应用高浓度Ⅱ型胶原蛋白构建组织工程软骨支架

目的构建有利于种子细胞黏附、增殖和分化的软骨组织工程海绵支架。方法依据天然软骨主要成分,提取透明软骨Ⅱ型胶原蛋白,将提取的胶原蛋白通过高速离心进行浓缩,真空冷冻干燥制得海绵支架材料,应用化学交联剂EDC/NHS进行化学交联,对支架采用组织化学染色、体外降解实验、扫描电镜和接种细胞静态培养的方法进行相关检测。结果支架具有良好的孔隙结构,孔径40～130μm,孔隙率在90%以上,细胞在支架上增殖、分化良好。结论构建的高浓度Ⅱ型胶原蛋白海绵支架具有良好的生物相容性,有较好的应用前景。     

骨组织工程学研究新进展

组织工程学是应用生命科学和工程学的原理及其技术,以生物材料为载体,研究开发、设计构建或重建具有生理功能的组织和器官,然后移植到人体,成为具有修复、维持或改善受损组织功能的生物替代物的一门新兴交叉学科。骨组织工程学研究主要有三个方面:种子细胞、支架材料、骨组织构建的临床应用。其中骨组织工程学的核心是支架材料,而支架材料要达到理想的骨支架材料的要求,种子细胞要有效与载体材料充分的粘附,并在载体中良好的生长、扩增和分化,才能形成具有骨组织修复功能的细胞——载体复合物。骨组织工程中细胞采用种子细胞与支架材料有效充分粘附可能是解决骨支架问题的一种有效方法,本文就骨组织工程中影响细胞与复合支架材料的因素研究现状和进展做一综述,为骨组织工程的研究提供一点依据,对支架材料的应用提供一定的参考。     

组织工程中天然支架材料的研究现状

组织工程学是近年来发展起来的一门新学科，是材料学、工程学和生命科学共同发展并相互融合的产物，其最基本的思路是在体外分离、培养细胞，将一定量的细胞接种到具有一定空间结构的支架上，通过细胞之间的相互黏附、生长繁殖、分泌细胞外基质，从而形成具有一定结构和功能的组织或器官，因而，充足的种子细胞、合适的支架及促进种子细胞在支架上增殖分化的因子便成为组织工程的三大要素。其中支架在生产人造组织的过程中起着举足轻重的作用。不同的组织需要不同的支架。一种理想的组织工程支架应当模拟天然的细胞外基质。它必须能维持并引导细胞生长，同时提供细胞生长、分化和细胞间相互作用所需的所有细胞因子，而一旦新生组织形成后，它必须降解以利于新生组织融人周围的宿主组织中。在体外培养时，它必须能让种子细胞能够从培养基中获得营养，在移植后可以有效地血管化并由向内生长的血管供应营养。而且，支架的结构即其机械属性必须符合欲建的组织器官结构。具体说来，这些标准包括：①支架必须具备生物相容性，不能引起宿主的排异反应；②支架必须能够抵抗应力，能够被消毒；③合适的支架必须能以合理的速度降解，并且降解的产物必须无毒，能及时排出体外；④支架须具有合适大小的孔隙以利于大量的种子细胞在其中增殖分化。同时还须让血管能够长人支架。当然，若支架本身能够缓释生长因子之类的生物大分子则更好。要满足如此多的条件绝非易事，故研究者们纷纷探索研究，试图找到理想的材料。一般来说，制造支架的材料可分为三大类，人工合成的、天然的及经过修饰的天然高分子。本文就后两种材料的研究现状进行初步探讨。     

