微载体培养技术的研究与进展

背景：微载体培养技术是一种新兴的大规模细胞培养技术,广泛地应用于组织工程中种子细胞的扩增。微载体具有比表面积大等优点,在微载体培养技术中具有决定性作用。 目的：文章就近年来制备微载体的生物材料和方法的研究进展做一综述,为微载体培养技术和组织工程的研究提供理论基础。 方法：由第一作者于2009-10应用计算机检索PubMed数据库、万方数据库和维普数据库相关文献。英文资料的检索时间为1967/2009;中文资料的检索时间为1990/2009。英文检索词为“microcarrier,biomaterials cell culture, tissue engineering”;中文检索词为“微载体,生物材料,细胞培养,组织工程”。 纳入标准：①微载体材料、制备工艺及性能的研究。②微载体细胞培养的研究。③动物实验及临床应用。阅读标题和摘要进行筛选,共纳入34篇用于综述。 结果与结论：虽然国内外研究人员在微载体的研究与制备方面做了很多工作,但迄今仍与临床应用有一定的距离。目前的主要工作是将不同种类的材料通过新型的工艺制备得到复合材料,通过表面改性来调节微载体的力学和生物降解性能。 关键词：微载体;生物材料;细胞培养;制备工艺;组织工程;综述文献 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.16.024     

生物材料作为口服胰岛素载体的稳定性及缓释作用

摘要 目的：探讨生物材料作为载体,在保持口服胰岛素制备与消化过程中的生物活性及建立满足人体生理需求的胰岛素的释放速率的模式中的应用。 方法：用计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI：1989/2009)和Medline database(1989/2009),按纳入和排除标准,对文献进行筛选,资料收集和质量评价,共纳入31篇文章。从常用口服胰岛素载体生物材料、保持口服胰岛素在制备与消化过程中的生物活性及建立满足人体生理需求的胰岛素的释放速率模式3方面进行总结。 结果：以生物材料作为载体包埋胰岛素,可避免胰岛素被胃肠蛋白酶降解,提高其在胃肠道内的稳定性,并有利于肠道黏膜对胰岛素的摄取和转运,在人体内递药过程中又能实现靶向控制药物释放,提高药物的生物利用度,满足人体生理需求的胰岛素的释放速率模式,实现了胰岛素的持续释放。 结论：在胰岛素载体材料的研究过程中,生物材料以其优势发展迅速。随着研究的进一步深入,作为口服胰岛素载体的生物材料将向临床实际应用方向发展。 关键词：口服胰岛素;药物载体;生物材料;壳聚糖;脂质体;聚合物     

半月板运动损伤修复中组织工程材料的应用

目的：以半月板运动损伤修复中组织工程材料为出发点，介绍了半月板的结构与功能、半月板种子细胞来源、细胞因子的作用及半月板损伤组织工程修复材料的应用。 方法：以“半月板，组织工程，运动损伤，支架”为中文检索词；以“Meniscus，tissue engineering, Sports Injuries，Bracket” 为英文检索词，应用计算机检索中文期刊全文数据库1998-01/2009-12期间的相关文章。纳入与组织工程半月板生物支架材料研究相关文献，排除重复分析，重点对21篇文献进行归纳分析。 结果：半月板生物支架材料按其来源可分为：天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。在半月板组织工程中支架材料起着非常重要的作用，选择合适的载体是一个首先要解决的问题。在生物材料研制与开发过程中，应特别注重细胞与生物材料相互作用的研究；避免生物材料研究与种子细胞研究脱节；复合材料的制备不仅包括同一类生物材料的复合，还包括不同类别生物材料之间的交叉复合；对材料进行生物或化学修饰的复合材料、纳米材料、仿生材料及智能材料等的研制与开发将是未来生物材料研究的重要内容。 结论：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半月板生物支架材料的主要研究方向。 关键词：半月板；组织工程学；运动损伤；修复；生物材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.12.037     

