骨组织工程研究中种子细胞、支架材料及其相互关系

近年来随着细胞生物学、分子生物学、免疫学、物理学、生物材料学和临床医学等相关学科的飞速发展，骨组织工程的研究也得到长足的发展，但目前骨组织工程中不同的种子细胞有不同的生物学特性，在骨组织工程的研究中选择不同的种子细胞，在体外构建的组织工程化活性骨的质量也不同，不同的支架材料有不同的理化特性，无论天然材料或是人工材料，各有优缺点，尚缺乏理想的支架材料，在体外构建组织工程化活性骨的过程中，种子细胞与支架材料的有效结合才能提高组织工程化活性骨的质量，目前各种构建方法及应用的支架材料在体外构建的组织工程化活性骨的质量尚不能满足要求，为在骨组织工程研究中合理选择种子细胞、支架材料以及促进种子细胞与支架黏附的方法，就其中种子细胞、支架材料及其相互关系的进展进行综述。     

骨组织工程研究中种子细胞、支架材料及其相互关系

近年来随着细胞生物学、分子生物学、免疫学、物理学、生物材料学和临床医学等相关学科的飞速发展,骨组织工程的研究也得到长足的发展,但目前骨组织工程中不同的种子细胞有不同的生物学特性,在骨组织工程的研究中选择不同的种子细胞,在体外构建的组织工程化活性骨的质量也不同,不同的支架材料有不同的理化特性,无论天然材料或是人工材料,各有优缺点,尚缺乏理想的支架材料,在体外构建组织工程化活性骨的过程中,种子细胞与支架材料的有效结合才能提高组织工程化活性骨的质量,目前各种构建方法及应用的支架材料在体外构建的组织工程化活性骨的质量尚不能满足要求,为在骨组织工程研究中合理选择种子细胞、支架材料以及促进种子细胞与支架黏附的方法,就其中种子细胞、支架材料及其相互关系的进展进行综述。     

骨组织工程研究现状

由于创伤、肿瘤、退行性改变等各种原因造成的骨组织缺损导致患肢体功能严重受损或丧失，以致患预后生活质量极差，已成为骨科领域急待解决的问题之一。目前常用的修复骨组织缺损的方法有：自体骨移植、同种异体骨移植、异种骨移植，但由于供体来源有限，手术二次创伤、感染、强烈排斥反应等原因而限制了其在临床上的应用，组织工程学研究使人们看到新的希望。     

骨组织工程种子细胞的研究近况

目的:分析比较各种种子细胞在骨组织工程中作用,归纳较理想的种子细胞的条件,为骨缺损患者修复与恢复功能选择最适宜的种子细胞提供科学依据。资料来源:应用计算机检索Medline1990-01/2006-01有关骨组织工种、种子细胞、骨缺损修复方面的文献,检索词为“bone,tissueengineering,seedcell,bonedefect,bonerepair”并限定文章语言种类为英文。中文文献应用计算机从中国期刊全文数据库检索。资料选择:对资料进行初审,纳入标准:选取有关骨组织工程种子细胞实验或临床研究文献。排除标准:①非随机对照实验、重复实验。②综述、讲座、笔谈等非原著性文献。资料提炼:共收集了384篇有关骨组织工程种子细胞实验或临床研究方面文献,其中23篇符合纳入标准,排除361篇。对23篇文章中提及的①骨种子细胞:成骨细胞,骨髓基质细胞,间充质干细胞,骨髓间充质干细胞。②骨外种子细胞:骨外间充质干细胞,胚胎干细胞。③转基因干细胞等种子细胞进行综合分析。资料综合:较理想的种子细胞的条件应该是:①取材方便,对供体损伤小。②在体外培养体系中具有较强的增殖传代能力,生物活性好,衰亡率低,能在较短时间内得到数量较多并易定向分化为成骨细胞。③植入机体后能适应受区环境,保持高质量成骨活性,且远期效果良好。④生物毒性低,组织相容性好,免疫活性低,致癌性低等。结论:骨组织工程中对种子细胞的研究已进入临床研究阶段,并取得可喜的进展,其中以间充质干细胞最好,它取材容易,安全性好,是很有发展前景的种子细胞。     

