支架材料在牙髓再生和血运重建中的应用

文题释义：细胞外基质：是由动物细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细胞之间的大分子,是细胞生长的天然支架。 支架材料：在组织工程中支架可作为细胞的运载体,为细胞定植、黏附、增殖、分化提供三维空间结构。支架材料为制备组织工程支架所需要材料的统称。 牙髓血运重建：在临床上牙髓血运重建是指在进行彻底有效的根管消毒时,尽可能保护牙髓组织及其周围的干细胞,而后通过刺激根方组织出血形成以血凝块为主的天然支架,最后进行严密的冠方封闭,为干细胞提供合适的微环境,促进其分化成为成牙本质细胞和成骨细胞,最终实现牙髓再生和牙根继续发育的一种临床术式。文中运用的“血运重建”“再血管化”概念,为广义上牙髓组织再生过程中血管的再生和再生牙髓血管系统的重建过程。   摘要背景：随着组织工程研究与技术的不断发展,牙髓再生和血运重建成为可能。干细胞、支架材料、信号分子作为组织工程3要素在此过程中的相互作用尤为重要,干细胞是否能正常增殖、分化和生成牙髓组织很大程度取决于支架材料的选择。目的：对研究较广泛、效果较好的支架材料及两种支架制备方法进行综述,分析其在牙髓重建中的应用和再血管化能力。 方法：由第一作者应用计算机于2019-01-01/09-30以“pulp regeneration,pulp revascularization,scaffold”为英文检索词,以“牙髓再生、牙髓血运重建、再血管化、支架材料”为中文检索词,在PubMed、万方、知网中检索已经发表的文献。共检索得到外文文献421篇、中文文献181篇,通过筛选整理61篇相关文献做一综述。结果与结论：血小板来源支架、细胞外基质来源支架、自组装肽均在牙髓再生和血运重建取得了一定效果。将天然和合成材料以水凝胶和纳米材料等技术制备成合成或半合成支架,在细胞增殖分化、细胞迁移黏附、对抗炎症、传递因子上具有独特优势,并可通过一定修饰提高支架的促血管生成能力。可以预见未来基于合成水凝胶或纳米材料的支架设计及制备技术,能解决目前临床支架来源缺乏、效果不稳定的问题。 ORCID: 0000-0002-7090-3788(陈乐怡) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

构建人工椎间盘组织工程支架

背景：组织工程技术的发展为已退变椎间盘功能的恢复提供了可能。 目的：综述椎间盘组织工程中支架的研究进展。 方法：由第一作者检索PubMed 数据库中1990-01-01/2012-12-31 有关椎间盘组织工程中支架的文献,以 “tissue engineering, intervertebral disc, scaffold”为检索词。 结果与结论：支架材料是组织工程研究中的一项重要组成部分。椎间盘纤维环支架材料有3大类,包括天然生物材料、人工合成材料及复合材料。椎间盘纤维环支架材料种类繁多,各有优缺点,尚无公认的最合适的支架材料,支架材料选择仍需进一步的实验研究。纳米级生物材料是研究发展的一个必然趋势,另外,利用仿生学原理,在模拟人椎间盘组织的过程中对支架材料进行改进同样是一个发展趋势;此外,可注射型支架同样是另一个研究热点,可注射型支架材料的选择范围主要集中在壳聚糖、Ⅱ型胶原、透明质酸、纤维蛋白、弹性蛋白、藻酸盐身上,目前将壳聚糖作为支架的研究相对较多。     

制备软骨组织工程支架的材料和方法

背景：软骨组织工程的研究为修复软骨缺损提供了新的思路和方法,其中如何获得理想的组织工程支架是这一研究的核心和难点。 目的：回顾性分析软骨组织工程支架的材料选择和制备方法。 方法：由第一作者检索2000至2012年 PubMed数据库、ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网库有关制备软骨组织工程支架的材料选择和方法等方面的文献。 结果与结论：软骨支架材料分为天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。可采用相分离法、溶剂浇铸/粒子沥滤技术、气体发泡技术、快速成型技术及静电纺丝法制备支架材料。由于胶原、琼脂糖和藻酸盐等水凝胶类天然材料可提供足够的生物相容性、增殖和黏附能力及亲水性,电纺的人工合成高分子材料复合支架又可以保证支架的力学强度、塑形要求、孔隙率、可降解性等,将天然材料利用包埋技术和表面修饰技术复合于电纺的高分子复合材料支架上将更有利于支架性能的发挥。     