胶原材料在药物缓释载体中的应用★

目的：探讨胶原材料在药物缓释载体中的应用情况，寻找新的组织工程替代物。 方法：由第一作者采用电子检索的方式检索1993-01/2009-10维普数据库(http://www.cqvip.com/)及Pubmed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)有关胶原材料在药物缓释剂中应用的文献，检索词为“组织工程，胶原材料，组织相容性，药物缓释载体，临床应用”。排除内容重复、Meta分析类文章后筛选纳入25篇文献进一步评价。 结果：胶原材料在临床应用于皮肤损伤修复、软骨损伤修复、创伤止血等，并做为工程支架材料构建心肌组织。胶原材料具有高拉伸强度、生物降解性能、低抗原活性、低刺激性和低细胞毒以及促进细胞生长的性能。因而是一种理想的生物医用材料和药物载体。由于生长因子的半衰期通常较短，而胶原由于其良好的水溶性而不宜直接被作为生长因子的缓释载体使用。乳酸/羟基乙酸共聚物以其水不溶性、良好的生物相容性和生物可降解性而被广泛应用于缓释载体的构建中。 结论：胶原材料虽然是一种理想的生物医用材料和药物载体，但在各种临床应用和药物载体的使用中效果差异很大，这是源于缓释载体构建中的很多问题仍没得到解决。虽然目前天然生物材料成为研究的热点，但是如何使胶原材料更符合药物载体的要求，这就迫切需要解决载体构建的问题，最终实现胶原材料的充分应用达到组织修复的目的。 关键词：胶原材料；组织工程；组织相容性；药物缓释载体；临床应用     

生物材料修复股骨缺损及其性能评价

目的：评价组织工程修复股骨骨缺损各种生物材料的性能和应用,寻找合理股骨替代物。 方法：以“组织工程,股骨缺损,干细胞,细胞因子,复合材料” 为中文关键词,“tissue engineering, femur defect, Mesenchymal stem cells,Cytokines,Materials” 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股骨缺损修复相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以21篇文献为主重点讨论了组织工程股骨骨缺损修复生物材料及其性能。 结果：干细胞技术是从少量骨髓组织得到种子细胞,经体外诱导扩增达到一定细胞数量后,与支架材料复合,体外构建组织工程骨,其细胞能够维持成骨细胞特有的生物学特性,能与受区骨组织完全融合,同时避免了免疫排斥反应发生。将两种或两种以上材料复合在一起,或对生物材料表面进行各种各样的修饰,可以促进细胞与材料之间的黏附、提高细胞的生物活性并维持生物功能;利用某种载体转入到种子细胞内,后者在骨缺损区成骨,同时分泌适量的骨生长因子,诱导周围非定向性骨祖细胞向定向性骨祖细胞分化,从而在短时问内募集到足够的具有成骨活性的种子细胞,加快长骨损伤愈合;利用计算机三维虚拟成像技术和计算机数控成型技术预制的复合材料,既有医用复合材料本身的优点,又有精确的和股骨骨缺损周围组织解剖学上契合性,更有近乎完美的外观形态。 结论：目前还没有一种材料能完全符合骨组织工程的要求。将几种材料复合在一起,或对生物材料表面修饰,促进细胞与材料之间的黏附、提高细胞的生物活性、维持生物功能是目前组织工程生物材料研究的热点。 关键词：股骨缺损;修复;组织工程;干细胞;细胞因子;复合材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.16.028     

脱蛋白松质骨作为异种骨移植材料的修复作用*☆

背景：采用脱蛋白处理后的松质骨可见大小不等、相互交通、开放孔隙的网架结构，其无机成分为羟基磷灰石，有机成分为胶原,力学性能保存良好，有良好的细胞相容性，可能是一种新型骨移植材料。 目的：介绍异种脱蛋白松质骨作为骨组织工程载体的性能，以及其用于骨融合的作用。 方法：分别以“异种脱蛋白松质骨、骨融合、载体”，为检索词，应用计算机检索重庆维普(VIP)期刊全文数据库及Pubmed 数据库1998-01/2009-12有关文章，排除与研究目的无关和内容重复者，保留33篇文献做进一步分析。 结果与结论：动物骨均有相似的生物材料结构和造型，较人工合成材料骨具有极好的细胞贴附性和细胞生长增殖环境。但由于异种骨移植时种属间的抗原差异，存在剧烈的免疫排斥反应，骨组织兼容性差，关键问题是植入体内免疫问题。如能克服免疫原性，异种脱蛋白松质骨是一种良好的组织工程骨载体材料，可为再血管化和成骨细胞的分化提供一个稳定的环境。     

组织工程血管支架材料的评价

摘要 目的：评价组织工程修复颅骨缺损各种生物材料的性能和应用,寻找合理的颅骨替代物。 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。纳入与生物材料及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：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 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.21.019     

周围神经组织工程进展

周围神经损伤以后的修复、再生和功能恢复一直是神经科学研究的热点，目前临床上主要采用自体神经移植的方法进行修复。但自体神经移植会造成供体功能丧失，且修复长度受限，大小难以匹配，可能形成神经瘤等．这些缺点限制了其临床应用。随着组织工程技术的兴起，目前提倡利用生物学和工程学原理开发能修复、维持和改善组织功能的替代品。周围神经组织工程旨在为神经缺损的修复提供供体，其核心是建立由生物材料和种子细胞构成的三维神经导管。     