组织化工程血管的现状与发展

目的:动脉狭窄或闭塞导致的组织缺血坏死应用血管旁路移植是重要的功能修复重建方法.当自体血管存在病变或缺陷时,需要人工血管作为移植物.回顾血管组织工程的一般原理,对种子细胞、支架和血管的体外构建3个方面研究的现状和存在的问题进行综述.资料来源:应用计算机检索Medline 1985-01/2004-09的人工血管和组织工程材料方面的相关章,检索词为“endothelium cell,tissue engineering,cell source,small-diameter vascular graft”,并限定章语言种类为英语.资料选择:对资料进行初审,选取包括上述内容的献,然后筛除明显非随机对照的试验研究,对剩余的献开始查找全.纳入标准为随机、对照实验.排除标准为非随机对照,重复实验和综述.资料提炼:共收集到33篇关于组织工程血管研究方面的献,22篇符合纳入标准.排除的11篇中,7篇为重复研究,4篇为综述.资料综合:22篇献包括对内皮细胞,天然和合成材料及细胞种植等方面的研究.采用脱细胞基质或人工合成材料等作为支架复合种植种子细胞的组织工程血管在强度、通畅性和相容性等方面进行了实验研究.结论:寻找力学与生物学性能和人体血管组织完全匹配的替代材料,目前是血管组织工程科学研究的热点.组织工程化血管植入体内后,随着组织的长人和支架的降解,最终可形成完全意义上的自体血管.但种子细胞来源、支架的构建和血管的三维培养仍有待进一步深入细致的研究.     

组织工程支架材料的研究现状

20世纪80年代，美国学者Langer和Vaeanti提出组织工程(Tissue Engineering)的再生医学的新概念，现正在形成组织工程学这门新学科。该学科利用生命科学与工程学的原理与方法，研究和开发具有修复或改善人体组织功能的新一代临床应用结构物，用于替代器官的一部分或全部功能。组织工程提高了组织缺损的治疗水平和患者的生活质量。降低了医疗费用，正在形成高新技术产业。组织工程研究主要有4个方面：种子细胞、支架材料、器官构建、临床使用。其中支架材料和种子细胞是组织工程目前研究的重要内容。介绍人工合成可降解聚合物如聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物、聚丁酸、聚偶磷氮、聚酸酐、聚磷腈、聚酯尿烷等和天然高分子聚合物胶原、纤维蛋白、甲壳素以及透明质酸等作为组织工程支架材料的研究进展概况，包括各自的优缺点和一些改进措施。并指出了今后的研究方向。     

组织工程支架材料的研究现状

20世纪80年代,美国学者Langer和Vacanti提出组织工程(TissueEngineering)的再生医学的新概念,现正在形成组织工程学这门新学科。该学科利用生命科学与工程学的原理与方法,研究和开发具有修复或改善人体组织功能的新一代临床应用结构物,用于替代器官的一部分或全部功能。组织工程提高了组织缺损的治疗水平和患者的生活质量,降低了医疗费用,正在形成高新技术产业。组织工程研究主要有4个方面:种子细胞、支架材料、器官构建、临床使用。其中支架材料和种子细胞是组织工程目前研究的重要内容。介绍人工合成可降解聚合物如聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物、聚丁酸、聚偶磷氮、聚酸酐、聚磷腈、聚酯尿烷等和天然高分子聚合物胶原、纤维蛋白、甲壳素以及透明质酸等作为组织工程支架材料的研究进展概况,包括各自的优缺点和一些改进措施。并指出了今后的研究方向。     

组织化工程血管的现状与发展

目的:动脉狭窄或闭塞导致的组织缺血坏死应用血管旁路移植是重要的功能修复重建方法。当自体血管存在病变或缺陷时,需要人工血管作为移植物。回顾血管组织工程的一般原理,对种子细胞、支架和血管的体外构建3个方面研究的现状和存在的问题进行综述。资料来源:应用计算机检索Medline1985-01/2004-09的人工血管和组织工程材料方面的相关文章,检索词为“endotheliumcell,tissueen-gineering,cellsource,small-diametervasculargraft”,并限定文章语言种类为英语。资料选择:对资料进行初审,选取包括上述内容的文献,然后筛除明显非随机对照的试验研究,对剩余的文献开始查找全文。纳入标准为随机、对照实验。排除标准为非随机对照,重复实验和综述。资料提炼:共收集到33篇关于组织工程血管研究方面的文献,22篇符合纳入标准。排除的11篇中,7篇为重复研究,4篇为综述。资料综合:22篇文献包括对内皮细胞,天然和合成材料及细胞种植等方面的研究。采用脱细胞基质或人工合成材料等作为支架复合种植种子细胞的组织工程血管在强度、通畅性和相容性等方面进行了实验研究。结论:寻找力学与生物学性能和人体血管组织完全匹配的替代材料,目前是血管组织工程科学研究的热点。组织工程化血管植入体内后,随着组织的长入和支架的     

骨组织工程中大孔支架材料制备的研究

理想的多孔支架材料的寻找和制备是目前骨组织工程中研究的热点之一.磷酸钙骨水泥是骨组织工程中椎一能自行固化、生物相容性好的制备大孔支架的材料,近年来已成为研究的热点,但通常用这种材料制备的多孔支架脆性较大,限制了它的应用,利用复合材料的优点对其进行改性是其今后发展的方向;综述了骨组织工程中对支架材料的要求、常用材料的优缺点、常用的制备方法等,对磷酸钙骨水泥有机增强制备研究的最新进展进行了重点综述,并对杂化支架材料的优点及前景作了分析.     