胶原蛋白-几丁聚糖三维骨架构建组织工程血管的可行性

目的研究胶原蛋白-几丁聚糖构建的三维支架在血管组织工程研究中的可行性.方法以I型胶原蛋白和几丁聚糖为生物材料,体外预构具有三维结构的支架,观察支架的空间立体结构;将培养的种子细胞(人平滑肌细胞和纤维细胞)种植于支架,观察材料与细胞的生物相容性和抗收缩性,并测定材料中DNA含量和胶原蛋白含量.结果应用相分离技术制备的支架,具有均匀的三维结构和丰富的交通孔,种植种子细胞后可以形成良好的细胞黏附和生长,且选用的支架材料可以抵抗细胞收缩引起的材料变形;培养2、4、6周的材料中,DNA含量和胶原蛋白含量随培养时间延长而明显增加.结论构建的胶原蛋白-几丁聚糖三维支架具有结构均匀、细胞生物相容性好的特点,并具有一定的物理强度,可以应用于血管组织工程研究.     

构建组织工程血管的支架材料和种子细胞研究进展

国内外学者已对用于构建组织工程血管的支架材料和种子细胞进行了较多的研究,以期研制出能代替自体血管用于临床的血管移植物,它应具备良好的生物相容性、适应性重塑和生长的潜能。虽然组织工程研究已开展30多年并取得一定成果,但是仍有许多问题亟待解决。如何研制出理想的支架材料和选择合适的种子细胞有待进一步研究。综述近年用于构建组织工程血管的支架材料和种子细胞的研究进展。     

组织工程中天然支架材料的研究现状

组织工程学是近年来发展起来的一门新学科,是材料学、工程学和生命科学共同发展并相互融合的产物,其最基本的思路是在体外分离、培养细胞,将一定量的细胞接种到具有一定空间结构的支架上,通过细胞之间的相互黏附、生长繁殖、分泌细胞外基质,从而形成具有一定结构和功能的组织或器官[1],因而,充足的种子细胞、合适的支架及促进种子细胞在支架上增殖分化的因子便成为组织工程的三大要素.     

人BMSCs复合载体支架修复软骨缺损的研究进展

我们广泛查阅近年来有关人骨髓间充质干细胞及载体支架材料研究与应用的文献,并选择常见的几种细胞载体支架材料分别进行阐述。人骨髓间充质干细胞作为最实现性的细胞源,将在软骨组织工程的研究及应用中发挥重要的作用。理想的支架材料在种子细胞修复软骨缺损中起到事半功倍的作用。人骨髓间充质干细胞复合现有支架材料仍存在许多问题。将人骨髓问充质千细胞复合自体脱钙骨基质,成软骨诱导促进软骨缺损的修复,因其良好的稳定性与免疫学性能,值得今后更深入地研究。     

聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯支架复合同种异体软骨细胞修复关节软骨缺损的实验研究

目的:探讨聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯(PHBV)三维多孔材料作为软骨组织工程支架的可行性及有效性.方法:采用"压片-热处理-粒子析出技术"制备PHBV多孔支架.体外分离培养软骨细胞后接种到PHBV支架体外培养4周,期间扫描电镜观察细胞在支架上的生长情况,然后与单纯PHBV支架同时植入兔膝关节软骨缺损区继续培养4、8、12周后取材,分别行大体、组织学、Ⅱ型胶原免疫组化观察.进行Wakitani评分,观察其体内修复关节缺损效果.结果:电镜观察示软骨细胞在支架上黏附、增殖良好并能分泌细胞外基质,组织学观察示PHBV支架浅层有新生软骨组织形成,于4周后开始形成透明软骨样结构且表面基本平整与宿主整合良好,组织学切片上可见类软骨形成并分泌甲苯胺蓝异染的软骨基质和软骨特异性Ⅱ型胶原. 结论:PHBV可以作为软骨组织工程支架材料,能够用于再生修复软骨的缺损.     

