神经组织工程生物支架材料的应用现状

学术背景:开发具有一定的生物学活性,能促进干细胞的增殖分化,组织再生的各类新型的复合材料、仿生材料、生物活性材料及智能型材料,是组织工程材料的研究方向.目的:总结神经组织工程生物支架材料应用研究进展. 检索策略:由该论文的研究人员应用计算机检索Pubmed和维普信息资源系统V6.32数据库2001-01/2007-06的相关文献,检索词:"神经组织工程"和"tissue engineering,neural,neural stem cells,Schwann cell,biomedical materials,scaffold",并限定文章语言种类为English.共检索到123篇文献,对资料进行初审,纳入标准:①与组织工程修复神经研究方面密切相关.②同一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的文章.排除标准:重复性研究.文献评价:文献的来源主要是神经组织工程生物支架材料的基础研究,包括其来源、理化特性、与神经干细胞、雪旺细胞相容性检测.所选用的36篇文献中,6篇为综述、述评、讲座,其余为基础实验研究.资料综合:①神经损伤后的再生与修复,目前的研究并没有取得具有临床意义的突破.随着成体神经干细胞的发现、材料技术和细胞培养技术的发展,组织工程学方法为神经损伤的治疗带来了希望.②生物支架是对细胞外基质结构和功能的仿生,起到细胞外基质替代物的重要作用,寻找再生能力强的种子细胞和适合细胞生存的生物材料为组织工程的核心研究内容.③研究表明,神经组织工程支架材料来源广泛,明胶、胶原、聚乳酸杂化材料、壳聚糖及脱细胞细胞外基质等均具有生物相容性和安全性,理化性能稳定,在组织工程中有非常好的应用前景.④在神经组织工程生物支架研究方面仍然存在着许多尚未阐明和解决的问题.加强基础性问题的探索,系统地阐明组织工程化组织形成、成熟及体内转归过程中的一系列重要基础科学问题和内在机制,这对优化组织构建技术,加速组织工程技术的临床应用与产业化发展具有重要意义,必将成为今后研究的热点.结论:神经组织工程生物支架研究已取得了一定的进展,但仍然存在着许多尚待解决的问题.     

神经组织工程生物支架材料生物相容性研究进展

生物支架是对细胞外基质结构和功能的仿生,良好的生物相容性是神经组织工程支架材料的核心要素。目前神经组织工程生物支架材料主要分为两大类：天然生物材料和人工合成的可降解材料。本文就几种比较典型的神经组织工程生物材料的生物功能性进行综述。     

新型神经细胞支架材料修复脊髓损伤的前景与现状

目前,人们对脊髓损伤修复的研究主要集中在组织工程,神经组织工程材料为组织再生提供3D模板和合成细胞外基质的环境.文章总结近年来神经移植材料的种类以及用于脊髓损伤治疗的研究进展,为脊髓损伤修复的研究提供理论依据.但应用神经细胞支架材料修复脊髓损伤还存在一些问题:如力学性能差,导致降解速度慢,难于满足组织构建的速度要求,也使构建多孔三维支架存在困难.近年来利用工程学方法将具有特定信号识别功能的生物分子与现有材料结合成新一代有特定修复功能的材料,是当前生物领域材料的前沿课题.     

脊髓细胞移植支架的理论研究进展

神经组织工程技术的发展在脊髓损伤后神经功能恢复的研究方面取得了较大的进步。细胞支架做为神经组织工程的重要部分,按材料可分为天然生物支架材料、人工合成支架材料和复合型支架材料3大类。此外,纳米技术也开始在支架材料中得到应用并取得初步成效。目前细胞支架在应用方面还存在许多问题,需进一步研究和改进。随着生物学技术和其它相关技术的发展,细胞移植支架在脊髓损伤修复中将发挥更大的作用。     

组织工程周围神经支架材料

周围神经组织工程的核心内容是模拟周围神经的天然结构,将许旺细胞与生物支架材料构建成类似Bungner带的结构,为神经再生提供良好的引导、诱导、趋向和营养环境,促进神经再生。周围神经组织工程支架材料的基本要求包括:     