壳聚糖及其衍生物在软骨组织工程中的应用

背景：作为生物型支架,壳聚糖因其独特的多孔三维结构、易于改性的特征及良好的生物相容性成为了软骨组织工程支架材料的研究热点。 目的：就壳聚糖及其衍生物的设计、改性及在软骨组织工程中的应用作一综述。 方法：应用计算机检索PubMed数据库和CNKI数据库,中文关键词为“壳聚糖,壳聚糖衍生物,支架材料,组织工程,软骨组织”,英文检索词为“chitosan;chitosan derivatives;scaffold;tissue engineering;cartilage”,检索文献时间范围为1990年1月至2015年1月。 结果与结论：壳聚糖是一种天然的生物多糖,通过化学改性、共混改性等方法可以改变壳聚糖的溶解度、机械强度、生物活性甚至生物降解性等自身特性,从而制成更为合适的生物支架材料。进一步研究表明,将壳聚糖与种子细胞进行共同体外培养可以获得正常形态的软骨细胞并能合成特异性的细胞外基质成分,在动物体内,壳聚糖支架与种子细胞所构建的组织工程软骨能够修复软骨损伤,形成与周围正常软骨相似的组织。壳聚糖及其衍生物支架材料在软骨组织工程中有较为广阔的研究前景。  中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景

背景：目前组织工程骨修复骨缺损在临床应用中较为关键的问题是建立血管网,为新骨的形成提供氧气及营养物质,并为机体提供代谢途径。 目的：综述近年组织工程骨支架材料的特点,并着重介绍复合支架材料的研究现状。 方法：以“骨组织工程,血管化,支架材料,复合支架材料”为中文检索词,以“bone tissue engineering, vascularization,scaffold,composite scaffold”英文检索词,应用计算机在中国期刊全文数据库和PubMed数据库检索2001年1月至2014年1月的相关文章,将所有文章进行初步筛选后,对保留的文章进一步详细分析、归纳并总结。 结果与结论：按照组织工程骨支架材料的来源不同,可将其分为人工合成材料、天然衍生材料和复合支架材料,单一支架材料难以作为最理想的材料修复骨缺损,复合支架材料能在不同程度上弥补单一支架材料的缺陷,因此近年来组织工程支架材料的发展由单一材料发展为复合材料,并呈现人工合成材料与天然材料有机结合的趋势。但复合支架材料在临床应用中仍然有许多尚待解决的问题,主要有控制复合材料比例,使材料降解速率与组织细胞的生长速率相适应,保持复合材料的多孔隙和高机械强度。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

人工材料在急性运动骨损伤中的应用与表面修饰

背景：选择合适的表面修饰材料,有针对性的对基质支架材料进行表面改性和表面修饰,提高材料表面的细胞黏附性以及促进细胞的增生是骨组织工程支架材料研究的重要内容。 目的：概述骨组织工程支架材料的运用情况,支架材料表面修饰材料的运用以及修饰方法或途径。 方法：由第一作者检索1995/2010 PubMed数据及万方数据库文章,选择与组织工程支架材料运用及表面修饰相关的文献。 结果与结论：成骨细胞与支架材料的作用依赖于材料的表面特性、局部形态、表面能或化学能等,这些表面特性决定了细胞怎样吸附到材料表面、细胞的定位以及细胞的功能行为等。因此生物材料的复杂性和细胞-生物材料表面的相互作用决定着进行生物支架材料表面修饰的重要性。理想的表面修饰应该兼顾表面拓扑结构、特异性识别、亲水与疏水平衡、蛋白质吸附等各个方面才能得到功能化的新生组织。目前,应用最多的表面修饰材料是Ⅰ型胶原,未来研究中将多种表面修饰材料进行复合发挥材料的互补作用,以及基因疗法和纳米材料的发展,将成为骨组织工程学领域研究的热点问题。     

快速成型方法制备组织工程支架的研究与应用

背景：快速成型是基于材料堆积法,结合计算机、数控、激光和材料技术于一体的高新制造技术。 目的：综述快速成型技术在组织工程支架制备中的应用。 方法：由第一作者检索万方数据库、中国知网数据库和Elsevier Science Direct Online有关支架材料的生物力学性能、支架材料发展前景及快速成型技术在支架材料制备领域中应用研究等方面的文献。 结果与结论：快速成型技术应用于组织工程支架的制备已经越来越成熟,快速成型技术不但克服了传统制造方法中存在的支架复杂外形制造困难和内部微结构无法控制的缺陷,而且还可以通过有限元分析预先对支架的结构进行优化,以实现改善支架机械强度等某些特殊的要求。但是,由于组织器官的特殊性和排外性及细胞的黏附条件,不但要从结构上改善支架,而且需要快速成型技术与具有组织相容性及可降解的材料相结合,使支架植入生物体后,细胞能更好地增殖和分化,促进组织再生,修复缺损组织。     