骨组织工程种子细胞的研究近况

目的：分析比较各种种子细胞在骨组织工程中作用，归纳较理想的种子细胞的条件，为骨缺损患者修复与恢复功能选择最适宜的种子细胞提供科学依据. 资料来源：应用计算机检索Medline1990—01／2006—01有关骨组织工种、种子细胞、骨缺损修复方面的文献，检索词为“bone，tissue engineering．seed cell、bone defect．bone repair”并限定文章语言种类为英文。中文文献应用计算机从中国期刊全文数据库检索。 资料选择：对资料进行初审，纳入标准：选取有关骨组织工程种子细胞实验或临床研究文献排除标准：①非随机对照实验、重复实验。②综述、讲座、笔谈等非原著性文献。 资料提炼：共收集了384篇有关骨组织工程种子细胞实验或临床研究方面文献．其中23篇符合纳入标准，排除361篇对23篇文章中提及的①骨种子细胞：成骨细胞，骨髓基质细胞．间充质干细胞．骨髓间充质干细胞。②骨外种子细胞：骨外间充质干细胞，胚胎于细胞．③转基因干细胞等种子细胞进行综合分析。 资料综合：较理想的种子细胞的条件应该是：①取材方便，对供体损伤小。②在体外培养体系中具有较强的增殖传代能力，生物活性好，衰亡率低，能在较短时间内得到数量较多并易定向分化为成骨细胞。③植入机体后能适心受区环境、保持高质量成骨活性，且远期效果良好。④生物毒性低，组织相容性好，免疫活性低，致癌性低等。 结论：骨组织工程中对种子细胞的研究已进入临床研究阶段，并取得可喜的进展，其中以间充质干细胞最好，它取材容易，安全性好，是很有发展前景的种子细胞。     

成骨细胞培养在骨组织工程和运动领域的研究进展

背景:成骨细胞在不同的培养环境、细胞因子刺激下增殖、分化及功能不同。目的:总结成骨细胞体外培养技术与成骨细胞增殖速度的研究进展。方法:检索1990/2011 PubMed数据及万方数据库有关运动、成骨细胞培养和骨组织工程等方面的文献,英文检索词为"exercise,Osteoblast raise method",中文检索词为"运动,成骨细胞,骨组织工程"。排除与研究目的无关和内容重复者。保留29篇文献做进一步分析。结果与结论:骨组织工程构建中种子细胞的选择方式、支架材料的不同形式、细胞因子、培养环境、力学因素都对成骨细胞的培养有重要影响。构建骨组织工程中成骨细胞在不同的培养环境、细胞因子刺激下会有不同的增殖能力和分化结果。成骨细胞的增殖速度与旋转壁式生物反应器提供的低剪力环境、适宜的细胞因子、细胞支架的选择密切相关。     

脂肪基质细胞构建组织工程骨修复下颌骨缺损的实验研究

背景:以往实验认为,只有经过成骨诱导后的脂肪基质细胞才能作为骨组织工程的种子细胞。然而成骨诱导周期过程复杂,延长了细胞体外培养时间和花费。目的:探讨未经过成骨诱导的犬脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术修复犬下颌骨缺损的可行性。方法:取12个月龄犬背部皮下脂肪,经胶原酶消化法获得单个核细胞,将培养的第3代细胞与双相磷酸钙陶瓷形成支架复合物。在犬下颌骨两侧制备长20mm、高10mm的箱状缺损,拔除缺损区牙齿,分别植入细胞支架复合物和单纯双相磷酸钙陶瓷支架,不进行干预的区域作为空白对照。植入后4周及8周经组织学检测骨缺损修复情况。结果与结论:支架植入后4周,部分支架材料降解,缺损区形成新生骨,双相磷酸钙陶瓷组成骨量明显少于细胞支架复合物组,形成少量新骨及部分新生血管。8周时,两组形成更多的新骨,广泛分布于骨缺损区域,但双相磷酸钙陶瓷组仍明显少于细胞支架复合物组,差异有显著性意义(P<0.01)。提示脂肪基质细胞复合双相磷酸钙陶瓷可在体内成骨,不经过体外成骨诱导的脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术可修复下颌骨缺损。     