组织工程神经支架材料的临床应用

背景：神经损伤后没有自我修复的能力,因此,神经组织工程支架材料应用于神经修复、促进神经再生成为研究的热点。目的：分析目前常用的神经组织工程支架材料的应用范围及效果。方法：分别对胶原、壳聚糖、凝胶以及透明质酸与人工合成材料形成的聚合物用于神经损伤修复进行动物模型分析,应用免疫染色、生化检测等方法观察评估再生神经的结构和生理功能,确定不同神经组织工程支架材料的应用效果。结果与结论：神经组织工程支架材料胶原、壳聚糖、凝胶、透明质酸以及人工合成材料均可以通过不同的方式用于损伤神经的再生修复,既可以联合细胞进行生物聚合,也可以联合神经片段移植形成损伤神经桥状联接导管,应用于动物模型实验均显示较好的治疗效果。     

不同材料构建组织工程神经及其应用

目的:评价组织工程神经支架材料的性能及其在神经损伤修复中的应用效果.方法:以"组织工程,组织工程神经,人工神经,神经材料,神经损伤修复"为中文关键词,以"tissue engineering,tissue engineering nerve.artificial nerve,materials,repairing of neural injury"为英文关键词,采用计算机检索2000-01/2010-03有关组织工程神经支架材料性能及其在神经损伤修复中应用的文章,排除重复研究或Meta分析类文章.结果:共纳入20篇文献讨论组织工程神经修复材料的种类及其性能.自体神经移植可作为一种较理想的方法应用于神经组织工程,不但具有理想的生物相容性、生物降解性和较高的亲和性,而且能促进神经生长因子生长、组织修复,但取材有限.明胶无抗原性,生物相容性好,可完全生物降解,可以实现神经自身的修复.壳聚糖是天然多糖中惟一大量存在的碱性氨基多糖,具有很好的生物相容性、可降解性、无毒性等,但仍满足不了完全相容的需要.纳米修饰技术有望被应用于下一代组织工程神经移植.结论:随着高分子材料学的发展,越来越多生物可降解性合成材料被证明可以支持神经再生,但仍没有发现一种很理想的神经修复材料.如何寻找一种良好的神经支架材料,具有与神经再生速度相匹配的降解速度、最佳孔隙率、导管厚度、形状等均是问题,而神经支架材料要实现与种子细胞、神经营养因子的最佳搭配才能最大程度上促进神经再生.     

胶原蛋白复合硫酸肝素生物支架材料研制及其扫描电镜观察

目的：研制一种新型神经组织工程生物支架：胶原蛋白-硫酸肝素支架材料，用于神经损伤的修复。方法：将注有胶原蛋白-硫酸肝素悬浊液的硅胶管缓慢浸入-180℃液氮中，冷冻干燥，通过显微物镜、扫描电镜扫描观察所制胶原蛋白-硫酸肝素内部孔隙结构排列规律及走行方向，测量孔的大小。结果：制备的胶原蛋白复合硫酸肝素支架材料具有纵行的、平行排列的微管结构，高度仿生神经的内部空间三维结构。结论：胶原蛋白复合硫酸肝素生物支架材料作为新型神经组织工程材料基体，可用于周围神经损伤的修复。     

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 cel”。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。     

骨组织工程支架材料的种类及发展趋势

组织工程支架材料不仅在细胞黏附、增殖和新骨组织形成中为细胞提供结构支撑,而且还起到模板作用,引导组织再生和控制组织结构.寻找一种既有良好生物相容性和生物降解性又具有特定形状的支架材料是骨组织工程的一个重要方面.文章对用于骨组织工程支架材料的天然高分子材料、人工合成聚合物及无机材料及复合材料等的研究现状进行探讨,并分析这些材料的优缺点及骨组织工程支架材料的发展趋势.     

本期专题：纳米复合生物材料的表征

5胶原蛋白硫酸肝素神经生物支架材料的制备 李晓龙（辽宁医学院显微镜中心实验室,辽宁省锦州市121000） 推荐理由：近年来,人们试图设计和制备赶孔的、生物可降解的具有一定生物学活性,能促进细胞增殖分化的神经组织工程支架材料。以冷冻干燥方法制备的聚乳酸支架材料已被证明可有效促进周围和中枢神经轴突的再生。     

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.     