胶原蛋白-几丁聚糖三维骨架构建组织工程血管的可行性

目的 研究胶原蛋白——几丁聚糖构建的三维支架在血管组织工程研究中的可行性。方法 以Ⅰ型胶原蛋白和几丁聚糖为生物材料，体外预构具有三维结构的支架，观察支架的空间立体结构；将培养的种子细胞（人平滑肌细胞和纤维细胞）种植于支架，观察材料与细胞的生物相容性和抗收缩性，并测定材料中DNA含量和胶原蛋白含量。结果 应用相分离技术制备的支架，具有均匀的三维结构和丰富的交通孔，种植种子细胞后可以形成良好的细胞黏附和生长，且选用的支架材料可以抵抗细胞收缩引起的材料变形；培养2、4、6周的材料中，DNA含量和胶原蛋白含量随培养时间延长而明显增加。结论构建的胶原蛋白——几丁聚糖三维支架具有结构均匀、细胞生物相容性好的特点，并具有一定的物理强度，可以应用于血管组织工程研究。     

转化生长因子β_1基因修饰的间充质干细胞/仿生基质材料的体外复合培养

目的 探讨转化生长因子β_1(TGF-β_1)基因转染对间充质干细胞(MSCs)增殖分化的影响,评价涂覆多聚赖氨酸(PLYS)的聚DL乳酸(PDLLA) 仿生基质材料能否作为关节软骨组织工程学研究的支架材料。方法 将组织工程学与分子生物学有机结合,体外将具有多重生物学效应的TGF-β_1基因转入关节软骨组织工程首选种子细胞--间充质干细胞（MSCs）,并与表面涂覆PLYS的PDLLA可降解三维多孔基质材料体外复合培养。以单纯空载体转染MSCs为对照,通过扫描电镜等方法观察种子细胞的粘附、增殖及分化等情况。结果 基质材料孔隙率为88%,其中孔径为150～200μm的有效孔占80%。所有细胞均能很好地粘附于基质材料上,其中TGF-β_1基因修饰的MSCs增殖分化活性明显优于对照组。结论 利用分子组织工程学原理可使TGF-β_1持续高效发挥作用,使提高关节软骨缺损的修复质量和远期疗效成为可能。涂覆PLYS的PDLLA仿生基质材料不仅具有良好的生物相容性和结构相容性,而且具有更好的表面相容性和生物学活性,在一定程度上解决了细胞-基质材料之间存在的界面不相容问题,是关节软骨缺损修复的良好基质材料。     

β-磷酸三钙-脱细胞软骨支架复合兔BMSCs修复膝关节软骨缺损的实验研究

目的观察纳米磷酸三钙人工骨(β-TCP)、转化生长因子-β(TGF-β)、胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)、脱细胞耳软骨(DC)复合软骨细胞修复关节软骨缺损的效果。方法获取新西兰大白兔骨髓间充质干细胞(BMSCs),培养并体外诱导成软骨细胞,取异体兔耳软骨进行脱细胞处理,与β-TCP形成复合支架作为载体接种软骨细胞,加入TGF-β和IGF-I修复膝关节软骨缺损。实验动物(n=18)分为3组,实验组(n=8)复合支架加入TGF-β和IGF-I,对照组(n=6)仅以复合支架修复缺损,空白组(n=4)不加入任何修复材料。结果 BMSCs在体外生长稳定,增殖能力强,可被诱导为软骨细胞。软骨支架脱细胞完整,软骨陷窝排列有序,复合物植入缺损后第20周,实验组缺损内充填白色半透明新生软骨组织,色泽与正常软骨相似,与周围正常软骨连接良好。结论β-TCP-DC复合支架有较多的孔隙结构,降解速度快,组织相容性及细胞黏附性好,是组织工程修复关节软骨理想的种子细胞载体。     

