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。     

脱细胞基质软骨支架的制备

背景：脱细胞基质材料去除了天然材料中的细胞成分,保留了基质成分,有效降低了天然材料的免疫原性,同时能够保持材料的机械强度。 目的：拟利用洗脱方法去除兔肋软骨中的细胞基质,制备天然生物支架材料。 方法：取新西兰大白兔肋软骨,清除周围组织后随机分组处理,以未经处理的肋软骨作为正常对照组;48 h处理组以去污剂-酶化学消化48 h;96 h处理组以去污剂-酶化学消化96 h,3组均通过苏木精-伊红染色及电镜观察脱细胞效果。同时收集诱导第7天的兔骨髓间充质干细胞3×109 L-1,与同种异体肋软骨脱细胞基质体外复合培养,于第3,7天取复合物行电镜观察细胞在脱细胞基质表面的黏附生长情况。 结果与结论：新鲜肋软骨标本每个软骨陷窝内均有排列紧密的二三个软骨细胞,去污剂-酶化学消化后软骨陷窝内的细胞逐渐脱失,至消化处理96 h后,软骨陷窝内的细胞完全脱失。共培养第3天时,脱细胞基质表面有大量骨髓间充质干细胞分布,细胞为多角形,有伪足伸出,锚定在基质表面,部分区域可见细胞在基质表面增殖分裂;第7天时,脱细胞基质表面大部分均为细胞覆盖,细胞呈扁平状,有多个足突充分伸展,细胞之间互相连接,分泌大量细胞外基质沉积在基质表面,呈冰霜样改变,表明制备的脱细胞基质具有良好的细胞相容性。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：     

组织工程用聚合物多孔支架的制备技术

组织工程用多孔支架不仅要有普通生物材料具有的性能,而且对其孔径、孔隙率、比表面积等物理性能也有一定的要求,而这些物理性能与多孔支架的制备工艺密切相关。本文对组织工程用聚合物多孔支架的制备方法进行了较为全面的回顾,包括纤维粘结法、粒子致孔法、熔融成型法、气体发泡法、相分离法、烧结微球法和快速成型等方法。每种方法各有其优缺点,将多种方法结合,制备出同时具有复杂外形和规则的相连孔结构是组织工程多孔支架制备技术研发的方向。     

软骨组织工程中支架材料的文献回顾*

背景：目前报道的软骨组织工程支架材料,大体分为天然高分子材料、人工合成可降解材料、天然材料与合成高分子材料复合构造的新型生物材料和纳米材料4大类。 目的：总结近年来国内外关于组织工程支架材料的文献,对其进行简要综述,并探讨目前存在的问题和应用前景。 方法：由第一作者应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1997-01/2011-01有关软骨组织工程支架材料的文章,英文检索词为“natural polymer materials,synthetic materials,new biological materials,nanometer materials,scaffold materials,cartilage tissue engineering”,中文检索词为“天然高分子材料,人工合成材料,新型生物材料,纳米材料,支架材料,软骨组织工程”。排除重复性研究,共保留33篇文献进行综述。 结果与结论：软骨组织工程支架已由先前的单一材料逐渐向复合材料转变,其孔隙率更高、抗原性更低、组织相容性更好,软骨细胞的黏附及增殖更好。结合计算机辅助设计和三维打印快速成形技术,将生物可降解材料预制加工成精确形状,通过降解速率较慢的内支撑支架,维持材料支架的精确外形,研发具有一定机械强度、适当孔径和精确外观形状的可降解生物支架材料是未来的发展方向。     

软骨组织工程进展

本文就软骨组织工程的三维生物材料载体、细胞培养体系及工程化软骨的生物学和临床应用证件最主该领域研究取得的最新成果，进行较系统的综述，并指出当前组织工程研究面临解决的问题和对未来组织工程研究的展望，为国内组织工程研究提供可利用或借鉴的参考资料。     

