脂肪干细胞和支架材料在脂肪组织工程中的应用现状和研究进展

长期以来，各种原因所造成的原发与继发性软组织缺损及发育不良严重影响人们的身心健康。软组织缺损的修复一直是困扰整形外科医师的难题之一。真皮移植、脂肪组织瓣、自体脂肪移植以及人工合成材料被广泛应用于临床工作中。近年来，随着组织工程技术的兴起和迅猛发展，为组织或器官缺损的修复及功能重建开辟了新的治疗途径，使得脂肪移植再次成为整形外科的研究热点。组织工程的研究领域很广，包括骨骼、皮肤、软骨、血管和脂肪组织等，脂肪组织工程技术将成为重建脂肪组织，修复重建软组织缺损的理想方法。成功构建组织工程化脂肪的关键因素包括种子细胞、三维支架材料和维持细胞增殖和组织功能的微环境。现笔者主要对脂肪组织工程脂肪源性干细胞和支架材料相关研究现状进行综述。     

人脂肪组织细胞外基质支架的构建

目的 探讨从人脂肪组织中提取细胞外基质并构建支架的方法,研究其结构特点,分析其作为脂肪组织工程支架的可行性.方法 收集抽脂术患者的脂肪组织,共7例,每例约310 ml,10 ml用来分离培养脂肪来源干细胞,300 ml提取细胞外基质,并制备成粉末状,扫描电镜观察其表面结构.DiI荧光标记脂肪来源干细胞,统计荧光标记后细胞存活率;将荧光标记前、后的细胞与支架粘附,检测其粘附率,所得数据用SPSS 13.0软件两样本t检验进行统计学比较,分析标记前后细胞粘附率有无差异;荧光显微镜下观察细胞在支架表面生长情况.结果 从人脂肪组织中提取得到脂肪来源干细胞和细胞外基质粉末.脂肪来源干细胞具有成脂、成软骨和成骨分化的能力;扫描电镜观察细胞外基质粉末具有多孔、粗糙表面和光滑表面的结构.脂肪来源干细胞与支架粘附较好;DiI标记前、后细胞粘附率分别为(88.81±4.81)％和(86.48±4.58)％,两样本t检验,P=0.371,差异无统计学意义(P＞0.05).荧光显微镜下脂肪来源干细胞在细胞外基质支架上生长状态良好.结论 人脂肪组织细胞外基质粉末容易获取,形状和颗粒体积具有高度的多样性,表面积较大,有利于脂肪干细胞的粘附和增殖,可作为一种较理想的脂肪组织工程支架材料.     

脂肪干细胞构建可注射型组织工程脂肪的研究进展

目的总结近年来以脂肪干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)作为种子细胞构建可注射型组织工程脂肪的研究进展。方法检索国内外ADSCs复合可注射型三维支架材料构建组织工程脂肪的相关研究文献,主要对ADSCs特性、可注射型支架材料创新、分化诱导方式和促进血液供应等方面研究成果进行总结。结果ADSCs具有数量充足、强大的分泌功能等特性,与多种可注射型支架材料复合后相容性良好,辅以生长因子等促进血液供应的策略,可构建多种形式的可注射型组织工程脂肪。结论以ADSCs为种子细胞构建可注射型组织工程脂肪虽然面临诸多亟待解决的问题,但其可能为临床上修复软组织缺损和整形填充提供一种优良、易操作的可注射型填充材料。     

