复神经功能。     

神经营养因子对脊髓损伤修复作用研究进展

脊髓损伤（SCI）是一种严重的神经系统创伤,后果严重常导致患者不同程度地瘫痪和大小便障碍,其致残率与耗费高给家庭及社会造成严重的负担.因此研究脊髓组织损伤后的再生和修复具有重要的现实意义.大量实验研究表明神经营养因子对脊髓损伤后的神经组织修复过程有重要作用.就这一领域新的研究进展作一综述.     

Initiating extension of the lower limbs in subjects with complete spinal cord injury by epidural lumbar cord stimulation

We provide evidence that the human spinal cord is able to respond to external afferent input and to generate a sustained extension of the lower extremities when isolated from brain control. The present study demonstrates that sustained, nonpatterned electrical stimulation of the lumbosacral cord—applied at a frequency in the range of 5–15 Hz and a strength above the thresholds for twitches in the thigh and leg muscles—can initiate and retain lower-limb extension in paraplegic subjects with a long history of complete spinal cord injury. We hypothesize that the induced extension is due to tonic input applied by the epidural stimulation to primary sensory afferents. The induced volleys elicit muscle twitches (posterior root muscle-reflex responses) at short and constant latency times and coactivate the configuration of the lumbosacral interneuronal network, presumably via collaterals of the primary sensory neurons and their connectivity with this network. We speculate that the volleys induced externally to the lumbosacral network at a frequency of 5–15 Hz initiate and retain an extension pattern generator organization. Once established, this organization would recruit a larger population of motor units in the hip and ankle extensor muscles as compared to the flexors, resulting in an extension movement of the lower limbs. In the electromyograms of the lower-limb muscle groups, such activity is reflected as a characteristic spatiotemporal pattern of compound motor-unit potentials.Abbreviations C Cervical - CMUP Compound motor-unit potential - EMG Potential - CNS Central nervous system - EMG Electromyography, electromyographic - H Hamstring - L Lumbar - MLR Mesencephalic locomotor region - PARA Paraspinal muscles - Q Quadriceps - S Sacral - SCI Spinal cord injury, spinal cord-injured - SCS Spinal cord stimulation - T Thoracic - TA Tibialis anterior - TS Triceps surae     

脐带间充质干细胞治疗脊髓损伤临床分析

目的观察脐带间充质干细胞（UC-MSCs）鞘内注射治疗脊髓损伤（SCI）的临床效果及安全性。方法对2008年1月至2010年10月收治的22例SCI患者,给予UC—MSCs鞘内注射治疗,细胞数1×10^6个／（kg·次）,1次／周,4次为1个疗程,其中4例接受2个疗程,1例接受3个疗程,余均接受1个疗程。采用美国脊髓损伤协会制定的脊髓损伤神经功能评分标准（ASIA标准）对患者治疗前后神经功能进行评定,采用国际神经修复学会脊髓损伤功能评价量表（IANR—SCIRFS）对患者治疗前后日常生活活动能力进行评定。结果22例患者中13例有效,9例无效。不完全性SCI患者有效率达81．25％,完全性SCI的6例患者均无效。有5例有效的患者接受了2～3个疗程治疗,疗效均有进一步的提高。有效患者多表现为运动和／或感觉功能改善,大小便控制能力增强。22例患者治疗后1个月与治疗前比较,痛觉、触觉、运动、日常生活活动能力评分均有明显升高（P〈0．01）。治疗后常见的不良反应有头痛（1例）、腰痛（1例）,均在1～3d内消失。随访3个月至3年,无治疗相关不良事件发生。结论UC—MSCs鞘内注射治疗是安全的,可以改善大部分不完全性SCI患者的神经功能,提高这些患者的生活质量。     

膜修复材料在脊髓损伤修复中的研究进展

神经元膜的完整性对其完成特定的生理功能具有重要意义,而脊髓损伤（SCI）会使神经元膜遭到破坏.目前,治疗SCI的一种新思路是在SCI后早期修复受损的细胞膜.就近年来用膜修复材料治疗SCI的进展进行综述,主要包括聚乙二醇（PEG）、泊洛沙姆188（P188）、壳聚糖及一些纳米材料的研究进展;同时指出了目前研究中存在的问题,并对其发展趋势进行了展望.     

