体外构建组织工程骨-软骨复合组织

背景：设计一体化、具有过渡结构的双层支架材料,复合软骨细胞、骨髓间充质细胞,有利于新生的骨与软骨组织之间形成良好界面。目的：模仿自然骨一软骨基质构建复合支架,以软骨细胞和骨髓间充质干细胞为种子细胞,体外观察复合组织的成软骨及成骨能力。方法：制备明胶一硫酸软骨素一透明质酸及明胶一陶瓷化骨多孔复合支架,构建自然骨一软骨基质复合支架,复合兔软骨细胞与骨髓间充质干细胞,分未成骨诱导与成骨诱导两组培养,并进行MTT、糖胺多糖含量、碱性磷酸酶活性检测,以及苏木精一伊红染色检测。结果与结论：未成骨诱导与成骨诱导两组骨髓间充质干细胞增殖及糖胺多糖含量差异无显著性意义。未成骨诱导组碱性磷酸酶活性缓慢上升,成骨诱导组诱导后碱性磷酸酶活性迅速上升,14d时达到稳定状态。两组苏木精一伊红染色结果无明显区别,均已形成含有双层组织的类似骨一软骨样组织,其间可见未降解支架形态,但由于基质形成不完善及支架未完全降解,此种结构不成熟,细胞分布不均匀,支架内部可见散在无细胞区域。证实采用两种细胞与双层结构的支架经体外分层复合能够形成组织工程骨软骨复合组织。     

新型组织工程软骨支架材料及其构建技术的改进

软骨组织损伤后自身修复能力有限，组织工程学使得关节软骨的生物学替代物即人工软骨显示出美好的前景。软骨生物支架材料为组织工程的重要一环，探讨软骨生物支架材料的研究进展对构建人工软骨具有重大意义。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人工软骨生物支架材料的主要研究方向。     

羟基丁酸-羟基辛酸一体化骨软骨支架的体外血管化

背景：前期实验构建的羟基丁酸-羟基辛酸共聚体一体化骨软骨支架具备良好的生物相容性、生物可降解性，并且降解产物无毒性。 目的：将兔肾微血管内皮细胞与羟基丁酸-羟基辛酸一体化骨软骨支架复合培养，观察支架骨层血管化效果。方法：运用溶剂浇铸-颗粒沥滤法，制备具有骨层/骨与软骨界面层/软骨层3层结构的羟基丁酸-羟基辛酸一体化骨软骨支架。将传代培养至第3代的兔肾微血管内皮细胞，接种到一体化骨软骨支架骨层支架上，MTT法检测细胞在支架上的增殖活性，10 d后苏木精-伊红染色及电镜观察细胞在支架内的生长状况。 结果与结论：一体化骨软骨支架外观具备明显的3层结构，各层之间连接紧密，骨层疏松多孔，各层支架孔隙均匀且相通，一体化支架孔隙率为78%。兔肾微血管内皮细胞在支架上分裂增殖良好，复合培养10 d后，细胞在骨层支架内呈立体生长，中间界面层内未发现细胞，苏木精-伊红染色可见细胞黏附生长于骨层支架孔隙间，细胞依附支架的多孔结构生长，形成管腔样结构，但细胞并未长入中间界面层。     