去分化脂肪细胞与脂肪来源干细胞体内成脂能力比较的初步研究

目的 通过比较去分化脂肪细胞(dedifferentiated adipocytes,DA)与脂肪来源干细胞(adipose-derived stem cells,ASCs)在体内的成脂分化能力,为脂肪组织工程筛选出成脂效率高的种子细胞.方法 取健康女性脂肪抽吸术的抽吸物,使用酶消化法获取成熟脂肪细胞及脂肪来源干细胞,采用天花板贴壁法培养成熟脂肪细胞使其去分化,获取去分化脂肪细胞,各取第3代细胞进行实验.将两种细胞分别与纤维蛋白胶(fibrin glue,FG)支架体外混合培养,光镜及扫描电镜检测细胞与支架的相容性;DiI荧光染料标记细胞,将DiI标记过的细胞支架复合物(DA-FG组,去分化脂肪细胞-支架,n=8;ASCs-FG组,脂肪来源干细胞-支架,n=8)以及空白支架(空白FG组,n=8)注射于裸鼠皮下.术后8周将新生组织取出,进行大体观察和湿重测定,HE染色、H染色和油红"O"染色后进行组织学观察、纤维化比率测定以鉴定新生物的性质、来源.结果 成熟脂肪细胞经天花板贴壁法培养后变为长梭形成纤维细胞状,即去分化脂肪细胞,脂肪来源干细胞呈长梭形.细胞-支架复合物体外培养3 d后光镜及扫描电镜检测发现细胞在支架上生长良好.术后8周DA-FG、ASCs-FG组裸鼠背部皮下均有新生组织块形成,经检测后证实其为成熟脂肪块并来源于植入的种子细胞,DA-FG组新生物平均湿重大于ASCs-FG组,平均纤维化比率则低于ASCs-FG组;空白FG组无新生组织形成,支架被降解吸收.结论 去分化脂肪细胞与脂肪来源干细胞均可作为种子细胞在裸鼠皮下构建出脂肪组织,较之脂肪来源干细胞,去分化脂肪细胞构建出的组织块具有湿重大,纤维化比率低的优点.     

基因转染脂肪间充质干细胞作为软骨组织工程种子细胞的研究

目的 观察人转化生长因子(hTGF)β2基因转染诱导脂肪间充质干细胞向软骨细胞的定向分化能力,探讨脂肪间充质干细胞作为种子细胞和在基因增强的软骨组织工程中应用的可行性.方法 取3周龄Lewis大鼠的脂肪组织,消化法获得脂肪间充质干细胞,pcDNA 3.1(+)/hTGFD2通过脂质体介导转染脂肪间充质干细胞,用免疫化学染色、逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)和Western blot检测筛选的阳性克隆细胞中hTGFB2基因与软骨特异性蛋白-Ⅱ型胶原和蛋白多糖表达的情况;然后将基因转染的脂肪间充质干细胞与PLGA支架体外构建细胞-载体复合物,再将其植入裸鼠体内,12周后观察基因增强的组织工程软骨的形成情况.结果 从成体大鼠脂肪组织中培养出脂肪问充质干细胞,能大量稳定增殖传代.hTGFB2基因在脂肪间充质干细胞内能瞬时及稳定表达,并促使Ⅱ型胶原和蛋白多糖合成;细胞.载体复合物在裸鼠体内经12周的培养,可以形成形态、结构接近正常软骨的组织工程软骨.结论 PODNA 3.1(+)/hTGFl32成功转染脂肪间充质干细胞,诱导其向软骨细胞分化,脂肪间充质干细胞可作为基因增强的软骨组织工程较理想的种子细胞.     

脂肪组织来源干细胞定向分化脂肪组织的体内外实验研究

目的 分离和培养脂肪组织来源干细胞（ASCs），鉴定其是否具有干细胞表面标志，研究携带GFP基因的ASCs向脂肪组织的体外定向诱导分化能力，同时判断种子细胞ASCs与Ⅰ型胶原支架混合培养后在体内构建组织工程化脂肪组织的可能性。方法 取GFP小鼠腹股沟部脂肪组织，使用酶消化法进行原代培养，流式细胞仪鉴定其表面干细胞标志，细胞传至第3代后使用脂肪分化培养基诱导2周，观察细胞形态及功能变化。将诱导分化后的细胞与支架材料混合培养后12h，将支架材料移植到裸鼠背部皮下，观察新生组织情况，并对新生组织使用HE及油红O染色进行鉴定。结果 原代培养的ASC形态类似于成纤维细胞，具有很强的增殖能力，能持续稳定表达表面干细胞标志。在脂肪分化培养基的作用下，胞浆内脂滴不断聚集，逐渐演变为成熟的脂肪细胞，油红O染色阳性。体内实验中在裸鼠皮下发现了0．5ml的新生组织块，常规病理及油红O染色均证实其为成熟脂肪组织块。结论 脂肪组织来源的干细胞ASC能在体外定向诱导分化为成熟脂肪细胞，且ASC能作用种子细胞与Ⅰ型胶原支架在体内成功构建脂肪组织。     