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     

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     

纤维蛋白胶对脂肪干细胞增殖和存活的影响

摘要 背景：尽管有很多生物支架材料被用于携带种子细胞，但纤维蛋白胶与脂肪干细胞二者在体外的共培养研究及种子细胞在支架材料中的增殖存活评价没有统一的标准。 目的：探讨纤维蛋白胶对体外培养的大鼠脂肪干细胞的增殖和存活性，为可注射组织工程化心肌治疗心肌梗死提供实验依据。 方法：分离培养大鼠脂肪干细胞，通过流式细胞术检测其免疫表型，将脂肪干细胞与纤维蛋白胶共培养，用噻唑蓝比色法及LIVE/DEAD荧光双染色检测脂肪干细胞在纤维蛋白胶中的增殖和存活性。 结果与结论：大鼠脂肪干细胞表型特征为CD90、CD105阳性，CD34、CD45阴性，噻唑蓝比色结果显示，纤维蛋白胶中的脂肪干细胞增殖活性高于常规培养组(P < 0.05)，LIVE/DEAD荧光双染色显示脂肪干细胞在纤维蛋白胶中生长良好，24，72 h的细胞存活率均在90%以上，死亡率小于7%。结果提示，大鼠脂肪干细胞在纤维蛋白胶中增殖和存活良好，可用纤维蛋白支架携带脂肪干细胞用于可注射心肌组织工程研究。 关键词：脂肪干细胞；纤维蛋白胶；细胞培养；增殖；存活 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.47.002     

壳聚糖及其衍生物在骨组织工程中的应用*

摘要：壳聚糖是天然多糖类高分子化合物甲壳素的脱乙酰产物,具有来源丰富、生物相容性好、可生物降解等优点,在骨组织工程中可以加工成用于细胞移植和组织再生的多孔支架、生长因子的缓释载体及外源基因的递送载体,也可加工成微球或水凝胶等形式用作骨组织工程的可注射性支架,在骨组织工程研究领域壳聚糖及其衍生物具有广阔的应用前景。但由于壳聚糖复合支架的机械性能较弱、在体内的降解时间难以精确控制、壳聚糖用作基因载体转率效率偏低等原因,目前大多研究只处于体外和动物体内实验阶段,随着材料科学与生命科学的发展,壳聚糖将广泛用于骨组织缺损的临床治疗实践中。 关键词：壳聚糖;衍生物;骨;组织工程;综述文献 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2009.47.024     

间充质干细胞在眼科领域的研究与应用

目前间充质干细胞治疗主要应用于局部移植、系统移植、结合干细胞的基因治疗以及组织工程领域。基于间充质干细胞易于分离培养、扩增,易于外源基因的导入和表达,在体外长期培养的过程中始终保持多向分化潜能,遗传背景相当稳定,在眼组织工程中具有广泛的应用前景。目前国内外已有大量研究证实间充质干细胞可分化为角膜及视网膜细胞,间充质干细胞在眼前节的应用多借助于某种载体,如羊膜、纤维凝胶膜等,另外温度敏感培养皿实现了无载体的眼表干细胞移植;在眼后节的应用重点集中于寻找治疗视网膜色素变性可行的治疗方法上。间充质干细胞作为种子细胞参与眼部受损组织修复与再生的研究趋于成熟,但其致瘤性及安全性还有待进一步解决。     

生物蛋白胶复合骨髓间充质干细胞修复兔多层软组织缺损

背景：符合软组织生理结构的生物蛋白胶适合作为修复软组织缺损的载体材料。 目的：观察生物蛋白胶复合骨髓间充质干细胞修复软组织缺损的可行性。 方法：在新西兰大白兔大腿处造成深达肌肉层,直径大于3 cm的软组织缺损。将24只新西兰大白兔随机分为3组,实验组将同种异体来源的骨髓间充质干细胞复合生物蛋白胶注射到软组织缺损处,对照组将生物蛋白胶注射到软组织缺损处,模型组造模后不注射。 结果与结论：术后14,21 d创面收缩率,实验组>对照组>模型组(P < 0.01);愈合时间,实验组<对照组<模型组(P < 0.01)。结果显示以生物蛋白胶为载体复合骨髓间充质干细胞能快速的修复多层软组织缺损。     