组织工程支架材料在泌尿外科应用中的生物相容性评价

泌尿系组织由于先天性异常或后天性损害造成缺失,需要进行修复与重建.以往利用自身某些组织作为替代材料,存在取材操作复杂、材料来源局限、并发症多等问题;而且这种修复很少能完全替代原组织器官的结构和功能.随着组织工程学技术的发展,组织工程支架材料给泌尿系统组织的修复与重建带来了新的希望.组织工程支架材料根据来源不同可以分为人工合成支架成材料、天然支架材料以及细胞外基质材料三类.天然支架材料有良好的生物相容性、低抗原性,但来源相对少.人工合成支架材料不仅具有良好的物理机械性能,但是聚乳酸等人工合成材料不具备细胞可识别的特定位置信息,从而不具备良好的细胞亲和性.细胞外基质材料同其他材料相比与泌尿系局部组织的生物相容性更好.但其组织观察时间短,在体内是否会产生副作用或其它问题,还需长时间的观察和研究.文章分析以上三种组织工程支架材料在泌尿外科修复重建中的应用特点,探讨其应用前景.     

神经系统组织工程用生物材料的生物相容性研究进展

自20世纪80年代组织工程（tissue engineering）提出并发展至今,组织工程化骨、软骨、肌腱、皮肤、肌肉、血管等在动物实验中都获得成功,有的已经应用于临床.神经系统组织工程是研究神经损伤的促再生作用和对神经活性物质缺乏症状的细胞治疗。目前应用组织工程学方法修复周围神经损伤已取得一定突破，但由于中枢神经系统结构功能的复杂性及损伤的病理特点，中枢神经系统组织工程还处于起步阶段。在神经系统组织工程中，生物材料作为人工细胞外基质（extracellular matrix，ECM），为细胞的停泊、生长、繁殖、新陈代谢、新组织的形成提供支持，其生物相容性是一个重要研究内容。目前构建人工神经的支架材料可分为两大类：天然材料和人工合成的可降解材料。本文就几种比较典型的神经组织工程生物材料的生物相容性（包括生物安全性和生物功能性）进行综述。     

不同支架材料构建组织工程化肌腱在运动性损伤的应用

目的:评价不同支架材料构建组织工程化肌腱的组织相容性存在问题和应用前景.方法:以"支架材料,组织工程,肌腱,组织相容性"为中文关键词:以"support material:tissue engineering muscle tendon,tissue consistence"为英文关键词,采用计算机检索1994-01/2010-03相关文章.纳入与有关生物材料与组织工程肌腱相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章.以32篇文献为主重点进行了讨论不同支架材料构建组织工程化肌腱的组织相容性存在问题和应用前景.结果:体外构建组织工程肌健时肌健细胞合成胶原能力最强,在现有条件下是体外构建组织工程肌腱的最佳种子细胞.而在材料方面,壳聚糖/聚乳酸羟基乙酸乳化膜是一种较理想的组织工程肌腱材料.应用组织工程技术在体外可以构建肌腱组织,施加周期性的应力可能更有利于肌腱组织的形成.结论:目前对于肌腱的组织工程研究主要集中在两方面,一是肌腱细胞的来源,二是生物支架材料的研究.目前的研究方向是以多种材料结合,并采用多种编织方法,使支架材料在具有良好生物相容性的同时,还能控制其降解速度,在支架降解的同时肌腱细胞增殖分化,并逐渐具有预想的生物力学性能,最终形成肌腱组织.     

组织工程心脏瓣膜的材料特点及临床应用

背景:从组织工程心脏瓣膜材料的来源、瓣膜脱细胞方法、组织工程瓣膜的保存、组织工程心脏瓣膜的钙化、生物反应器及细胞与材料的黏附几方向进行归纳总结,为组织工程心脏瓣膜的临床应用提供理论依据.方法:应用计算机检索检索中国期刊全文数据库、万方数据库2000-01/2008-12期间的相关文章,检索词"瓣膜;心脏;组织工程",限定文章语言种类为中文.共检索到50篇文献,对资料进行初审,纳入标准:与心脏瓣膜支架材料相关的文章.排除标准:重复性研究.结果:目前临床治疗心脏瓣膜病常用的瓣膜替代物上要是机械瓣和生物瓣.所使用的瓣膜支架材料大多属于生物"惰性"材料,不能为种子细胞的附着和生长提供良好的生物界面.研究表明,选取低渗液-SDS和核酸酶共同对猪主动脉瓣膜进行脱细胞处理效果较好.动物实验证明环氧氯丙烷能使戊二醛处理的瓣膜钙化明显减轻,且瓣膜的力学性能和组织稳定性良好.有研究发现,将促黏附分子RGD肽(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)对胶原材料表面修饰,可提高生物源性支架的细胞黏附性,促进组织工程心脏瓣膜构建.结论:异种生物源性脱细胞的生物瓣膜足常用的生物材料之一其在免疫原性方面基本满足了作为组织工程心脏瓣膜支架材料要求,但其他方面的特件如机械力学性能、细胞亲合性等还需进一步验证.     