生物陶瓷作为骨组织工程支架材料的研究进展

组织工程支架材料是组织工程研究的重要内容之一.骨组织工程模拟了自体骨移植的骨形成过程,支架材料、种子细胞、生长因子构成了骨组织工程的三要素.在构建组织工程骨的过程中,自体骨髓基质干细胞作为骨种子细胞,支架材料提供细胞外基质和机械支持,生长因子能诱导骨髓基质干细胞向成骨方向发展.     

促进脂肪组织工程再血管化的相关研究进展

目的对脂肪组织工程中再血管化的研究现状进行分析,为组织工程脂肪再血管化提供理论参考。方法广泛查阅近年有关脂肪组织工程中关于再血管化研究的相关文献,围绕促血管化的5个方面,包括脂肪细胞组织结构及血供系统的特殊性、血管化的机制、种子细胞的复合、支架材料的修饰、微环境的改善,进行相关文献复习和综述。结果脂肪组织工程技术为修复软组织缺损提供了一条新思路,但目前构建成功的组织工程脂肪体积均未超过1 mL,主要与构建物内血管化程度有关,因此构建物内血供的快速重建是脂肪组织工程由基础向临床应用的关键性环节。结论促进脂肪组织工程移植物尽快再血管化,能使支架上种子细胞及时获得营养,为制备大体积组织工程脂肪提供可能,从而满足临床修复大范围软组织缺损的需要。     

脊髓组织工程支架材料的研究现状与展望

脊髓组织工程是利用支架材料、种子细胞与生物分子等通过工程学技术构建组织工程化脊髓来重建脊髓功能,具体方法是将一定数量的种子细胞(神经干细胞、雪旺细胞、嗅鞘细胞等)种植到一定结构的三维支架材料上,形成细胞-支架材料复合物,再种植到体内脊髓损伤处,最终形成具有一定结构和功能的脊髓组织,达到修复损伤脊髓的目的.寻找理想的脊髓组织工程支架材料是当前国内外研究的热点之一.现就脊髓组织工程支架材料的研究现状及展望作一述评.     

组织工程脂肪微环境中影响血管化的因素

脂肪组织工程中构建的组织块体积较小,主要与所构建的脂肪组织中新生血管生成不充分有关。脂肪组织是人体组织中血管分布最丰富的组织,每一个脂肪细胞都被丰富的毛细血管网所围绕,因此如何有效构建血管化组织工程脂肪成为再生医学的热点问题。脂肪组织工程三要素:种子细胞;与种子细胞具有良好生物相容性的三维支架和调控脂肪组织生长的微环境。本文拟就调控脂肪组织生长的微环境来分析影响构建血管化组织工程脂肪的因素。     

人脂肪来源干细胞复合I型胶原支架构建工程化脂肪组织的实验研究

目的 探讨构建组织工程化脂肪组织的可行性,为临床修复软组织缺损寻找一种新方法.方法 以酶消化法从人脂肪抽吸术抽吸物脂质部分获取人脂肪来源干细胞作为种子细胞,并行Dil体外荧光标记,以Ⅰ型胶原支架为载体材料,将细胞成脂诱导后,以1×107/ml细胞密度与支架复合后接种于裸鼠左侧背部皮下,未诱导组不对细胞进行任何诱导,以相同方式接种于裸鼠右侧背部皮下,空白对照组将Ⅰ型胶原空白支架接种于裸鼠颈部正中皮下,每组各6只实验鼠;于第12周取材,通过大体和荧光显微镜观察、湿重测定、组织学检测和油红0染色定性判断体内成脂能力.结果 原代培养的脂肪来源干细胞,经成脂诱导能演变为成熟脂肪细胞,油红0染色阳性.诱导组裸鼠皮下均发现新生组织块,新生物平均湿重为0.020 g,常规病理切片及油红0染色均证实其为成熟脂肪组织,Dil荧光显色阳性证实其为外源性;未诱导组4只裸鼠皮下发现新生组织块,新生物平均湿重为0.014 g,常规病理切片及油红0染色证实其含有部分成熟脂肪组织,Dil荧光显色阳性证实其为外源性.两组新生物湿重比较差异有统计学意义(P<0.01);空白对照组未见新生组织形成.结论 用酶消化法从人脂肪抽吸术抽吸物脂质部分提取的细胞为脂肪组织来源干细胞,该细胞能作为种子细胞经成脂诱导后.与Ⅰ型胶原支架在体内成功构建脂肪组织.     