组织工程软骨生物支架材料研究新进展

目的:软骨组织损伤后自身修复能力有限,组织工程学使得关节软骨的生物学替代物即人工软骨显示出美好的前景。软骨生物支架材料为组织工程的重要一环,探讨软骨生物支架材料的研究进展对构建人工软骨具有重大意义。资料来源:应用计算机检索PubMed数据库2003-01/2006-12有关组织工程软骨生物支架材料的文章,检索词“articular,tissue engineering,scaffold”,限定文章语言种类为English。同时计算机检索中文期刊全文数据库2003-01/2006-12期间的相关文章,检索词“软骨、组织工程,支架”,限定文章语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,选取符合研究要求的有关文章找全文。纳入标准:文章所述的内容应与组织工程软骨生物支架材料研究相关。排除标准:重复或类似的同一研究、Meta分析、综述文献。资料提炼:共收集到185篇相关文章,排除重复或类似的同一研究、综述,30篇符合研究要求。资料综合:人工软骨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。①天然生物材料生物相容性、细胞黏附性好,亲水性强,但力学强度差、吸收过快,而且难以大批量生产。②人工合成高分子材料具有可控降解速度、力学强度好、易于塑形,但亲水性不够,对细胞的黏附性较弱以及有免疫反应、排斥反应等。③复合材料即将两种或两种以上具有互补特征的生物相容性可降解材料,按一定比例和方式组合,可设计出结构与性能优化的三维材料,以弥补单用人工合成或天然生物材料的缺陷,提高支架的整体性能。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。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人工软骨生物支架材料的主要研究方向。     

制备软骨组织工程支架的方法

背景：软骨组织工程支架作为软骨细胞外基质的替代物,其外形和孔结构对实现其作用和功能具有非常重要的意义。 目的：回顾目前若干种常用软骨组织工程中三维多孔支架的制备方法。 方法：由第一作者检索2000至2013年PubMed数据库,ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网数据库。英文检索词为＂Cartilage tissue engineering;scaffolds;fabrication＂,中文检索词为＂软骨组织工程;制备方法;支架材料;多孔支架＂。 结果与结论：制备软骨组织工程支架的方法有相分离/冷冻干燥法、水凝胶技术、快速成型技术、静电纺丝法、溶剂浇铸/粒子沥滤法及气体发泡法等。目前研究发现,支架中孔径的大小对组织的重建有着直接的影响,孔径为100-250 μm的孔有益于骨及软骨组织的再生。通过溶液浇铸/粒子沥滤法、气体发泡法所制备的支架孔径大小在这一范围内,因此比较适合用于骨、软骨组织工程支架的构建。研究人员通常将多种方法结合起来,以期能制备出生物和力学性能方面更加仿生的组织工程多孔支架。     

壳聚糖支架应用在组织工程中：组成复合支架及改性支架的前景

背景：壳聚糖具有无毒性、无刺激性、生物相容性、生物可降解性等优良性能,对多种组织细胞的黏附和增殖具有促进作用,目前已成为组织工程学支架研究方面的一个热点。目的：综述壳聚糖及其衍生物支架在组织工程上的应用进展。方法：应用计算机检索中国生物文献数据库及PubMed数据库1989至2013年,有关壳聚糖及其衍生物支架在组织工程中应用的文献,关键词为“壳聚糖,支架,组织工程;Chitosan,scaffold, tissue engineering”。结果与结论：壳聚糖及其衍生物支架在组织工程中的应用主要集中在几方面：作为细胞培养支架;与各种材料形成复合支架使用;改性壳聚糖支架。壳聚糖及其衍生物是一类有独特生物活性的天然高分子材料,在组织工程研究中有广阔的应用前景,与其他生物材料组成复合材料及制成改性支架将是它今后的研究重点。     

构建人工椎间盘组织工程支架

背景：组织工程技术的发展为已退变椎间盘功能的恢复提供了可能。 目的：综述椎间盘组织工程中支架的研究进展。 方法：由第一作者检索PubMed 数据库中1990-01-01/2012-12-31有关椎间盘组织工程中支架的文献,以“tissue engineering, intervertebral disc, scaffold”为检索词。 结果与结论：支架材料是组织工程研究中的一项重要组成部分。椎间盘纤维环支架材料有3大类,包括天然生物材料、人工合成材料及复合材料。椎间盘纤维环支架材料种类繁多,各有优缺点,尚无公认的最合适的支架材料,支架材料选择仍需进一步的实验研究。纳米级生物材料是研究发展的一个必然趋势,另外,利用仿生学原理,在模拟人椎间盘组织的过程中对支架材料进行改进同样是一个发展趋势;此外,可注射型支架同样是另一个研究热点,可注射型支架材料的选择范围主要集中在壳聚糖、Ⅱ型胶原、透明质酸、纤维蛋白、弹性蛋白、藻酸盐身上,目前将壳聚糖作为支架的研究相对较多。     