组织工程多孔支架材料制备技术的研究进展

组织工程多孔支架材料作为组织工程学的三大要素之一,除本身的性质外,支架材料的形状、孔径大小和孔隙率都直接影响着种子细胞的黏附、增殖和分化,因此如何制备具有高孔隙率、孔径大小合适且内部联通的多孔支架材料.为种子细胞的生长提供良好的微环境是非常重要的.回顾了近年来发展的组织工程多孔支架材料制备技术:纤维粘接法、乳液冷冻干燥法、溶液浇注,沥滤法、气体发泡法、热致相分离法及静电纺丝法.并重点介绍了目前国内外研究较多的快速成形技术;总结分析认为各种基本制备技术的联合应用和具备结构高度可控性、个体化制备特点的快速成形技术将是今后组织工程多孔支架材料制备技术的发展方向.     

细胞外基质来源支架在软骨组织工程中的应用

BACKGROUND: At present, a variety of extracellular matrix-derived scaffolds have been successfully applied for cartilage tissue engineering in experiment and clinical practice. OBJECTIVE: To summarize the application and research status of extracellular matrix-derived scaffolds in cartilage tissue engineering. METHODS: A computer-based online search in PubMed, CNKI, CqVip and WanFang databases was performed using the keywords of “tissue engineering, cartilage, extracellular matrix, scaffolds” in English and Chinese, respectively. A total of 1 140 literatures were retrieved, and finally 65 eligible literatures were included. RESULTS AND CONCLUSION: In terms of the components, extracellular matrix-derived scaffolds are divided into monomeric natural polymers, mixed natural polymers, natural polymers compositing with synthetic polymers as well as acellular extracellular matrix-derived materials. Extracellular matrix-derived scaffolds hold good biocompatibility and degradability, and can promote proliferation and differentiation of choncrodytes; therefore, they as good bionic scaffolds have been applied for cartilage tissue engineering in clinical practice, However, poor mechanical properties and difficulty to molding should never be ignored. Further research should focus on improving the preparation technology by combining synthetic materials with extracellular matrix-derived scaffolds for cartilage tissue engineering.      

多孔聚乙烯醇/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及其生物相容性

背景：以明胶为基体制备的组织工程支架材料具有良好的生物相容性和生物降解性能,但存在力学性能低,降解速率难以控制的缺陷。 目的：制备一种软骨组织工程支架材料多孔聚乙烯醇/明胶复合物,并检测其理化性能和生物相容性。 方法：采用乳化发泡法制备聚乙烯醇/明胶多孔支架,并通过电镜分析、力学测试、皮下植入实验,检测材料孔径和孔隙率、IR光谱、力学性能和生物相容性。 结果与结论：多孔材料内部呈三维网状多孔结构,孔径均匀,有相似的孔隙率61.8%,含水率44.6%,抗拉强度为(5.01±0.03) MPa,抗压强度为(1.47±0.36) MPa,有较好的力学性能,IR光谱分析表明材料内部结构均匀。皮下植入后,炎症反应逐渐减轻,囊壁逐渐变薄,并趋于稳定,提示多孔聚乙烯醇/明胶支架材料具有较好的生物相容性和力学性能。     

关节软骨组织工程支架材料的研究进展

关节软骨缺损是临床上常见的一种关节病损,由于关节内机械力的影响以及血液供应的缺乏,软骨自身修复能力有限,对于其组织重建和功能恢复的探讨一直是最具有挑战性的课题之一.组织工程学作为一门新兴的学科,其应用生命科学和工程学再生软骨的原理和方法,为解决这一问题提供了新的思路,其中对于支架材料的研究开发在关节软骨组织工程修复中占有重要的地位.将支架材料分为天然生物材料和人工合成材料两大类进行重点阐述,并从支架材料的作用、要求以及空间结构等方面介绍了当前研究比较集中的几类支架的优缺点和发展状况.     