向尿路上皮细胞定向诱导分化的脂肪干细胞与小肠黏膜下层支架的生物相容性研究

目的分离、扩增兔脂肪干细胞,诱导脂肪干细胞向尿路上皮细胞分化,并将诱导后细胞与小肠黏膜下层复合,评价细胞与支架材料的生物相容性,为进一步构建组织工程化组织提供实验基础。方法 6只8周龄新西兰兔腹股沟脂肪组织,通过胶原酶消化法分离脂肪干细胞,流式细胞鉴定后将第3代脂肪干细胞与尿路上皮细胞间接共培养2周,并进行分化后细胞的鉴定。随后将分化后细胞种植在小肠黏膜下层上,通过扫描电镜、组织学切片观察诱导后细胞在小肠黏膜下层上的生长情况。结果脂肪干细胞培养成功并在体外扩增,流式术检测表面抗原CD分子,细胞高表达CD29 (99.6%)、CD44 (98.2%),低表达CD31(1.9%)、CD45(1.6%)。通过间接共培养诱导分化后,细胞免疫荧光、Western blot检测到尿路上皮标志物UPIa的表达,而未诱导的脂肪干细胞无表达。扫描电镜提示诱导后细胞在小肠黏膜下层上生长,粘附较好。组织学检查可见小肠黏膜下层表面细胞平铺生长。结论脂肪干细胞向尿路上皮诱导分化后可作为泌尿系组织工程的种子细胞,可能是尿路上皮细胞之外的又一新选择。小肠黏膜下层能支持诱导后的脂肪干细胞良好的生长,该支架可作为载体材料用于泌尿系组织工程的修复与重建。     

自体骨髓干细胞联合不同支架材料移植治疗四肢长骨骨不连

自体骨髓干细胞(BMSCs)是组织工程中重要的种子细胞.种子细胞与支架材料的黏附是细胞种植的关键,目前尚无大规模临床实验应用骨髓干细胞及不同支架材料移植治疗骨不连.我院子2006年6月至2011年3月以经体外成骨诱导的自体骨髓干细胞为种子细胞,联合不同支架材料移植治疗骨不连,观察骨髓干细胞及不同支架材料移植的治疗效果.     

脂肪组织工程中生物支架材料的研究进展

软组织缺损是目前整形外科关注的主要问题,传统的修复方式已无法满足人们的需求。基于种子细胞、支架材料、微环境为三大基本要素理论的组织工程,为我们带来了新的希望。现仅就三要素中的重要环节-生物支架材料作一概述。根据脂肪组织的特点选取更适于脂肪组织工程的生物支架材料,并结合目前研究与进展,对不同来源的人工材料与生物材料的优势作一对比,以了解生物材料的发展动态,从而为功能化的脂肪构建提供新思路。     