脂肪基质细胞构建组织工程骨修复下颌骨缺损的实验研究

背景：以往实验认为,只有经过成骨诱导后的脂肪基质细胞才能作为骨组织工程的种子细胞。然而成骨诱导周期过程复杂,延长了细胞体外培养时间和花费。目的：探讨未经过成骨诱导的犬脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术修复犬下颌骨缺损的可行性。方法：取12个月龄犬背部皮下脂肪,经胶原酶消化法获得单个核细胞,将培养的第3代细胞与双相磷酸钙陶瓷形成支架复合物。在犬下颌骨两侧制备长20mm、高10mm的箱状缺损,拔除缺损区牙齿,分别植入细胞支架复合物和单纯双相磷酸钙陶瓷支架,不进行干预的区域作为空白对照。植入后4周及8周经组织学检测骨缺损修复情况。结果与结论：支架植入后4周,部分支架材料降解,缺损区形成新生骨,双相磷酸钙陶瓷组成骨量明显少于细胞支架复合物组,形成少量新骨及部分新生血管。8周时,两组形成更多的新骨,广泛分布于骨缺损区域,但双相磷酸钙陶瓷组仍明显少于细胞支架复合物组,差异有显著性意义（P〈0.01）。提示脂肪基质细胞复合双相磷酸钙陶瓷可在体内成骨,不经过体外成骨诱导的脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术可修复下颌骨缺损。     

骨组织工程的研究进展

本文对组织工程骨的研究作了概述,介绍了用于骨组织工程的种子细胞、支架材料和骨组织构建的基本做法.介绍了用珊瑚、珊瑚-羟基磷灰石、松质骨基质和其他一些天然生物材料,用作成骨细胞培养的支架材料,研究证实除了人工合成的聚合物类材料之外,一些天然生物材料也可作为骨组织工程理想的支架材料.     

高能冲击波对骨组织代谢及愈合影响的实验及临床研究

目的了解高能冲击波对骨组织ＤＮＡ的影响，以及其治疗骨折延期愈合、骨折不连接的疗效。方法通过新西兰种兔肢体实施体外高能冲击波治疗，取骨膜组织进行体外培养Ｈ３—ＴｄＲ掺入放射性自显影研究。临床应用其治疗骨不连接１８例，骨折延迟愈合２０例。结果证实冲击后１～２周实验侧骨膜组织Ｈ３ＴｄＲ标记率明显高于对照侧（Ｐ＜０．０５），表明实验侧骨膜成骨细胞有丝分裂明显增强，骨膜成骨作用增强。临床冲击治疗后１６周，２０例骨折延迟愈合均愈合；冲击后１６周，１８例骨不连接，１５例愈合。结论该法可促进骨膜形成、骨细胞ＤＮＡ代谢，是治疗骨折延迟愈合、骨不连接的有效方法，其作用机理仍有待于进一步研究。     

血管组织工程的研究与进展

背景: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。近年来,组织工程学技术的发展推动了组织工程化血管的研究,已成为今后血管替代物的重要方向。目的:综述血管组织工程的相关临床及基础研究进展。方法:检索SCI数据库2001/2010有关血管组织工程的文献,检索词为"组织工程血管(tissue-engineered vascular);组织工程(tissue engineering);血管(vascular);支架材料(scaffold materials);支架(scaffolds);种子细胞(seed cell);细胞外基质(extracellular matrix,ECM);血管支架(vascular scaffold);高分子材料(polymer materials);复合材料(composite materials);纳米(nanometer);生物材料(biological materials)",对血管组织工程的临床及基础文献进行分析。结果与结论:血管组织工程研究的内容主要有种子细胞、细胞外基质替代物以及组织工程血管三维培养。血管组织工程所应用的种子细胞包括自体血管壁细胞、胚胎干细胞和骨髓间充质干细胞,还包括内皮细胞,平滑肌细胞及成纤维细胞等众多组织细胞。在组织工程血管构建中血管组织微环境是活细胞在体外生长所需的支持物,是种子细胞生长增殖的三维空间,便于细胞黏着、生长、进行新陈代谢。因此,组织工程血管需要具有良好的生物相容性,可塑性强,来源广泛,有一定的抗张强度和无免疫原性的支架材料。根据来源和性能,目前研究应用的材料分为天然生物生材料和合成材料两种。