胶原-壳聚糖支架与软骨细胞的生长

背景：目前软骨支架材料的种类比较多,但还没有一种材料能完全符合软骨修复的要求。 目的：观察在混合材料胶原-壳聚糖支架中软骨细胞的生长情况。 方法：采用冷冻干燥法将质量分数为2%胶原与3%壳聚糖混合制备胶原-壳聚糖多孔支架。将分离培养的第2代兔软骨细胞接种到胶原-壳聚糖支架上,对照组将软骨细胞接种到无支架的培养板中。观察支架的孔隙率、吸水性及内部形态结构,MTT法检测软骨细胞在支架上的增殖情况,组织切片苏木精-伊红染色,扫描电镜观察细胞在支架的生长、贴附情况,RT-PCR检测细胞支架复合物蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达情况。 结果与结论：胶原-壳聚糖支架的吸水性为(80.0±0.55)%,孔隙率为(88.5±1.5)%,孔径为100~150 μm,复合细胞培养2周后,细胞增殖活力高,软骨细胞分泌的蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达明显高于对照组。说明质量分数为2%胶原与3%壳聚糖的混合支架适合软骨细胞生长和快速增殖,是一种良好的修复和重建软骨载体。     

以聚羟基烷酸酯为支架同种异体工程化软骨构建

目的 探讨以聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanotes,PHBV)为支架材料的同种异体软骨细胞构建组织工程化软骨的能力.方法 分离、培养、扩增、传代培养兔软骨细胞,接种在PHBV支架材料上,体外培养7 d后,将细胞-材料复合物种植在成年兔皮下,6周取材,对获得的同种异体工程化软骨进行组织学评价及扫描电镜观察.结果 组织学观察示PHBV有成熟软骨组织形成,软骨细胞形态正常,胶原形成较多;电镜观察示软骨基质内弹性纤维较丰富,在弹性纤维包绕中有散在的卵圆形软骨细胞.单纯PHBV体内培养无软骨组织形成.结论 以PHBV为支架材料同种异体软骨细胞在有免疫力的动物体内可形成工程化软骨.     

聚乙烯醇-壳聚糖-胶原组织工程支架的研究

目的 以聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖（Cs）和胶原（Col）为主要原料制备PVA-Cs—Col复合支架,并研究其作为组织工程支架材料的可行性。方法 把聚乙烯醇、壳聚糖和胶原按一定配比复合,测定复合材料的含水率、膨胀率和力学性能,扫描电镜观察材料横截面的组织形态。结果 不同分子量PVA与不同质量的cs和Col复合,得到的复合支架材料湿态抗张强度为5．70MPa,含水率在60．15％-72．50％,膨胀率在185．33％～317．57％。不同配比的复合支架具有不同的内部组织形态结构。结论 PVA—Cs—Col复合支架材料具有较高的含水率和适宜的膨胀率,内部孔洞丰富,Cs：PVA：Col的质量比为30：15：0．20时,复合支架综合性能较佳,适合用于组织工程支架材料。     

同种异体兔软骨细胞体内培育组织 工程化人工软骨的实验研究

将同种异体兔关节软骨细胞种植到聚乳酸 ( D,L- PLA)泡沫材料上 ,体外培养 1周后 ,进行体内移植。结果表明 :软骨细胞——材料复合体组在兔背部皮下有新生软骨形成 ,聚乳酸 ( D.L- PLA)泡沫材料可以作为软骨组织工程的细胞支架材料     

胶原-壳聚糖复合材料作为组织工程支架的研究

目的 本研究考察壳聚糖对于胶原膜理化性质的影响,选择合适比例的胶原-壳聚糖复合膜作为骨髓间充质干细胞（BMSCs）载体.方法 胶原溶涨液中添加一定比例的壳聚糖,交联并冷冻干燥制备多孔组织工程支架,研究壳聚糖对胶原膜形态学、孔隙率、机械强度、降解特性等理化性质的影响,并初步探讨了胶原-壳聚糖材料作为组织工程三维支架材料与BMSCs的相容性.结果 制备的胶原-壳聚糖支架孔径分布均匀;相对于单纯胶原海绵支架,胶原-壳聚糖复合材料支架降低体外降解速度,提高支架材料的力学性能,稳定支架的结构.BMSCs种植于胶原-壳聚糖（mCol∶mCS=9∶1）支架14 d时,SEM观察到细胞通过微绒毛与支架纤维复合,细胞相容性好.结论 胶原-壳聚糖复合支架有良好的细胞相容性,作为BMSCs诱导体外支架材料具有好的研究前景.     

