生物反应器在组织工程中的应用进展

工程化大块组织的构建是目前组织工程研究中遇到的一个难题。工程化组织没有自己的血供系统,营养物质的供给和代谢产物的排出主要通过弥散和渗透作用完成,且这些作用是有限的,因此阻碍了工程化大块组织的构建。针对这一难题,国内外许多研究机构将生物反应器应用到工程化组织的构建过程中。近年出现的各种各样生物反应器的共同特点是既明显改善了工程化大块组织内部的物质转运,又对复合在各种支架材料上的种子细胞施加了适当的流体应力刺激,更有利于工程化组织的构建。动态的物质转运及流体应力是生物体内重要的两个微环境因素,生物反应器能够在一定程度上模拟这种体内微环境,因此对构建工程化组织具有重要意义。     

生物反应器系统在软骨组织工程中的应用

关节软骨的退行性变是当今社会主要的健康问题之一。据文献报道关节软骨的再生能力有限,到现在为止还没有一种十持久而且有效的治疗方法来替代关节软骨。组织工程是一个非常有潜力的领域,虽然要建立一套常规治疗软骨缺损的组织工程理论还有很多障碍,但是为治疗软骨损伤为目的的组织工程已经能够快速可靠的培养出适合的软骨组织。生物反应器和一些相关的设备为组织工程提供了一个快速且有效的方法。事实上,在体内生理刺激影响着软骨的功能,所以我们要设计一些特别的生物反应器来对在体外培养的关节软骨施加模拟应力的传导,像流体剪切力,流体静压力,周期压力,和一些混合力。本篇综述总结了一些软骨细胞反应器系统在细胞刺激和培养中的应用。     

应用旋转生物反应器开展软骨组织工程研究

目的：应用旋转生物反应器（RCCS）在体外条件下培养具有一定形状的组织工程化人工软骨,以便为软骨组织工程产品产业化生产奠定基础。方法：将兔关节软骨细胞接种到圆形或方形可降解聚合物材料上,然后在RCCS内进行培养,并以在培养瓶内培养复合体为对照组。在体外培养期间,对复合体培育产物氨基糖胺聚糖（GAG）及DNA含量进行定量测量。经体外培养后,将复合体植入到裸鼠背部皮下,术后不同时间取材,进行大体、组织学等检查。结果：经RCCS培养的复合体在体外培养期间以及体内植入后均有明显软骨形成,而对照组则仅见少量软骨形成。复合体体外培育产物检测结果表明,在RCCS内培育的复合体GAG和DNA含量明显高于对照组。结论：RCCS与以单层生长方式为主的传统细胞培养装置－培养瓶相比,能够提供更适宜的外部环境,从而有利于软骨细胞在支架内形成人工软骨组织。     

组织工程软骨实验生物反应器的设计

目的:设计一套计算机控制的组织工程软骨实验用灌流型生物反应器。方法:通过计算机控制时间及流量,利用蠕动泵、密闭的硅胶管、玻璃管、储液瓶等串联设计一套无菌的灌流型软骨组织工程用生物反应器。结果:生物反应器由控制系统和培养系统组成,运行良好,能置于培养箱中对软骨细胞材料复合物进行动态培养。结论:反应器设计合理。整个生物反应器系统运行可靠。     

组织工程软骨生物反应器的设计

目的 根据流体力学原理优化反应器内腔结构,并设计一套组织工程软骨生物反应器.方法 采用计算机仿真的方法对反应器内腔流场进行仿真计算,通过流场分析确定内腔结构,最终构建一套完整的生物反应器系统.结果 确定了生物反应器的内腔结构,生物反应器由控制系统和细胞培养室两部分构成,能置于培养箱中对软骨细胞材料复合物进行动态培养.结论 反应器内腔的结构是合理的.整个生物反应器系统运行可靠.     

组织工程软骨生物反应器的设计

目的 根据流体力学原理优化反应器内腔结构,并设计一套组织工程软骨生物反应器.方法 采用计算机仿真的方法对反应器内腔流场进行仿真计算,通过流场分析确定内腔结构,最终构建一套完整的生物反应器系统.结果 确定了生物反应器的内腔结构,生物反应器由控制系统和细胞培养室两部分构成,能置于培养箱中对软骨细胞材料复合物进行动态培养.结论 反应器内腔的结构是合理的.整个生物反应器系统运行可靠.     