骨诱导性磷酸钙陶瓷为支架的组织工程骨修复狗下颌骨箱状缺损

背景:应用不外加生长因子或细胞而具有骨诱导性的生物材料,在非骨部位构建骨移植物,即体内组织工程骨,其在修复箱状及节段性骨缺损方面,具有更可行的前景.目的:采用骨诱导性钙磷陶瓷材料构建体内组织工程化类骨移植物,探索其应用于修复实验动物下颌骨箱状骨缺损的可行性.方法:以骨诱导性磷酸钙陶瓷材料为支架植入狗肌肉内构建体内组织工程骨,同期在狗自体下颌骨左右两侧各拔除牙弓中段牙2颗,形成约20 mm无牙区.8周后在无牙区形成箱状缺损,同期取出支架即刻移植入一侧自体下颌骨缺损区,对侧骨缺损区直接移植入未经体内构建的磷酸钙陶瓷作为对照.结果与结论:经肌肉内构建的体内组织工程骨移植物的力学性能较单纯磷酸钙陶瓷有明显提高.颌骨缺损区的核吸收强度明显强于对照区,其移植物内长入的骨组织较多,两者的成骨面积差异有非常显著性意义(P < 0.01).说明在修复颌骨大范围缺损中,体内组织工程骨移植物较单纯骨磷酸钙陶瓷替代材料表现出明显的力学和生物学优势,修复效果显著,有良好的应用前景.     

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。     

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。     

生物体内可降解骨组织工程复合材料的研究与进展

可降解骨组织工程复合支架材料可以分为同类生物材料的复合,不同类别生物材料之间的交叉复合.天然材料存在性能难以重现,难以大批量生产,在体内水解过程中不能保持空间构型等缺点;人工合成生物高分子材料之间的复合,但其本体降解特性会使支架过早丧失结构完整性,且局部形成降解产物的积累,引起炎症反应;人工合成无机材料之间的复合,存在脆性大、润湿性较差,降解性能较差等不足.交叉复合可以克服单种材料支架的缺陷.交叉复合材料可以分为:天然生物材料与无机材料之间的复合;人工合成高分子与无机材料之间的复合;金属基交叉复合材料.     

A three-dimensional hydroxyapatite/polyacrylonitrile composite scaffold designed for bone tissue engineering

In recent years, various composite scaffolds based on hydroxyapatite have been developed for bone tissue engineering. However, the poor cell survival micro-environment is still the major problem limiting their practical applications in bone repairing and regeneration. In this study, we fabricated a class of fluffy and porous three-dimensional composite fibrous scaffolds consisting of hydroxyapatite and polyacrylonitrile by employing an improved electrospinning technique combined with a bio-mineralization process. The fluffy structure of the hydroxyapatite/polyacrylonitrile composite scaffold ensured the cells would enter the interior of the scaffold and achieve a three-dimensional cell culture. Bone marrow mesenchymal stem cells were seeded into the scaffolds and cultured for 21 days in vitro to evaluate the response of cellular morphology and biochemical activities. The results indicated that the bone marrow mesenchymal stem cells showed higher degrees of growth, osteogenic differentiation and mineralization than those cultured on the two-dimensional hydroxyapatite/polyacrylonitrile composite membranes. The obtained results strongly supported the fact that the novel three-dimensional fluffy hydroxyapatite/polyacrylonitrile composite scaffold had potential application in the field of bone tissue engineering.

A fluffy and porous (3D) HA composite fibrous scaffold was fabricated by employing an improved electrospinning technique combined with a bio-mineralization process.     