壳聚糖-透明质酸共混膜对兔角膜基质细胞生长的影响

观察各种壳聚糖-透明质酸共混膜对角膜基质细胞生长的影响作用,研究透明质酸混入比例对共混膜与细胞相容性的影响.以共混膜为载体培养兔角膜基质细胞,通过光学和电子显微镜,观察细胞在膜上的生长情况;通过MTT法,检测细胞在共混膜上的贴附率和生长活性;通过检测培养基中乳酸脱氢酶的活性,预示壳聚糖-透明质酸共混膜与角膜基质细胞的相容性.以低于1:0.1的比例混入透明质酸.可以提高细胞在共混膜上的贴附率、生长速度,细胞在共混膜上的生长状态好于在壳聚糖膜上的生长状态.结果提示,以低于1:0.1的比例混入透明质酸,可以提高壳聚糖膜与角膜基质细胞的相容性,促进细胞生长;而以高于1:0.1的比例混入透明质酸,则不利于细胞在共混膜上的生长,降低了壳聚糖膜与角膜基质细胞的相容性.     

胶原-壳聚糖制备仿生多层结构软骨支架

目的制备结构与天然软骨结构相似的仿生多层软骨支架。方法采用先后于-20℃和液氮中冷冻的预冻方式,冷冻干燥法制备双层支架。采用-20℃冷冻后,部分熔融再液氮重冻的预冻方式,冷冻干燥制备了厚度约2mm的仿生多层软骨支架。采用XRD和红外光谱观察胶原和壳聚糖的复合情况。采用SEM观察支架的形貌。对比了纯壳聚糖支架、纯胶原支架、胶原壳聚糖复合材料单层支架和仿生多层支架在干燥和湿润两种状态下的力学性能。结果胶原和壳聚糖的复合存在化学反应,复合材料形成更好的孔结构,仿生多层支架从上至下分别具有致密层结构,圆形孔结构和垂直孔结构。支架材料在干燥和湿润状态下的力学性能有很大差别,仿生多层支架在湿润状态下各层具有不同的力学性能。结论仿生多层软骨支架的结构接近于天然关节软骨多层结构,且在湿润状态下各层的力学性能有差异,有望更好地维持软骨细胞表型和提高软骨损伤修复效果。     

壳聚糖与硫酸软骨素共混膜性质的研究

以壳聚糖和硫酸软骨素按一定比例制备出共混膜，研究了膜片的透光性、含水量、渗透性、力学性质、表面结构、生物降解性、生物相容性等性质。结果表明该共混膜具有较好的透光性、通透性、生物降解性和生物相容性，膜表面较粗糙。以此共混膜为载体培养兔角膜基质细胞，发现细胞在此共混膜上生长良好。制备膜片随着加入CaSO4量的增加，膜的通透性也随之增加。     

葡甘聚糖-胶原蛋白-壳聚糖共混膜(I)

用溶液共混法制备了葡甘聚糖-胶原蛋白-壳聚糖(KCCS)共混膜。并用FT-IR,X-RD,SEM及透光率表征了膜的结构,同时测试了膜的抗张强度、断裂伸长率、吸水率、透水汽性、渗透性和吸附性。结果表明:共混膜中葡甘聚糖、胶原蛋白及壳聚糖之间存在着强烈的相互作用和良好的相容性,三者共混明显改善了纯聚合物和二元膜的性能。以共混膜为载体培养内皮细胞,发现共混膜具有良好的细胞相容性,预示着共混膜可作为潜在的组织工程支架材料。     

同种异体气管软骨脱细胞基质构建组织工程化气管的初步研究

目的 初步探寻同种异体气管软骨脱细胞基质与向软骨诱导的骨髓间充质干细胞(MSCs)共同构建组织工程化气管的可行性.方法 分离并诱导宿主犬MSCs向软骨细胞分化,通过内蛋白多糖含量测量及Ⅱ型胶原免疫组化染色观察初步诱导效果.使用曲拉通化学消化法对供体犬气管软骨进行脱细胞处理,根据消化时间分组,观察气管软骨脱细胞基质制备效果.将诱导后MSCs与同种异体气管软骨脱细胞基质分别进行体外与体内复合培养,组织学及电镜下观察诱导细胞的生长情况,以进行构建组织工程化气管可行性初步分析.结果 宿主犬MSCs软骨方向诱导后诱导组细胞培养液内蛋白多糖含量为(42.48±2.32)μg/ml,较未诱导组(19.62±1.30)μg/ml明显增高(p<0.01),诱导组细胞Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性.HE染色及扫描电镜均可见120小时组供体犬气管组织黏膜细胞及软骨细胞完全消失,软骨基质结构完整.体外联合培养7天内可见诱导后MSCs在脱细胞软骨基质表面生长,14天时细胞逐渐凋亡;体内联合培养可见诱导细胞在软骨基质浅层生长,但基质内部未见细胞成分生长,并无新生软骨形成.结论 使用曲拉通化学消化法可成功制备结构完整的同种异体气管软骨脱细胞基质,但作为构建组织工程化气管的支架材料,其空隙率和贯通性仍需进一步改进.     