多层软骨组织工程支架的制备

软骨组织工程为关节软骨损伤的治疗提供了一种理想的治疗途径,但体外构建的软骨如何在临床应用时采用适当的方法短期内在体内进行良好地固定仍然没有得到很好的解决,阻碍了采用组织工程方法治疗关节软骨疾病的临床应用.本研究通过冷冻干燥的方法制备出一个上层为胶原,下层逐层过渡到以羟基磷灰石为主的复合一体化软骨组织工程支架,利用复合支架下层羟基磷灰石良好的骨传导作用,将支架整体通过底部的快速固定达到对上层软骨进行固定的目的.本研究对该复合支架的制备及其形态结构特点进行了初步研究.结果表明胶原层的孔径孔隙率可以通过冷冻温度及胶原溶液浓度进行控制;羟基磷灰石粒度及其粒度分布明显影响其在胶原支架内部的分布;SEM照片表明用该方法制备出了三层具有不同羟基磷灰石含量的复合胶原羟基磷灰石软骨组织工程支架,支架总高度为6cm,每层高度约为2cm,三层之间不存在界面形成了一个均匀的整体结构.为软骨组织工程提供了一种新型的支架.     

面向组织工程化软组织的制造技术及增材制造

背景：近年来,组织工程支架的制造方法众多,特别是增材制造技术因其独特的累积成型原理,为复杂软组织支架的高精度制造提供了高效、可靠的制造技术,也推动了大缺损软组织修复研究。 目的：总结近年来关于面向软组织支架的制造方法,对其进行简要的综述,并探讨其存在的问题与前景。 方法：应用计算机检索PubMed数据库及中国知网数据库2010年1月至2013年9月关于软组织支架的制造方法的文章,英文检索词为“additive manufacturing,microfabrication,vascular tissue engineering,muscle tissue engineering,cartilage tissue engineering,stereolithography,3D printing,biodegradable hydrogel”, 中文检索词为“增材制造,微制造,血管组织工程,肌肉组织工程,软骨组织工程,光固化快速成型,三维打印技术,可降解水凝胶”。 结果与结论：软组织大块缺损支架的制造,已由简单平面结构向复杂三维转变,并考虑到软组织内部血管的作用,在制造过程中将软组织支架材料与细胞、生长因子结合,达到解决支架内部血管化的问题。增材制造技术为复杂形状的软组织活性支架的高精度制造提供了新的方法。水凝胶/细胞的构建是软组织支架的关键,而与之相关的高精度增材制造技术原理和制造工艺,以及水凝胶、细胞与生长因子的组装方法则是突破这一关键的核心技术。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：     

无纺网与多孔海绵状材料作为软骨组织工程支架的适用性及体内降解性

背景：聚羟基乙酸无纺网与聚羟基丁酸酯-聚羟基己酸酯共聚物多孔海绵具有良好的塑形适应性、生物降解性与生物相容性。 目的：观察聚羟基乙酸无纺网与聚羟基丁酸酯-聚羟基己酸酯共聚物多孔海绵作为软骨组织工程支架的适用性及体内降解性。 方法：分别制备乳兔软骨细胞-聚羟基乙酸无纺网复合物、乳兔软骨细胞-聚羟基丁酸酯-聚羟基己酸酯共聚物多孔海绵复合物。在实验组成年兔两侧背部皮下分别植入制备的两种复合物,在对照组成年兔两侧背部皮下分别植入聚羟基乙酸无纺网与聚羟基丁酸酯-聚羟基己酸酯共聚物。 结果与结论：组织学观察显示,以聚羟基乙酸无纺网获取的组织工程软骨,植入4 周时软骨细胞较小,软骨内有较多聚羟基乙酸纤维残留,8周时软骨细胞较成熟,包埋在陷窝内,聚羟基乙酸纤维消失,12周时软骨细胞成熟,基质分泌丰富,无聚羟基乙酸存留;以聚羟基丁酸酯-聚羟基己酸酯共聚物多孔海绵获取的组织工程软骨,植入4周时软骨细胞不成熟,软骨基质内似“杂质”样材料残留物较多,8周时软骨细胞较成熟,软骨基质内仍可见材料残留,12周时软骨基质材料残留基本消失。两组组织工程软骨特殊染色与免疫组织化学检测均显示再生软骨胶原与基质黏多糖生成良好,软骨中均检测出Ⅱ型胶原。表明两种材料作为软骨组织工程支架具有良好的适用性,其降解时间均达到组织工程软骨构建的要求。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：     

