明胶/聚己内酯纳米纤维电纺膜在组织工程中的应用进展

天然高分子材料明胶(Gelatin,GT)和人工合成高分子材料聚己内酯(Polycaprolactone,PCL),两者都具有良好的生物相容性和可降解性,已被应用于组织工程研究领域。然而,单一组分的GT和PCL材料存在诸多缺点。GT/PCL复合材料克服了单一组分支架存在的缺点,具有理化性能佳和组分优势互补等特点,可应用于构建组织工程器官和修复组织损伤。本文对GT/PCL纳米纤维电纺膜的特征及其在组织工程多个领域中的应用研究现状进行系统性回顾。     

改良明胶/聚己内酯复合纳米纤维电纺膜构建复层皮肤的研究

目的:探讨改良明胶/聚己内酯复合纳米纤维电纺膜成功构建组织工程表皮的可行性。方法:2013年1月至2019年12月,于上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科组织工程实验室分别制备3个组不同配比的明胶/聚己内酯纳米纤维电纺膜(70∶30、50∶50、30∶70),体外测试细胞相容性,构建复层皮肤修复裸鼠皮肤缺损。结果...     

电纺聚己内酯-明胶纳米纤维膜复合兔骨髓间充质干细胞构建软骨组织工程支架

目的探索构建电纺聚己内酯(PCL)-明胶纳米纤维膜复合体作为软骨组织工程支架的可行性。方法采用静电纺丝技术制作PCL-明胶(50︰50)纳米纤维膜作为支架。取第三代兔骨髓间充质干细胞(BMSC),接种于上述支架,构建细胞-支架复合体并进行成软骨诱导培养。通过电镜分析、力学测试、体内植入试验和细胞实验等检测材料纤维直径、孔径和孔隙率、力学性能,细胞在支架上生长、分化情况以及生物相容性。结果 PCL-明胶纳米纤维膜直径均匀,有较大的孔隙率和比表面积,较好的力学性能。细胞-支架共培养24 h、48 h、72 h后BMSC生长增殖良好,共培养能促进BMSC成软骨诱导分化。体内试验表明材料无毒性,对组织刺激性小,具有良好的生物相容性。结论电纺PCL-明胶纳米纤维膜有较好的力学性能、细胞亲和性和生物相容性,基本满足软骨组织工程支架条件,能够用作种子细胞承载体。     

改良明胶/聚己内酯复合纳米纤维电纺膜构建复层皮肤的研究

目的探讨改良明胶/聚己内酯复合纳米纤维电纺膜成功构建组织工程表皮的可行性。方法 2013年1月至2019年12月, 于上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科组织工程实验室分别制备3个组不同配比的明胶/聚己内酯纳米纤维电纺膜(70∶30、50∶50、30∶70), 体外测试细胞相容性, 构建复层皮肤修复裸鼠皮肤缺损。结果细胞接种实验显示, 随着膜片中明胶含量的增加, 成纤维细胞和表皮细胞在材料上的黏附和增殖都明显增强。组织学染色可见, 经过21 d体外培养构建的复层皮肤中, 明胶/聚己内酯(70∶30)组能形成相对较好的皮肤结构。而裸鼠皮肤缺损修复试验发现, 回植术后14 d时, 所有组材料未降解, 移植物均脱落, 提示3种配比材料虽具有较好的生物相容性, 但材料降解过慢不适于构建复层皮肤。结论改良的明胶/聚己内酯纳米纤维电纺膜随明胶比例增高, 细胞相容性逐渐增强, 可促进皮肤愈合, 但最终会被自体组织替代。     