转化生长因子β1基因修饰的间充质干细胞／仿生基质材料的体外复合培养

目的 探讨转化生长因子β1（TGF－β1)基因转染对间充质干细胞（MSCs)增殖分化的影响,评价涂覆多聚赖氨酸（PLYS）的聚DL乳酸（PDLIA）仿生基质材料能否作为关节软骨组织工程学研究的支架材料。方法 将组织工程学与分子生物学有机结合,体外将具有多重生物学效应的TGF－β1基因转入关节软骨组织工程首选种子细胞－－间充质干细胞（MSCs）,并与表面涂覆PLYS的PDLLA可降解三维多孔基质材料体外复合培养。以单纯空载体转染MSCs为对照,通过扫描电镜等方法观察种子细胞的粘附、增殖及分化等情况。结果 基质材料孔隙率为88％,其中孔径为150－200μm的有效孔占80％。所有细胞增能很好地粘附于基质材料上,其中TGF－β1基因修饰的MSCs增殖分化活性明显优于对照组。结论 利用扮子组织工程学原理可使TGF－β1持续高效发挥作用,使提高关节软骨缺损的修复质量和远期疗效成为可能。涂覆PLYS的PDLLA仿生基质材料不仅具有良好的生物相容性和结构相容性,而且具有更好的表面相容性和生物学活性,在一定程度上解决了细胞－－基质材料之间非的界面不相容问题,是关节软骨缺损修复的良好基质材料。     

Ⅰ型胶原支架材料与人脂肪干细胞体外生物相容性研究

目的 观察人脂肪干细胞与I型胶原支架材料的生物相容性,为脂肪组织工程选择适宜的种子细胞载体.方法 将人脂肪干细胞与Ⅰ型胶原支架体外培养复合,采用倒置相差显微镜和扫描电镜,观察细胞在支架上黏附、生长及增殖情况并计算细胞黏附率,XTT比色法检测细胞增殖率.结果 脂肪干细胞能良好的在支架上黏附、生长和增殖.结论 Ⅰ型胶原支架材料具有良好的细胞相容性,可作为脂肪组织工程的种子细胞载体.     

经血源子宫内膜干细胞复合3D打印PLGA支架体外培养的相容性研究

[目的]通过经血源子宫内膜干细胞(menstrual blood-derived mesenchymal stem cells,Men SCs)与3D打印PLGA支架材料的复合培养,探讨构建组织工程化骨软骨的可行性。[方法]预处理3D打印PLGA支架,取第5代Men SCs,倒置显微镜下观察细胞生物学特性,按1.0×106/m L的密度接种到PLGA支架材料上复合培养,通过倒置显微镜、Mico-CT、扫描电镜和组织病理学进行观察,并借此判断Men SCs与3D打印PLGA支架材料复合体外培养的融合性。[结果]Men SCs生长良好,细胞平铺生长,呈梭形或纺锤形,胞质薄,核圆居中,具有成纤维细胞形态。细胞传至第5代,为长梭形细胞单层,呈漩涡状排列。PLGA支架的微观呈现相互连通的多孔结构,结构疏松,孔隙大且互相交通,孔壁较薄。Men SCs在PLGA支架材料上生长状态良好,细胞在支架表面和内部生长,支架孔径内有细胞基质样组织连接,表明Men SCs与3D打印PLGA支架材料复合体外培养的融合性良好。[结论]经血源Men SCs是骨组织工程适宜的种子细胞,与3D打印的PLGA支架材料复合可体外构建组织工程骨。     

BG/PHBV复合多孔支架材料与成骨细胞体外复合培养

目的用生物活性玻璃BG/聚羟基烷酸酯PHBV复合多孔支架材料与骨髓基质细胞来源的成骨细胞体外复合培养了解其生物相容性,为骨组织工程支架材料选择提供依据。方法:将体外培养的兔骨髓基质细胞诱导分化的成骨细胞,与BG/PHBV复合多孔支架材料体外复合培养,对复合体进行形态学、扫描电镜、细胞增长能力的测定,评价细胞与材料的相容性。结果:骨髓基质细胞有较强的向成骨细胞分化和繁殖能力成骨细胞与BG/PHBV复合多孔支架材料体外复合培养8d,分布于支架材料的成骨细胞迅速分化增殖,分泌细胞外基质并形成钙结节。结论:骨髓基质细胞是骨组织种子细胞的良好来源BG/PHBV复合多孔支架材料与成骨细胞具有良好的生物相容性,是构建组织工程骨的一种理想支架材料。     