复合支架材料在脊髓组织工程中的研究与应用

背景:在作为种子细胞载体的组织工程支架材料的合成与制备中,将两种或两种以上具有互补特性的支架材料组合成的复合材料支架,能够改善单一材料的不足,并保留原材料的特点.目的:通过分析和总结1998年以来采用复合支架移植修复损伤脊髓的研究,寻求适合脊髓组织工程的新型复合材料及其适用标准.方法:分别以"支架、脊髓损伤","scaffold、spinal cord injury"为检索词,应用计算机检索重庆维普(VIP)期刊全文数据库及Pubmed数据库1998-01/2009-12有关文章.纳入有关脊髓组织工程的文献.排除与研究目的无关和内容重复者.保留32篇文献做进一步分析.结果与结论:理想的复合生物材料支架除了应具备良好的生物相容性、可降解性、高孔隙率及机械强度外,还要具有合适的刚度、渗透性、膨胀性、降解速率以及轴突引导作用.现有的单一材料支架很难同时具备这些性能,因此对不同材料的复合搭配是解决此难题的可行方法.不论用哪些材料,所制成的复合支架都要具有生物相容性,这在宏观和微观上都影响神经轴突再生的能力和结构;对不同大小分子的渗透性是评估营养物质进入支架和代谢废物排出的关键性能;要清楚支架在脊髓水环境中的膨胀程度,使其保持在合适的位置而不压迫再生的神经.目前还在寻找这样一种完全合适的支架来治疗脊髓损伤.     

Design and characterization of a tissue‐engineered bilayer scaffold for osteochondral tissue repair

Treatment of full‐thickness cartilage defects relies on osteochondral bilayer grafts, which mimic the microenvironment and structure of the two affected tissues: articular cartilage and subchondral bone. However, the integrity and stability of the grafts are hampered by the presence of a weak interphase, generated by the layering processes of scaffold manufacturing. We describe here the design and development of a bilayer monolithic osteochondral graft, avoiding delamination of the two distinct layers but preserving the cues for selective generation of cartilage and bone. A highly porous polycaprolactone‐based graft was obtained by combining solvent casting/particulate leaching techniques. Pore structure and interconnections were designed to favour in vivo vascularization only at the bony layer. Hydroxyapatite granules were added as bioactive signals at the site of bone regeneration. Unconfined compressive tests displayed optimal elastic properties and low residual deformation of the graft after unloading (< 3%). The structural integrity of the graft was successfully validated by tension fracture tests, revealing high resistance to delamination, since fractures were never displayed at the interface of the layers (n = 8). Ectopic implantation of grafts in nude mice, after seeding with bovine trabecular bone‐derived mesenchymal stem cells and bovine articular chondrocytes, resulted in thick areas of mature bone surrounding ceramic granules within the bony layer, and a cartilaginous alcianophilic matrix in the chondral layer. Vascularization was mostly observed in the bony layer, with a statistically significant higher blood vessel density and mean area. Thus, the easily generated osteochondral scaffolds, since they are mechanically and biologically functional, are suitable for tissue‐engineering applications for cartilage repair. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

魔芋葡甘聚糖结构改性及其生物学特性在组织工程复合材料中的作用

学术背景：葡甘聚糖是魔芋块茎中所含的储备性多糖,具有很高的黏度,良好的吸水、保湿、成膜、增稠性、凝胶性和一定的生物活性,可作为一种新型的生物材料应用于组织工程领域。 目的：介绍魔芋葡甘聚糖的结构、生物学特性、改性现状及其在组织工程领域的研究进展。 检索策略：由第一、二作者应用计算机检索Proquest和Elsevier数据库1992-01/2007-04相关文献,检索词为“konjac glucomannan”,限定语言种类为“English”;同时检索维普数据库、万方数据库1995-01/2007-04相关文献,检索词为“葡甘聚糖’,限定语言种类为中文。纳入标准：文章内容与葡甘聚糖的结构、改性研究、生物学特性有关。排除标准：较陈旧的文献和重复研究。文献评价：共收集到65篇相关文献,30篇文献符合标准,其中6篇是综述和述评类文献,其余24篇为基础研究。30篇中9篇介绍葡甘聚糖的结构和生物活性,21篇关于葡甘聚糖的改性和在组织工程领域中的应用。 资料综合：①魔芋葡甘聚糖具有特殊的分子结构和生物活性。②魔芋葡甘聚糖的化学改性及其复合改性已经取得了一定的进展,实现了材料间的优势互补作用。③以魔芋葡甘聚糖为基的复合膜,具备作为组织工程支架的性能和结构。 结论：利用魔芋葡甘聚糖为高分子多孔前驱体和强韧性增强网络,有望制备出皮肤和骨的理想组织工程支架材料。     