明胶/聚己内酯电纺复合纳米纤维支架促进创面愈合的实验研究

目的 了解明胶/聚己内酯(Gt/PCL)电纺复合纳米纤维支架对家兔全层皮肤缺损创面愈合的影响. 方法 将16只家兔背部制作全层皮肤缺损创面,其中8只行同体对照实验,分别以Gt/PCL纳米纤维膜覆盖(Gt/PCL组)、PCL纤维膜覆盖(PCL组);余下8只家兔创面用凡士林纱布覆盖(对照组),各组创面数均为8个.记录创面愈合时间;于伤后3、7、10 d计算创面愈合率,并取创面及创周组织行组织病理学观察. 结果 Gt/PCL组创面愈合时间为(18.2±1.3)d、PCL组(20.3±1.1)d、对照组为(22.0±0.6)d,组间差异有统计学意义(P＜0.05);Gt/PCL组伤后各时相点创面愈合率均高于其他2组(P＜0.05).与其余2组比较,Gt/PCL组真皮层肉芽组织增生少,上皮细胞移行速度明显增快,胶原排列规则. 结论 Gt/PCL电纺复合纳米纤维支架能明显促进家兔全层皮肤缺损创面的愈合,是目前可供选择的效果比较确切的组织工程支架材料.     

EIF-GT/PCL纳米纤维电纺膜体外诱导hADSCs向表皮细胞表型转化的相关研究

目的 探讨表皮诱导因子复合体(Epidermal inducing factors,EIF)-明胶(Gelatin,GT)/聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)纳米纤维电纺膜,体外诱导人脂肪干细胞(Human adipose derived stem cells,hADSCs)向表皮细胞表型转化的可行性,以及相关的生物学特性。方法 采用混合静电纺丝法制备EIF-GT/PCL纳米纤维电纺膜(实验组)和GT/PCL纳米纤维电纺膜(对照组),进行形态学观察和力学测试;通过酶联免疫吸附测定法绘制EIF-GT/PCL纳米纤维电纺膜的药物释放曲线;将hADSCs接种于两种电纺膜上进行体外培养,扫描电镜观察细胞-纳米纤维电纺膜黏附情况,CCK-8法检测细胞增殖情况,免疫荧光法检测CK10及CD105的表达情况。结果 实验组和对照组具有相似的纳米级结构,形态、密度均匀,力学特性佳;实验组能够平稳释放EIF达15 d以上;hADSCs在实验组上黏附更好,增殖更快。培养7 d后,实验组上hADSCs表达CK10,间充质干细胞标志物CD105表达减弱。结论 EIF-GT/PCL纳米纤维电纺膜具有良好的生物学特性,可诱导hADSCs向表皮细胞表型转化。     

聚己内酯电纺纤维的制备及生物相容性研究

目的：评价聚己内酯电纺纤维的生物相容性,对其在组织工程支架方面的应用前景进行探讨。方法：采用静电纺丝法制备聚己内酯纳米纤维,场发射扫描电镜观察其表面形貌及内部结构,通过溶血实验、粘膜刺激实验和细胞毒性实验（MTT法）初步评价其生物相容性。结果：场发射扫描显微镜观察显示所获得纤维呈无纺多孔网状结构,直径范围为153～612nm,纤维形态光滑均一。溶血实验显示材料无溶血现象,不影响凝血功能;MTT试验显示L929细胞在材料浸提液种中生长良好,细胞毒性为0级;粘膜刺激实验未见异常组织学反应。结论：聚己内酯电纺纤维具有良好的生物相容性,对其在组织工程支架材料领域的应用有进一步研究的价值。     

明胶/姜黄素纳米纤维电纺膜皮下环境构建组织工程软骨的可行性研究

目的探讨以明胶/姜黄素电纺材料为支架,在动物皮下构建组织工程化软骨的可行性。方法取兔耳软骨获取软骨细胞作为种子细胞,体外培养扩增,并以明胶电纺膜(对照组)和明胶/姜黄素电纺膜(实验组)为支架构建软骨。将支架材料植入BALB/c裸鼠背部皮下后行大体观察;对支架材料及细胞-支架复合物行电镜观察;对细胞-支架复合物进行细胞增殖率检测;另将体外培养1周的细胞-支架复合物植入BALB/c裸鼠背部皮下,3周、12周后行组织学检测,比较不同时间点的软骨形成情况。结果大体观察显示,相比对照组,实验组材料周围组织血管化受到明显抑制;SEM结果显示,两组材料中细胞均黏附良好;细胞增殖率检测结果显示,姜黄素对细胞增殖无显著影响;组织学观察显示,3周、12周时,两组细胞-支架复合物均有软骨陷窝形成;但相比对照组,实验组材料可见明显吸收,软骨基质形成较厚,均质性更佳。结论明胶/姜黄素材料可作为支架在裸鼠皮下构建组织工程化软骨,具有潜在的应用前景。     