骨组织工程支架材料及其血管化的研究进程

背景：随着骨组织工程学技术的不断发展,利用组织工程骨修复大面积骨缺损成为当今研究的热点。 目的：介绍骨组织工程中的种子细胞、细胞因子、支架材料的特性及材料血管化情况。 方法：以“骨组织工程,支架材料,血管化”为中文关键词,以“bone tissue engineering,scafold,vascularization”为英文关键词,采用计算机检索2000年1月至2012年1月CNKI数据库和PubMed数据库相关文章,选择与骨组织工程学概述、支架材料和血管化方面相关的文章进行分析。 结果与结论：种子细胞的选择、细胞因子的应用、支架材料的性能及血管化程度均对组织工程骨成功修复骨损伤产生着重要影响。适宜的种子细胞是骨组织工程的研究基础,细胞因子是骨组织工程研究的催化剂,具有良好三维结构的支架材料对于促进细胞的生长增殖、组织长入、成骨方式和血管化等方面均有积极的促进作用。但每种支架材料都有其不足之处,所以可以通过将多种材料进行复合达到综合效应来满足临床需求。另外也要积极寻求新的材料制备工艺和对已有方法进行改进,以制造出更加优良的支架材料。但血管化仍然是骨组织工程要面对的重大考验。目前所应用的促进组织工程骨血管化的方法均存在一定缺陷,如利用生长因子促进血管化时,易造成代谢异常患者病情恶化等情况发生;利用显微外科技术促进组织工程骨血管化,易导致其他部位形成创伤和畸形,不利于患者的身体康复等。     

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     

制备软骨组织工程支架的方法

背景：软骨组织工程支架作为软骨细胞外基质的替代物,其外形和孔结构对实现其作用和功能具有非常重要的意义。 目的：回顾目前若干种常用软骨组织工程中三维多孔支架的制备方法。 方法：由第一作者检索2000至2013年PubMed数据库,ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网数据库。英文检索词为“Cartilage tissue engineering;scaffolds;fabrication”,中文检索词为“软骨组织工程;制备方法;支架材料;多孔支架”。 结果与结论：制备软骨组织工程支架的方法有相分离/冷冻干燥法、水凝胶技术、快速成型技术、静电纺丝法、溶剂浇铸/粒子沥滤法及气体发泡法等。目前研究发现,支架中孔径的大小对组织的重建有着直接的影响,孔径为100-250 μm的孔有益于骨及软骨组织的再生。通过溶液浇铸/粒子沥滤法、气体发泡法所制备的支架孔径大小在这一范围内,因此比较适合用于骨、软骨组织工程支架的构建。研究人员通常将多种方法结合起来,以期能制备出生物和力学性能方面更加仿生的组织工程多孔支架。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

自组装多肽纳米纤维支架的结构特点及应用优势

背景：3D自组装肽纳米纤维凝胶支架能很好模拟体内的微环境,提供一种能促进细胞生长、改善细胞功能、具有合理构成细胞外基质的结构模式。 目的：综述自组装多肽纳米纤维支架的基础研究及其在神经组织工程中的研究现状。 方法：检索2000至2013年PubMed数据库、维普数据库有关自组装多肽纳米纤维支架研究进展的文献,关键词为“自组装多肽,纳米纤维支架,神经组织工程,神经干细胞;self-assembling peptide,nanofiber scaffold,RADA16,Nerve tissue engineering,Neural stem cell”。 结果与结论：自组装多肽纳米纤维支架作为新型组织工程支架材料不仅解决了材料与细胞相容性差的问题,而且在维持材料的三维特性、促进细胞活性、模仿细胞外基质等方面均优于其他支架材料,是一种理想的组织工程材料,为神经损伤修复研究提供了新的方法。但自组装多肽领域内仍面临一些挑战,短期的问题包括自组装多肽与新型生物高分子的整合,以及与相对成熟传统移植物的整合;长期问题涉及如何更好地应对体内免疫系统,如何对细胞内的靶点进行治疗,以及如何预测未来高整合支架的发展方向等。     

神经干细胞与透明质酸水凝胶材料生物相容性的研究

目的:评价神经干细胞与改性透明质酸水凝胶支架新材料的生物相容性,研究该透明质酸水凝胶支架作为中枢神经组织工程载体材料的可行性,为用组织工程及干细胞技术治疗中枢神经系统损伤提供基础。方法:以冷冻干燥法制备透明质酸水凝胶材料支架,通过化学接枝法将抗Nogo受体抗体(Anti-NogoR)和多聚赖氨酸(poly-l-lysine,PLL)分子接枝到水凝胶上对其改性,制成新的支架材料。体外培养胚胎13.5d大鼠前脑泡神经干细胞.将神经干细胞与生物支架共培养,通过扫描电镜观察透明质酸水凝胶的内部结构及神经干细胞在支架材料上的粘附与生长情况,通过细胞免疫组织化学技术观察神经干细胞在透明质酸水凝胶材料上的存活与分化情况。结果:制备的透明质酸水凝胶材料具有疏松的三维多孔结构,神经干细胞在支架材料上能够粘附并且有突起长出,生长良好。神经干细胞在支架材料上能够分化。结论:神经干细胞与经过改性的透明质酸水凝胶新材料有很好的生物相容性,能够在材料上存活分化。该新透明质酸水凝胶材料有望作为修复中枢神经损伤的组织工程载体。     