新鲜骨髓吸出物直接种植于支架构建组织工程韧带

背景：有关于应用新鲜骨髓吸出物直接局部注射修复韧带部分损伤的报道,少有提及应用新鲜骨髓吸出物直接种植于支架构建组织工程韧带的研究报道。 目的：评价将新鲜骨髓吸出物直接种植于支架构建组织工程韧带的可行性。 方法：构建丝素纤维/小肠黏膜下层复合支架后,骨髓种植组将骨髓吸出物直接种植于复合支架上;细胞种植组将骨髓间充质干细胞种植于复合支架上;以未接种任何物质的复合支架作为空白对照,检测各组细胞黏附密度、细胞增殖活性及细胞外基质分泌情况。将骨髓种植组复合物植入兔前交叉韧带横断处,12周后取材评价骨髓种植组材料体内生物相容性。 结果与结论：骨髓种植组孵育4 h后的细胞黏附密度、不同时间点细胞增殖率显著高于细胞种植组(P < 0.05)。骨髓种植组及细胞种植组Ⅰ型、Ⅲ型胶原分泌量均显著高于空白对照组(P < 0.05),但骨髓种植组及细胞种植组两组间Ⅰ型、Ⅲ型胶原分泌量差异无显著性意义。骨髓种植组材料植入兔体内未引起致死性免疫排斥反应及严重炎症反应,未见明显韧带再生及血管化。说明新鲜骨髓吸出物直接种植于支架可构建组织工程韧带,并且体内短期生物相容性良好。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：     

组织工程技术修复损伤关节软骨的研究与应用

背景：软骨是一种无血管的组织,软骨损伤后自身修复能力有限。当前用于治疗关节软骨损伤的方法从保守治疗到手术治疗多种多样。随着组织工程技术的发展,关节软骨的修复又进入了新的高度。 目的：综述组织工程方法修复软骨损伤的新进展。 方法：由第一作者在2013年5月应用计算机检索2000至2013年PubMed 数据库及CNKI 数据库,英文以“cartilage tissue engineering,cartilage defect;stem cell,scaffold;growth factor”为关键词,中文以“软骨组织工程,软骨缺损,干细胞,支架,生长因子”为关键词,选择内容与软骨组织工程、软骨损伤修复相关的文章,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64篇文献。 结果与结论：软骨组织工程三大要素——种子细胞、支架和细胞因子,三者必须协调发展和互利。现阶段组织工程方法修复关节软骨损伤的研究虽已取得很大进展,但大多停留于实验探索阶段,尚未应用于临床。随着新材料的不断研发,新的组织工程软骨修复材料将兼顾材料学和生物科学的需要,使其更接近机体自身组织生物学特性。在新的技术支持下,动物实验研究也将向临床试验转变,使关节软骨损伤的治疗取得突破性进展。     

喉软骨支架结构与构建的研究进展

临床上因喉癌、喉狭窄、外伤等引起喉软骨缺损的修复和重建是耳鼻咽喉科面临的重大挑战。软骨因无血管,其修复及再生能力差,因而需构建支架以实现对喉软骨缺损的修补或重建。目前,广泛应用于临床的支架主要有自体软骨支架、同种异体软骨支架和金属支架。组织工程喉软骨支架尚在体外或动物体内研究阶段,但显现良好的应用前景。本文综述4种喉软骨支架的结构特点与构建方法,并简介了支架的临床应用现状。     