BMP7蛋白对大鼠急性脊髓损伤后神经元修复作用的研究

目的探索骨形态发生蛋白7(bone morphogenetic protein 7,BMP7)是否具有促进大鼠急性脊髓损伤后神经元修复的作用。方法实验大鼠分为阴性对照组(negative control,NC)和BMP7实验组,以Allen's打击法建立大鼠脊髓损伤模型,BMP7组大鼠每天在脊髓损伤处注射50ng BMP7蛋白,连续7天,NC组对应注射等体积的0.9%氯化钠注射液。两组大鼠分别于术后6小时、3天、1周、2周、4周、8周进行HE染色以观察脊髓损伤处病理学改变;两组大鼠分别于术后6小时、3天、1周、2周、4周、8周进行免疫组化实验以检测损伤节段脊髓神经丝蛋白200(neurofilament protein 200,NF200)、胶质纤微酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)及突触素(Synaptophysin,SYP)蛋白表达水平。结果 HE染色结果表明两组大鼠造模后脊髓损伤处神经元数量减少,神经突触数量减少,尼式体淡染且数量减少,组织中可见空洞形成,1周后,BMP7实验组大鼠脊髓损伤处尼式体染色逐渐加深,神经突触数量增多,变化较NC组明显。免疫组化结果表明BMP7实验组大鼠NF200阳性表达细胞数造模3天后逐渐增多,至第4周时达到高峰,且在1周、2周、4周及8周时均大于NC组;BMP7实验组及NC组术后GFAP阳性表达细胞数变化均不明显,且两组阳性细胞数差异不显著;BMP7实验组大鼠SYP阳性表达细胞数造模3天后逐渐增多,且在1周、2周、4周及8周时均大于NC组。结论 BMP7蛋白可以促进大鼠脊髓损伤后神经元的修复。     

神经营养因子对脊髓损伤修复作用研究进展

脊髓损伤(SCI)是一种严重的神经系统创伤,后果严重常导致患者不同程度地瘫痪和大小便障碍,其致残率与耗费高给家庭及社会造成严重的负担.因此研究脊髓组织损伤后的再生和修复具有重要的现实意义.大量实验研究表明神经营养因子对脊髓损伤后的神经组织修复过程有重要作用.就这一领域新的研究进展作一综述.     

Changes of intracellular free calcium following mechanical injury in a spinal cord slice preparation

Intracellular calcium ions are, in addition to free radicals, an important mediator of tissue destruction following traumatic injury to the spinal cord. In vivo measurements of calcium in the interstitial space and in the tissue suggest the occurrence of a posttraumatic shift of calcium from the extracellular to the intracellular compartment at the injury site. No information is, however, available on the posttraumatic changes of calcium in the intracellular compartment, where the ion exerts its crucial messenger function. We developed an in vitro model of local traumatic spinal injury, using a spinal cord slice preparation, allowing us to investigate injury-related changes of intracellular free calcium. The injury consisted of the impact of a small needle, and intracellular free calcium was measured with fura-2. Application of the injury at different places within the gray matter caused a transient and reproducible increase in the fura-2 fluorescence ratio. This injury-induced ratio increase was largely, but not completely, suppressed under zero extracellular calcium conditions. It was also largely depressed in the presence of high extracellular potassium and in the absence of extracellular sodium. It was modestly depressed by the calcium channel blocker nifedipin, by the calcium release channel blocker dantrolene, and by the gap junction blockers halothane and octanol. The calcium channel blocker flunarizine, the N-methyl d-aspartate (NMDA)-receptor-channel blocker MK-801 and the endoplasmic reticulum calcium-ATPase blocker thapsigargin had no effect. The experiments suggest that injury is associated with an increase in intracellular free calcium that is mediated by calcium influx, in part via L-type calcium channels. They furthermore give evidence that sodium influx and gap junctions are involved in these injury-associated changes of intracellular free calcium.