成纤维细胞-纤维蛋白胶复合物促进动脉瘤闭塞的初步实验研究

目的 在新西兰种兔的动脉瘤模型中,通过颈动脉血管造影及术后病理检查来探讨成纤维细胞-纤维蛋白胶复合物栓塞动脉瘤的可行性.方法 采用细胞原代培养技术在体外建立成纤维细胞库,并将成纤维细胞在人纤维蛋白胶中三维培养,直视下用成纤维细胞-纤维蛋白胶复合物栓塞兔动脉瘤,其中成纤维细胞-纤维蛋白胶复合物栓塞6只,纤维蛋白胶栓塞6只,分别于栓塞后2和4周行DSA血管造影,栓塞后4周行病理检查.结果 成纤维细胞能够体外生长在纤维蛋白胶中.成纤维细胞-纤维蛋白胶复合物组栓塞效果明显优于单纯纤维蛋白胶组.结论 成纤维细胞-纤维蛋白胶复合物有可能成为栓塞动脉瘤的备选材料.     

5000兔骨髓基质细胞在纤维蛋白胶与异种骨复合支架中培养(英文发表）

目的 应用纤维蛋白胶、异种无机骨构建骨组织工程复合支架材料,探讨兔骨髓基质细胞在这种复合支架材料中立体培养情况。 方法 实验完成于吉林大学中日联谊医院骨科研究室、天津科技大学机械工程学院。牛松质骨经去脂去蛋白等无机化处理后与纤维蛋白胶复合制成复合骨支架材料;将兔骨髓基质细胞作为种子细胞进行传代培养,收集后再与纤维蛋白胶、异种无机骨构成的复合支架中进行立体培养,采用相差显微镜、透射电子显微镜等手段观察骨髓基质细胞在纤维蛋白胶中的生长状况。结果 相差显微镜下观察见骨髓基质细胞均匀分布于复合支架中,具有良好活性,细胞不断增殖、分化,培养4周骨髓基质细胞形成密集立体网状。透射电子显微镜下见复合支架中培养4周的基质细胞内细胞器结构完整,局部有细突起,胞质内可见线粒体,核糖体,粗面内质网。进一步证实骨髓。结论 在纤维蛋白胶与异种无机骨构建的复合支架中骨髓基质细胞具有良好活性,可迅速扩增生长,提示这种支架材料具有适合种子细胞生长的环境,具备两种支架材料的优越性,可以成为良好的骨组织工程支架材料。     

Bio-printing of collagen and VEGF-releasing fibrin gel scaffolds for neural stem cell culture

Time-released delivery of soluble growth factors (GFs) in engineered hydrogel tissue constructs promotes the migration and proliferation of embedded cells, which is an important factor for designing scaffolds that ultimately aim for neural tissue regeneration. We report a tissue engineering technique to print murine neural stem cells (C17.2), collagen hydrogel, and GF (vascular endothelial growth factor: VEGF)-releasing fibrin gel to construct an artificial neural tissue. We examined the morphological changes of the printed C17.2 cells embedded in the collagen and its migration toward the fibrin gel. The cells showed high viability (92.89 ± 2.32%) after printing, which was equivalent to that of manually-plated cells. C17.2 cells printed within 1 mm from the border of VEGF-releasing fibrin gel showed GF-induced changes in their morphology. The cells printed in this range also migrated toward the fibrin gel, with the total migration distance of 102.4 ± 76.1 µm over 3 days. The cells in the control samples (fibrin without the VEGF or VEGF printed directly in collagen) neither proliferated nor migrated. The results demonstrated that bio-printing of VEGF-containing fibrin gel supported sustained release of the GF in the collagen scaffold. The presented method can be gainfully used in the development of three-dimensional (3D) artificial tissue assays and neural tissue regeneration applications.     

纤维蛋白基生物材料在组织工程中的应用

纤维蛋白基材料包括纤维蛋白原和纤维蛋白，是一种具有良好生物相容性和生物降解性能的天然聚合物材料，已被广泛应用于开发各种组织工程支架和生长因子释放系统。为满足不同组织工程对支架三维结构和力学性能的要求，纤维蛋白基材料可以制成凝胶、黏胶、微珠和纳米纤维，也可以单独使用或与其他材料复合。文章讨论了纤维蛋白基材料的主要性能，并重点论述了此类材料在组织工程中的应用现状和面临的问题。     

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     

软骨组织工程载体材料的研究与进展

随着组织工程技术的兴起,利用组织工程的方法和手段修复软骨缺损成为一种新的治疗模式,其中寻找一种合适的软骨细胞载体则是当前软骨组织工程研究的焦点之一。文章从人工合成的可降解性聚合物和天然的细胞外基质替代物(天然高分子聚合物)两方面的进展做一综述,总结了各种载体的优缺点。