软骨修复材料种类的比较

背景:软骨修复材料要求具有特定的生化、物理性质,如极强的生物相容性、合适的生物降解性、可控的孔径大小、足够的孔隙率等.目的:对比分析各种软骨修复材料的特点.方法:应用计算机检索万方数据库、CNKI数据库2001/2010与软骨修复材料相关的文章,检索关键词为"软骨,修复,支架材料,组织工程,生物材料".结果与结论:软骨组织工程支架材料分为天然支架材料、复合支架材料、可注射支架材料、仿生支架材料等.但是各种材料具有各自的优势与不足,目前多采用复合支架材料或利用仿生原理制备仿生支架材料或是可注射型支架材料,以充分发挥材料的优势,克服不足,使其生物力学特性更加接近天然骨组织.尽管骨组织工程研究已经取得了相当快速的进展和成果,但仍有许多问题需要解决:支架的免疫原性即降解转归及对机体的影响;支架是否可与软骨下骨有效结合;支架材料的降解速度是否可与组织形成相匹配;支架的生物力学性能是否与软骨组织相同或接近等.     

心肌组织工程支架材料:从研究到应用还有多远?

目的:寻求在心肌组织工程中,能为培养的种子细胞提供可靠的仿生型心肌细胞外基质材料.方法:应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中1996-01/2007-08关于组织工程支架材料的文章.结果:具有良好的生物相容性和机械性能的天然生物支架材料是心肌组织工程支架快速成形技术的首选材料.天然生物材料如胶原、壳聚糖等机械性能较差,可塑性不强,但生物相容性好,可用于心肌支架的快速成形.三维打印、激光烧结、立体印刷技术、选择性激光烧结快速成形技术制备出的支架均具有高的孔隙率,高的表面积体积比,孔与孔之间完全通透,宏观形状可控,孔隙率和孔径独立控制等优点.结论:采用离散,堆积成型原理,利用计算机和纳米高分子技术等高科技,结合传统心肌组织工程支架生物材料,对生物材料应用表面修饰或改性技术,有望为心肌组织工程提供较理想的支架材料.     

CRTER杂志“软组织工程”栏目关于“组织工程血管”研究的组稿内容

○组织工程血管支架材料的研究○生物反应器在血管组织工程中的应用○不同材料构建组织工程化血管支架比较○血管内皮祖细胞在组织工程皮肤构建中的作用     

组织工程软骨支架材料研究热点与软骨运动损伤的修复

背景:从大量研究资料来看,运用组织工程支架材料修复软骨损伤日趋成熟与多样,构建生物特性与正常关节软骨相似的组织工程软骨已经成为目前研究的热点.目的:对软骨生理特点及损伤因素进行探讨,对目前在关节软骨修复中的生物支架材料进行分类和归纳.方法:作者应用计算机检索PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及CNKI数据库(www.cnki.net/index.htm),在标题和摘要中以"Cartilage,Damage,Biological Materials,Suppor"或"软骨,损伤,生物材料,支架"为检索词进行检索.选择文章内容与软骨支架材料治疗手段、材料学特点、生物相容性及其应用效果相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章.共纳入28篇文献.结果:人体软骨组织损伤后自我康复较难,植入组织工程支架材料成为软骨组织修复的重要手段.软骨组织工程支架材料的选择与研制经历了天然材料、合成材料等由单一材料向复合材料研制的快速发展时期,可注射材料、基因技术和纳米材料以及改性修饰材料技术的运用,正成为目前研究的热点和发展趋势.