生物活性玻璃与壳聚糖复合的骨修复材料

背景：生物活性玻璃是一种多相复合材料,具有良好的生物活性、骨传导性及生物相容性,但作为骨修复材料仍然存在不能完全降解、机械强度较低等不足。 目的：设计生物活性玻璃/壳聚糖复合材料骨组织工程支架,并检测其理化性能。 方法：将2.0%壳聚糖盐酸溶液与β-甘油磷酸钠以7∶1的体积比混合制备壳聚糖溶液。称取0.5,1.0,1.5 g生物活性玻璃分别加入上述壳聚糖溶液中,使得壳聚糖与生物活性玻璃的质量比为2∶1,1∶1及1∶1.5。将复合材料浸泡于模拟生理体液中7 d进行体外矿化。 结果与结论：扫描电镜见复合支架具有相互贯通的多孔结构,孔隙率最高可达89%,孔径大小合适,为100-  300 µm,生物活性玻璃以针状形式分散在壳聚糖支架之间,均匀排列,被壳聚糖支架充分包裹结合紧密。随生物活性玻璃含量的增加,复合材料的孔隙率逐渐下降,断裂强度逐渐升高,他们之间呈正相关性。X射线衍射图及傅里叶变换红外光谱证实复合支架中的单一材料未发生性质改变,示差扫描量热法分析显示正常体温情况下材料无质量丢失。矿化3 d后材料表面形成的羟基磷灰石逐渐长大为绒毛状,数量也明显增多;矿化7 d后绒毛状的羟基磷灰石长成为针状,数量进一步增多,且众多的矿化物结成球状。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：     

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。     

关节软骨损伤修复技术的研究与进展

背景：自体软骨因为软骨细胞密度低,新陈代谢率低以及没有血供而导致自我修复效果不理想。目的：就近年来组织工程技术的最新研究和外科治疗软骨损伤最新疗效方面一些最新研究及进展做一综述。方法：由第一作者检索PubMed数据库1992年1月至2013年12月文献,在标题和摘要中以“Articular cartilage;injury;tissue engineering;repair”为检索词进行检索。根据纳入排除标准最终选取61篇文献进行分析。  结果与结论：目前临床上常见的治疗关节软骨损伤方法有关节清理、镶嵌式成形技术、软骨膜及自体软骨细胞移植技术等,但都没研究表明某种治疗方法可以达到满意的长期疗效。其中主要的一个原因就是无法在软骨损伤处形成新的透明软骨,且修复的组织在机械性能上也无法和原有的自体软骨相比较。组织工程技术是今年来研究的热点,因其可以诱导自体软骨的形成而成为一种最有前景的治疗方法。组织工程技术利用内源性或者外源性的种子细胞,辅以诱导因子及营养因子诱导软骨的自身修复,以修复再生成有和自身软骨相似,甚至相同生物性能的透明软骨为最终的目标。如何简化治疗步骤和降低治疗费用是促进软骨再生修复进一步研究的动力。 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;组织工程全文链接：     

Morphological MRI and T2 mapping of cartilage repair tissue after mosaicplasty with tissue-engineered cartilage in a pig model

The aim of this study was to evaluate the efficacy of mosaicplasty with tissue-engineered cartilage for the treatment of osteochondral defects in a pig model with advanced MR technique. Eight adolescent miniature pigs were used. The right knee underwent mosaicplasty with tissue-engineered cartilage for treatment of focal osteochondral defects, while the left knee was repaired via single mosaicplasty as controls. At 6, 12, 18 and 26 weeks after surgery, repair tissue was evaluated by magnetic resonance imaging （MRI） with the cartilage repair tissue （MOCART） scoring system and T2 mapping. Then, the results of MRI for 26 weeks were compared with findings of macroscopic and histologic studies. The MOCART scores showed that the repaired tissue of the tissue-engineered cartilage group was statistically better than that of controls （P 〈 0.001）. A significant correlation was found between macroscopic and MOCART scores （P 〈 0.001）. Comparable mean T2 values were found between adjacent cartilage and repair tissue in the experimental group （P 〉 0.05）. For zonal T2 value evaluation, there were no significant zonal T2 differences for repair tissue in controls （P 〉 0.05）. For the experimental group, zonal T2 variation was found in repair tissue （P 〈 0.05）. MRI, macroscopy and histology showed better repair results and bony incorporation in mosaicplasty with the tissue-engi- neered cartilage group than those of the single mosaicplasty group. Mosaicplasty with the tissue-engineered cartilage is a promising approach to repair osteochodndral defects. Morphological MRI and T2 mapping provide a non-invasive method for monitoring the maturation and integration of cartilage repair tissue in vivo.