膝关节腔内培养骨髓间充质干细胞复合脱钙骨的组织工程软骨

背景：如何更好地以组织工程学方法修复关节软骨缺损并达到良好的远期疗效目前尚无公识。 目的：创新性地在膝关节腔内培养兔骨髓间充质干细胞复合同种异体脱钙骨的组织工程软骨。  方法：采用全骨髓贴壁筛选法分离培养兔骨髓间充质干细胞,DMEM/F12完全培养基培养,成软骨诱导条件培养基诱导分化。取同种异体兔的髂骨和椎体骨制作成脱钙骨支架,诱导后的骨髓间充质干细胞种植于脱钙骨支架上,培养1 d后将细胞-支架复合物用筋膜包裹置于兔左膝关节腔内培养,单纯脱钙骨支架筋膜包裹置入右膝关节腔。于培养第4,8,12周分别取材,行大体观察并制成石蜡切片,采用苏木精-伊红染色、甲苯胺蓝染色,Ⅱ型胶原免疫组化染色方法进行组织学观察。 结果与结论：培养4,8周,细胞-支架组标本Ⅱ型胶原免疫组化的平均吸光度值(A)分别为0.263±0.031,0.340±0.052,单纯支架组标本分别为0.147±0.027,0.165±0.030,两组比较差异有显著性意义(P < 0.05);培养12周细胞-支架组标本Ⅱ型胶原免疫组化A值平均为0.362±0.037,标本类似正常软骨外观,Ⅱ型胶原免疫组化反应呈阳性;而单纯支架组脱钙骨支架降解。培养12周细胞-支架组苏木精-伊红染色结果显示细胞数量多,脱钙骨支架基本被吸收;而甲苯胺蓝染色结果显示有被染成紫红色的异染性基质形成。结果提示兔骨髓间充质干细胞复合同种异体脱钙骨可在兔膝关节腔内培养出组织工程软骨。     

载穿心莲内酯胶原缓释支架促进体外炎症环境下软骨细胞表型维持的研究

本文主要研究载穿心莲内酯胶原缓释支架对炎症环境下软骨细胞维持表型的作用。通过物理共混结合真空冷冻干燥的方法制备载穿心莲内酯胶原缓释支架,采用环境扫描电子显微镜(ESEM)、真密度仪和紫外可见分光光度计表征载药支架的形貌、开孔率和药物释放情况。将经分离、扩增培养后的兔关节软骨细胞接种于载穿心莲内酯胶原缓释支架上,在常规培养液条件下培养3 d、白细胞介素1β(IL-1β)模拟的炎症环境下培养7 d,期间采用阿尔玛蓝(Alamar Blue)、荧光素二乙酸(FDA)染色、实时定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)等方法研究所制备支架对软骨细胞的增殖和表型的影响。实验结果表明,真空冷冻干燥法制备的胶原支架孔连通性良好,平均孔径为(120.7±17.8)μm,开孔率可达96%,该载药支架可在两周内实现药物的持续释放。Alamar Blue实验结果表明,质量分数为2.22%的载穿心莲内酯胶原缓释支架可显著抑制软骨细胞增殖,而其它载药浓度的胶原缓释支架对炎症环境下软骨细胞的增殖无显著影响。FDA染色结果表明,质量分数为0.44%的载穿心莲内酯胶原缓释支架可降低IL-1β对软骨细胞形貌的改变,且该浓度载药支架可显著抑制基质金属蛋白酶-1(MMP-1)和基质金属蛋白酶-13(MMP-13)的转录,促进基质金属蛋白酶抑制剂-1(TIMP-1)、软骨细胞外基质相关基因II型胶原(COL II)和聚集蛋白聚糖(Aggrecan)的转录,提高COL II/I型胶原(COL I)的比值。基于以上研究结果,表明质量分数为0.44%的载穿心莲内酯胶原缓释支架可以抑制IL-1β模拟的炎症环境下软骨细胞内不利于维持表型的基因(如:MMP-1、MMP-13)的转录,促进利于维持表型的基因(如:COL II、Aggrecan、TIMP-1)的转录,从而增强炎症环境下的软骨细胞维持其表型的能力,有望用于关节炎软骨损伤修复。     