聚己内酯／丝素蛋白／胶原电纺纤维的制备及其细胞相容性研究

目的：制备聚己内酯j丝素蛋白／胶原电纺纳米纤维支架,检测其对口腔黏膜j：皮细胞生长和增殖的影响。方法：将冉生丝素膜、水溶性胶原蛋白粉末及聚已内酯按质量比1：1：4;1：l：8;1：1：10共同溶于六氟异丙醇中。采用静电纺丝法制备制备聚己内酯/胶原／丝素蛋白电纺纳米纤维支架。将体外培养的口腔黏膜上皮细胞接种至材料表面,采用MTT法和扫描电镜研究口腔黏膜上皮细胞在材料表面的生长和增殖情况,评价聚己内酯／丝素蛋白/胶原电纺纳米纤维的细胞相容性。结果：MTT结果表明,口腔黏膜上皮细胞在聚己内酯/丝素蛋门／胶原电纺纳米纤维支架生长良好。电镜观察显示所制备的电纺纤维直径均一,呈相互连通的多孔网状结构。口腔黏膜上皮细胞在改性后的材料表面具有良好的生长形态。结论：聚己内酯/丝素蛋白/胶原电纺纳米纤维支架,具备合适的孔径和孔隙率,适合口腔黏膜。上皮细胞生长,细胞相容性良好,是一种组织工程尿道重建良好的支架载体。     

纳米左旋聚乳酸/聚己内酯复合骨髓基质源性软骨细胞修复犬膝关节软骨缺损

目的探讨纳米左旋聚乳酸/聚己内酯(纳米PLLA-b-PCL)复合骨髓基质源性软骨细胞修复犬膝关节软骨缺损的可行性。方法将纳米PLLA-b-PCL支架/骨髓基质源性软骨细胞复合物植入犬膝关节软骨缺损,其为实验组;另一组膝关节造成缺损后旷置,作为空白对照。术后12周,24周取材,行大体及组织学观察,组织学评分。结果术后12周、24周大体形态学和组织学观察均表明实验组得到较好修复,而对照组缺损未修复。结论骨髓基质细胞源性软骨细胞是修复关节软骨缺损较理想的种子细胞;纳米PLLA-b-PCL在新生软骨形成的同时,逐渐降解吸收,是组织工程修复关节软骨缺损的适宜支架材料,其具有良好的应用前景。     

Melt Electrospun Bilayered Scaffolds for Tissue Integration of a Suture‐Less Inflow Cannula for Rotary Blood Pumps

Implantation of left ventricular assist devices typically requires cardiopulmonary bypass support, which is associated with postoperative complications. A novel suture‐less inflow cannula, which can be implanted without bypass, uses mild myocardial compression to seal the interface, however, this may lead to necrosis of the myocardium. To circumvent this issue, a bilayered scaffold has been developed to promote tissue growth at the interface between cannula and myocardium. The bilayered scaffold consists of a silicone base layer, which mimics the seal, and a melt electrospun polycaprolactone scaffold to serve as a tissue integration layer. Biocompatibility of the bilayered scaffolds was assessed by analyzing cell viability, morphology, and metabolic activity of human foreskin fibroblasts cultured on the scaffolds for up to 14 days. There was no evidence of cytotoxicity and the cells adhered readily to the bilayered scaffolds, revealing a cell morphology characteristic of fibroblasts, in contrast to the low cell adhesion observed on flat silicone sheets. The rate of cell proliferation on the bilayered scaffolds rose over the 14‐day period and was significantly greater than cells seeded on the silicone sheets. This study suggests that melt electrospun bilayered scaffolds have the potential to support tissue integration of a suture‐less inflow cannula for cardiovascular applications. Furthermore, the method of fabrication described here and the application of bilayered scaffolds could also have potential uses in a diverse range of biomedical applications.