新型纳米纤维支架的细胞生物相容性

背景:高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架具有适合血管平滑肌细胞黏附、增殖的多级孔径结构,具有良好的细胞生物相容性.目的:探讨高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架的细胞相容性.方法:根据支架的制作工艺不同分为传统支架组、新型纳米纤维支架组两组,另设单纯细胞组为对照组.采用组织块贴壁法体外原代培养兔主动脉平滑肌细胞并进行传代,用3～6代细胞作为实验用种子细胞.应用WST-1法测定平滑肌细胞黏附率、增殖力,光镜及扫描电镜观察细胞形态,评估支架的细胞生物相容性.结果与结论:高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架对细胞形态无明显影响,新型支架上的种子细胞黏附、增殖及代谢活性情况较传统支架好.提示,高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架具有较高的细胞相容性.     

新型纳米纤维支架的细胞生物相容性

背景：高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架具有适合血管平滑肌细胞黏附、增殖的多级孔径结构,具有良好的细胞生物相容性。目的：探讨高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架的细胞相容性。方法：根据支架的制作工艺不同分为传统支架组、新型纳米纤维支架组两组,另设单纯细胞组为对照组。采用组织块贴壁法体外原代培养兔主动脉平滑肌细胞并进行传代,用3~6代细胞作为实验用种子细胞。应用WST-1法测定平滑肌细胞黏附率、增殖力,光镜及扫描电镜观察细胞形态,评估支架的细胞生物相容性。结果与结论：高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架对细胞形态无明显影响,新型支架上的种子细胞黏附、增殖及代谢活性情况较传统支架好。提示,高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架具有较高的细胞相容性。     

组织工程细胞支架

1组织工程在器官修复和治疗中的重要作用临床上对受损组织和器官的修复和治疗目前主要有自体组织器官移植、异体组织器官移植、异种组织器官移植和采用人工替代物等几种方法。自体组织器官移植的最大优点是可以避免免疫排斥 ,然而从患者自体获取移植供体不但供源有限 ,而且会造成患者更多的损伤。异体组织器官移植虽增加了人体组织和器官的供应来源 ,但也同样存在着供体来源不足的问题 ,此外异体间的免疫排斥常常引起移植最终失败。异种组织器官移植虽然可以完全解决组织器官的供体来源问题 ,但异种组织和器官间的组织相容性问题使移植体难…     

丝素蛋白作为组织工程材料应用于角膜的研究进展

背景：丝素蛋白纤维材料具有透明性、结构可塑性、成分单一性、力学强韧性及生物相容性等特点。目的：综述国内外丝素蛋白应用于角膜组织工程的研究进展。方法：由第一作者在标题和摘要中以“silkfibroin,corneal,ocular”或“丝素,角膜”为枪索词,榆索1980至2011年PubMed及1990至2011年CNKI数据库中关于丝素蛋白角膜的文章。结果与结论：从天然蚕丝中提取的高分子丝素蛋白,因其良好的生物相容性、独特的力学性能、光学透明性及降解速率可控性,既可以单独应用于角膜组织结构的重建,又可与其他组织材料联合应用,成为角膜组织工程学心用的理想材料。现已证明多种角膜细胞可在丝素纤维膜上良好生长,但体外培养的细胞应用f动物模型的相关研究较少;此外丝素蛋白材料植入角膜内对其产生何种影响的研究数据较缺乏,这些均是亟待解决的问题。