Rabbit articular chondrocytes seeded on collagen-chitosan-GAG scaffold for cartilage tissue engineering in vivo

In this study, we prepared a tri-copolymer porous matrices by natural polymer, collagen (Col), Chitosan (Chi) and Chondroitin (CS). Rabbit articular chondrocytes were isolated from the shoulder articular joints of a rabbit, seeded in Col-Chi-CS scaffold, and implanted subcutaneously in the dorsum of athymic nude mice to tissue engineer articular cartilage in vivo. In vitro studies show that Chondrocytes adhered to the scaffold, where they proliferated and secreted extracellular matrices with time, filling the space within the scaffold. The results of hematoxylin and eosin staining scanning electron microscopy revealed that most of the chondrocytes maintained their typically rounded morphology. After 28 days of culture within Col-Chi-CS scaffold in vitro, the results of histological staining showed forming of cartilage-specific morphological appearance and structural characteristics such as lacunae. Subcutaneous implantation studies in nude mice demonstrated that a homogeneous cartilaginous tissue, which was similar to those of natural cartilage, formed when chondrocytes were seeded in Col-Chi-CS matrix after implant 12 weeks. The tri-copolymer matrix could therefore have potential applications as a three-dimensional scaffold for cartilage tissue engineering.     

Biocompatibility of subcutaneously implanted marine macromolecules cross-linked bio-composite scaffold for cartilage tissue engineering applications

There is an intense interest in developing innovative biomaterials which support the invasion and proliferation of living cells for potential applications in tissue engineering and regenerative medicine. Present study demonstrated the in vivo biocompatibility and toxicity of a macromolecules cross-linked biocomposite scaffold composed of hydroxyapatite, alginate, chitosan and fucoidan abbreviated as HACF. The in vivo biocompatibility and toxicity of HACF scaffold were tested by comparing them with those of a biocompatible surgical metal implant (SMI) in a subcutaneous rat model. Following the implantation, animals were sacrificed and the scaffolds were resected at 1st, 4th, and 8th weeks; the surrounding tissue along with the implant was removed to evaluate its biocompatibility. The effects of implanted biomaterial scaffolds on vital organ systems such as liver, kidney, etc., have been studied by hematology and serum biochemistry. The activities of pro-inflammatory marker enzymes such as COX, 5-LOX, 15-LOX, and NOS were normal in rats implanted with HACF scaffold. Hematological parameters, antioxidant and lipid peroxidation status were also found to be normal in implanted rats same as that of control and SMI. The modulatory effect of implanted scaffold over inflammatory and stress signaling cascades were confirmed by the normalized mRNA expressions of NF-κB, TNF-α and IL-6. The histopathological analysis of liver, kidney and tissue support our results. Taken together, these results demonstrated that HACF biocomposite scaffold signifies its suitability for further research as a scaffold material for cartilage tissue engineering applications.     

丝素蛋白-壳聚糖支架复合骨髓间充质干细胞体内构建组织工程化软骨的生物相容性

文题释义： 生物相容性：是指生命体组织对非活性材料产生的一种性能,一般是指材料与宿主之间的相容性,包括组织相容性和血液相容性。 检测相容性的方法：是将支架材料与种子细胞在体外共培养,检测支架毒性、细胞活性、细胞增殖及细胞与支架的黏附情况等指标,该方法具有客观性强、可重复性强、影响因素相对简单及敏感性高等特点。 背景：课题组前期的研究中发现,丝素蛋白-壳聚糖支架材料复合诱导后骨髓间充质干细胞在兔体内能修复缺损的软骨组织,但对于该组织工程化软骨组织的生物相容性还未进一步研究。 目的：研究丝素蛋白-壳聚糖支架材料复合骨髓间充质干细胞在体内构建组织工程化软骨的生物相容性。 方法：使用丝素蛋白-壳聚糖按1∶1比例混合制备三维支架材料,提取兔骨髓间充质干细胞,将诱导后的骨髓间充质干细胞与丝素蛋白-壳聚糖支架构建修复体,再将修复体移植到兔关节软骨缺损模型中修复软骨组织。实验分为3组,实验组植入诱导后骨髓间充质干细胞+丝素蛋白-壳聚糖支架,对照组植入丝素蛋白-壳聚糖支架干预,空白组未植入修复体。 结果与结论：①实验成功制备丝素蛋白-壳聚糖三维支架材料及提取骨髓间充质干细胞,并构建软骨缺损的修复体,将修复体植入兔体内能成功修复缺损的软骨组织;②建模后2,4,8,12周,3组血常规、降钙素原、血沉、C-反应蛋白结果提示无明显的全身感染征象,3组血常规及肝肾功能各时间段比较差异无显著性意义(P > 0.05);③一般观察、苏木精-伊红染色及扫描电镜观察：建模后12周,相比其他两组,实验组软骨缺损已修复,支架材料已吸收,修复组织周围未见炎性细胞,修复组织已正常组织整合良好;④结果证实,丝素蛋白-壳聚糖支架复合骨髓间充质干细胞在体内构建的组织工程化软骨具有良好的生物相容性。 ORCID: 0000-0002-8139-1175(佘荣峰) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