组织工程韧带支架材料研究进展

韧带损伤发生几率很高,并且能够导致关节不稳以及其他组织损伤进一步恶化,但在临床上却没有韧带损伤修复的有效手段。组织工程为再生韧带组织提供了一个新的途径,而运用此方法选取合适的支架材料显得尤为重要。综述了组织工程韧带支架材料的主要研究成果,着重论述了在此领域潜力巨大的天然生物材料胶原和蚕丝。虽然目前的研究取得了较大的进步,但仅处在起步阶段,距离大规模的临床应用还很远。最后指出了此领域的最终目标以及未来研究趋势。     

组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用

背景：近年来,随着基础研究的发展,许多新方法、新策略已经开始用于脊髓损伤修复,其中组织工程学的发展开辟了一条新的途径,利用组织工程学的方法治疗脊髓损伤已逐渐成为当前新的研究热点。 目的：探讨组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用的研究进展。 方法：检索SCI数据库2002/2011有关组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用的文献,检索词为“组织工程(tissue engineering);脊髓损伤(spinal cord injury);支架材料(scaffold material);胶原(collagen);壳聚糖(chitosan);藻酸盐凝胶(alginate hydrogel);纤维蛋白凝胶(fibrin glue);聚羟基丁酸酯(poly-b-hydroxybutyrate);琼脂糖凝胶(agarose);聚乳酸(poly lactic acid);合成水凝胶(synthetic hydrogels);聚乙二醇(polyethylene glycol)”,对组织工程支架材料修复脊髓损伤的临床及基础文献进行深入分析。 结果与结论：组织工程支架是组织工程修复脊髓损伤研究的重点内容。组织工程支架的材料包括天然材料和人工合成材料,天然材料具有良好的细胞和组织相容性,人工合成的聚合物支架在结构形状、机械强度及规模化生产方面均具有很大的优势。近年来,组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用有了很大发展,相继出现了新型支架材料。     

透明质酸在骨组织工程研究中的应用现状

背景：用组织工程学方法促进骨组织再生,是近年来骨缺损修复的研究热点。支架材料是骨组织工程研究的重要内容。 目的：分析透明质酸作为骨组织工程支架材料的应用进展。 方法：对CNKI、PubMed数据库进行文献检索,以“透明质酸,骨”为中文检索词、“hyaluronic acid, bone“为英文检索词。提取文献进行透明质酸作为骨组织工程支架材料的应用研究的分析。分析了透明质酸的物理特性,透明质酸在骨组织工程中的应用,以及相关文献的发表情况。 结果与结论：透明质酸是一种重要的细胞外基质,透明质酸及其衍生物有优良的特性,是构建组织工程支架的优良材料,且可作为生长因子及细胞的输送载体。国家自然科学基金是资助透明质酸作为骨组织工程支架材料的应用的相关文献最多的基金,湖北中医学院、解放军总医院、广州中医药大学、华南理工大学发表相关文献较多。近年透明质酸在骨组织工程上的应用研究引起了越来越多的关注,但其临床研究较少。     

Cytocompatibility of self-assembled beta-hairpin peptide hydrogel surfaces

MAX1 is a 20 amino acid peptide that undergoes triggered self-assembly to form a rigid hydrogel. When dissolved in aqueous solutions, this peptide exists in an ensemble of random coil conformations rendering it fully soluble. The addition of an exogenous stimulus results in peptide folding into beta-hairpin conformation. This folded structure undergoes rapid assembly into a highly crosslinked hydrogel network. DMEM cell culture media is one stimulus able to initiate folding and consequent self-assembly of MAX1. The cytocompatibility of this gel towards NIH 3T3 murine fibroblasts is demonstrated. Gels were shown to be non-toxic to the fibroblast cells. MAX1 hydrogels also foster the ability of the cells to attach to the hydrogel scaffold in the absence or presence of serum proteins. Additionally MAX1 hydrogels were able to support fibroblast proliferation to confluency with little effect on the rheological properties of the scaffold. MAX1 hydrogels meet the preliminary mechanical and cytocompatibiltiy requirements of a tissue engineering scaffold.