胶原蛋白化学交联技术的研究进展

胶原蛋白具有能够形成高强度的不溶性纤维、低免疫原性等特点[1],这些特点使其成为构建组织工程软骨支架较为理想的材料,但单纯以胶原蛋白为材料所构建的组织工程支架,其降解速度较快,强度也比较差,不能达到作为种子细胞支架的要求.因此,需要对胶原蛋白进行改性以提高支架的性能.     

同种异体骨髓基质细胞移植修复兔膝关节骨软骨缺损

目的 探讨同种异体骨髓基质细胞(BMSCs)作为种子细胞在软骨组织工程中的应用.方法 同种异体BMSCs与丝素蛋白-异体松质骨共培养构建组织工程化骨软骨复合体,移植修复兔膝关节骨软骨缺损,术后2、4、12周取材,行组织学观察及Ⅱ型胶原、Brdu免疫组化染色.结果 BMSCs能在丝素蛋白和松质骨支架上较好的黏附、生长,共培养后成功地构建了组织工程化骨软骨复合体;体内移植后生成透明软骨样组织并修复了骨软骨缺损.结论 同种异体BMSCs可作为软骨组织工程的种子细胞,丝素蛋白-松质骨双相支架负载同种异体BMSCs可用于骨软骨缺损的修复.     

周围神经组织工程种子细胞的研究进展

周围神经组织工程的研究目前还处在起步阶段,主要研究包括:种子细胞的分离和培养,支架材料的开发,人工神经的组织还原[1].体外构建工程组织的核心方法是首先分离自体或异体组织的细胞,经体外扩增达一定数量后,将这些细胞种植到预先构建好的三维支架上,在适宜的条件下,细胞沿着支架迁移、铺展、生长和分化,最终发育成为具有特定形态功能的工程组织[2].本文从组织工程方面对种子细胞的研究进展做一综述.     

利用脱细胞血管基质体外构建小口径组织工程血管

目的 探讨利用犬的间充质干细胞诱导分化种子细胞,以异种脱细胞血管基质为基础体外构建小口径血管移植物.方法 采用密度梯度离心和贴壁培养的方法从犬骨髓中分离出间充质干细胞并体外培养,诱导分化成内皮样细胞和平滑肌样细胞;采用非离子型去垢剂和胰蛋白酶去除猪颈动脉血管壁结构细胞,对脱细胞基质进行组织学、力学检测及孔隙率评估.在生物反应器内采用旋转种植的方法将犬骨髓间充质干细胞诱导的内皮样细胞种植到脱细胞基质上,体外构建小口径组织工程血管.结果 犬的骨髓间充质干细胞体外能够定向诱导分化为平滑肌样细胞和内皮样细胞,可以作为血管组织工程的种子细胞.经过脱细胞处理后,光镜和电镜观察证实血管壁的细胞成分完全去除.具有良好的孔径和孔隙率.支架在生物力学、孔隙率等方面符合构建组织工程血管支架的要求.在生物反应器内剪切力条件下可以初步构建出组织工程血管.结论 小口径血管移植物可以将间充质干细胞诱导种子细胞,以异种脱细胞血管支架作为基质,在搏动性生物反应器内培养的方法进行构建.     

间充质干细胞向软骨方向分化的研究

骨髓间充质干细胞(MSC)广泛于人体各个部位,具有多向分化潜能。MSC的多能性,在体外容易分离和扩增培养,使其有望成为组织工程理想的种子细胞。MSC应用于软骨组织工程的过程非常复杂,不仅需要多种生长因子如TGF-βs,IGF-I等的协调作用,还需要将细胞运送到所需部位的特殊支架。