组织工程肌腱研究进展

肌腱组织工程是组织工程中开展较早的研究领域之一[1] 。经过几十年有关肌腱替代物以及十余年肌腱组织工程的研究 ,取得了一些突破性进展。但由于肌腱解剖结构和功能要求的特殊性 ,特别是常见的人体手部肌腱损伤的修复 ,至今仍是临床工作和组织工程研究的难点之一。主要存在以下几个方面的问题 :肌腱组织工程种子细胞的来源 ;同种异体肌腱细胞的免疫学反应 ;特殊力学强度和降解性能支架材料的制备和筛选 ;细胞与支架材料之间相互作用关系及细胞—材料复合体与周围组织相互关系的问题等等。现对上述问题的研究进展作一综述。1　肌腱组织工程…     

High-resolution 3D scaffold model for engineered tissue fabrication using a rapid prototyping technique

Rapid prototyping, automatic image processing (computer-aided design (CAD)) and computer-aided manufacturing techniques are opening new and interesting prospects for medical devices and tissue engineering, especially for hard tissues such as bone. The development of a bone high-resolution scaffold prototype using these techniques is described. The results testify to the fidelity existing between microtomographic reconstruction and CAD. Furthermore, stereolithographic manufacturing of this scaffold, which possesses a high degree of similarity to the starting model as monitored by morphological evaluations (mean diameter 569±147 μm), represents a promising result for regenerative medicine applications.     

聚羟基烷酸酯聚合物负载软骨细胞修复同种异体喉软骨缺损

背景：软骨组织工程基础研究相当深入,但在耳鼻咽喉科实际应用研究颇少,探索组织工程技术简便实用的喉软骨修复方法是值得研究的课题。 目的：比较多孔海绵状聚羟基丁酸酯与聚羟基己酸酯共聚物生物材料负载软骨细胞体外培养形成的初期组织工程软骨组织与体内植入一定时期形成的较成熟组织工程软骨组织修复同种异体甲状软骨缺损的效果。 方法：收集体外培养第3代乳兔(3 d龄)软骨细胞,以多孔海绵状聚羟基丁酸酯与聚羟基己酸酯共聚物生物材料为细胞外基质,采用组织工程技术制备细胞-材料复合物,共同体外培养形成初级组织工程软骨组织后直接应用于成兔甲状软骨缺损的修复(实验组A,n=5)或将初级组织工程软骨组织体内植入一定时期形成较成熟组织工程软骨再应用于甲状软骨缺损的修复(实验组B,n=5)。设单纯聚羟基丁酸酯与聚羟基己酸酯共聚物材料修复组(对照A组,n=4)和单纯软骨细胞修复组(对照B组,n=4)作为对照。分别于术后4周(实验B组)和8周(实验A组、对照A组、对照B组)取材,对甲状软骨缺损修复效果进行大体和组织学评价。 结果与结论：两者大体支架形态基本一致,修复区与原有软骨均相续平坦,无凹陷及缺损。但实验A组存在界面无细胞区,修复区基质分泌不丰富;实验B组界面区有细胞生长,基质分泌良好。两者炎细胞浸润均不明显。对照组修复区凹陷,呈暗红色软组织充填,组织学及特殊染色检查未发现软骨样结构及其分泌的基质成分。结果表明在有免疫力的动物体内,初级组织工程软骨组织直接应用与体内植入后再应用均能有效修复同种异体甲状软骨缺损,无明显免疫反应;相同时期内,应用较成熟组织工程软骨组织修复效果优于应用初级组织工程软骨组织。然而,直接应用初级组织工程软骨组织可节省时间、成本、工作量及操作环节,避免二次皮下手术的痛苦,是比较实用的方法之一。     

骨组织工程支架材料的研究进展

支架材料作为骨组织工程学的关键环节，成为近年来研究的热点。就骨组织工程学不同支架材料的优缺点、研究现状及前景进行综述，希望能为今后的研究提供参考。