人脂肪间充质干细胞诱导分化尿路上皮细胞的研究

目的 探讨间接共培养法诱导人脂肪间充质干细胞向尿路上皮细胞定向分化的可行性.方法 人脂肪间充质干细胞提取自吸脂术患者的废弃脂肪组织中,经流式细胞法来鉴定人脂肪间充质干细胞的表型.应用Transwell培养系统构建间接共培养模型,上层种植输尿管上皮细胞(1×l04/cm2),下层种植脂肪间充质干细胞(0.5×104/cm2),共培养14 d.采用免疫荧光方法鉴定尿路上皮标志物[细胞角蛋白-18 (CK-18),尿斑蛋白2(UP2)]表达.将诱导后的细胞种植于Ⅰ型胶原+聚乳酸混合电纺丝输尿管支架材料上,体外培养7d,免疫荧光法鉴定诱导后的细胞在输尿管支架材料上尿路上皮标志物表达.苏木素-伊红(HE)染色、Livedead法检测观察诱导后细胞生长.结果 共培养7d后,诱导后的细胞形态呈现尿路上皮细胞样,14 d后,免疫荧光检测表明,40％～50％的干细胞表达尿路上皮标志物(CK-18及UP2).诱导后的细胞种植在输尿管支架材料上,细胞增殖生长良好,呈铺展状态生长,活细胞占总数的90％以上(Livedead),并且表达尿路上皮标志物.结论 使用间接共培养法能成功诱导人脂肪间充质于细胞向尿路上皮细胞分化,为输尿管等泌尿系统组织工程研究提供了一种新的种子细胞.     

脂肪间充质干细胞在脂肪组织工程中的研究现状

脂肪间充质干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)是由 PA Zuk 等在2002年首先从脂肪组织中分离出的一种成纤维细胞样细胞,形态与骨髓间充质干细胞相似,可以向软骨细胞、成骨细胞、肌细胞、神经细胞和脂肪细胞等不同胚层来源的细胞分化,具有自我更新能力和多向分化潜能[1]。因其具有来源充足、取材方便、无伦理争议的优势,近年来,作为脂肪组织工程的种子细胞受到研究者的广泛关注。笔者以 ADSCs 为种子细胞构建组织工程脂肪的研究进展作一综述。     

脂肪组织工程支架材料的研究进展

组织工程的核心是建立由种子细胞和生物材料支架构成的三维空间结构复合体,生物材料是组织工程发展的关键,随着材料科学、化学和生物学的发展,各种适合细胞生长、繁殖和分化的天然和合成的可降解材料被用来制作组织工程支架。要成功构建工程化的脂肪组织,选择适当的支架材料是必不可少的。支架材料为种子细胞提供贴服场所,而     

脂肪来源干细胞和富血小板血浆的研究与应用进展

再生医学是医学研究的新兴领域,其主要依托于安全可靠的种子干细胞、生物材料和细胞因子.人类脂肪来源干细胞(adipose-derived stem cells, ADSCs)是从脂肪组织中分离出的一种具有多向分化潜能的干细胞;同时,ADSCs也是近年来组织工程研究中一种理想的种子细胞.ADSCs的增殖、分化过程受到许多细胞因子以及激素的调节作用.     

脂肪组织工程中新型支架材料的研究进展

脂肪组织工程是通过干细胞、支架以及生长因子这3类要素来实现组织器官的再生和修复。在过去几十年里,随着组织工程和再生医学的快速发展,为了更大限度地模仿细胞外基质成分,各类生物材料支架已经被广泛应用于脂肪组织工程。研究者们通过静电纺丝、微加工、自组装、3D打印等技术来探索适合脂肪组织工程的支架,其中主要包括天然生物材料及合成生物材料。优良的支架不仅能够填充缺损,而且能够通过控制化学成分和物理性质(如机械性能和微结构)来影响脂肪间充质干细胞的增殖和分化。因此,组织工程支架必须从基本性质上具有一定的仿生结构及功能,即"活"支架,这样才能彻底代替病损组织或器官。现笔者就近年来用于脂肪组织工程的各种新型支架作一综述。     

丝素蛋白在脂肪组织工程中的研究进展

外伤、肿瘤切除术后、先天及后天性畸形等造成的软组织缺损,不仅影响缺损部位的功能和外观,还会影响患者的身心健康.软组织缺损的修复一直是整形外科的难点之一.随着组织工程技术的进步和成熟,构建组织工程脂肪为软组织缺损的填充提供了新思路.构建工程化脂肪组织有3大要素：种子细胞、生长因子和支架材料.