应用生物反应器构建组织工程化血管的实验研究

目的探讨利用生物反应器体外构建具有完整结构的组织工程化血管的可行性。方法从6月龄毕格犬颈总动脉获取平滑肌细胞,颈外静脉获取内皮细胞,经体外培养扩增。然后,先将平滑肌细胞接种于聚羟基乙酸(PGA)上,形成细胞—材料复合物,将该复合物置于生物反应器内培养。模拟成年哺乳动物循环系统的参数,予以动态力学刺激(搏动频率:75次/分;扩张量<5%)。8周后,在其上接种内皮细胞,对照组不接种内皮细胞,培养5d后取材检测。结果组织学染色显示,平滑肌纤维成分排列较规则,有层次感,内皮细胞完整;对照组未见内皮细胞层结构。结论利用生物反应器可在体外构建具有完整结构的组织工程化血管。     

反应器内构建组织工程血管平滑肌层的实验研究

目的 探讨生物反应器内构建组织工程血管的可行性.方法 于6个月龄犬颈总动脉血管获取平滑肌细胞,经体外培养扩增后接种于聚羟基乙酸(PGA)上,形成细胞-材料复合物,并将其置于生物反应器内培养.实验组模拟成年哺乳动物循环系统的参数予以动态力学刺激培养(搏动频率:75次/分;扩张量＜5%);对照组为静态培养,其余与实验组相同,分别于3与6周后取材检测.结果 生物反应器内培养的血管大体观察具有良好的弹性,管腔圆,色泽光亮;HE染色显示平滑肌纤维成分排列较规则,有层次感;弹力纤维染色显示弹力纤维成分较多而密;免疫组织化学检测显示为棕黄色层状排列的平滑肌纤维.对照组弹性欠佳,管腔塌陷,色泽暗淡;平滑肌纤维与弹力纤维成分较少且排列紊乱,层次感差.结论 应用生物反应器可构建具有良好结构的血管样结构的平滑肌层组织.     

转壁生物反应器中动态分化组织工程软骨的实验研究

目的 :在转壁生物反应器动态环境中分化骨髓间充质干细胞 (bMSC) ,制备立体组织工程软骨。方法 :穿刺吸取成年兔骨髓 ,分离扩增bMSC ,复合于纤维蛋白凝胶制成圆柱状三维组织 (细胞密度2 0× 10 7/ml) ,置于转壁生物反应器中进行分化培养 ,同时设单纯静止培养组。 5周后观测大体形态和组织学形态、Ⅰ和Ⅱ型胶原免疫组织化学表达 ,测量分化组织的细胞活力。结果 :动态培养可以有效保持材料大体形态 ,甲苯胺兰染色阳性 ,无明显Ⅰ型胶原表达 ,大量表达Ⅱ型胶原 ,人工组织的细胞活力显著高于单纯静止培养方法。结论 :转壁生物反应器培养明显改善组织工程软骨的活力 ,有利于进行三维材料体外软骨分化。     

计算流体力学在组织工程中的应用进展

目的 综述计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)在组织工程中的应用进展.方法 广泛查阅CFD应用于组织工程的相关文献,主要对CFD用于生物反应器设计改良或优化、模拟体外组织再生过程中的流体动力学和细胞生长动力学等方面进行综述.结果 CFD的模拟预测能力可为生物反应器的设计优化和...     

皮肤成纤维细胞在生物反应器中的生长和扩增

目的　探讨皮肤成纤维细胞在生物反应器中批式和间歇换液培养过程的生长、扩增与代谢特性。方法　将幼儿包皮组织中分离皮肤成纤维细胞接种到含 5 mg/ ml微载体浓度的 1.5升 Celli Gen生物反应器中 ,测定在间歇换液培养和批式培养过程中细胞生长密度、葡萄糖消耗及乳酸生成 ,同时与方瓶和转瓶中间歇换液培养结果进行比较。　结果　在生物反应器间歇换液培养过程中 ,成纤维细胞生长的最终密度达到 2 .0 8× 10 6 / ml,扩增 2 9.7倍 ,是批式培养的 1.81倍。与间歇换液的方瓶和转瓶培养结果相比 ,由于消除了营养和贴壁表面的限制 ,细胞密度分别提高9.16倍和 1.4 3倍。　结论　利用生物反应器和微载体悬浮培养人皮肤成纤维细胞 ,是大量制备组织工程种子细胞的一种有效方法。     

壳聚糖在软骨组织工程中的应用

目的 对高分子生物材料壳聚糖在软骨组织工程中的应用现状进行综述。方法 广泛查阅近年来有关壳聚糖在组织工程中应用的文献，综合分析，讨论 其生物相容性、可降解性及其应用。结果 壳聚糖具有良好的生物相容性、可降解性，除能提供细胞生长所需的三维支架作用外，还能提供类似软骨基质的细胞外环境，维持细胞表型及功能。结论壳聚糖在软骨组织工程中具有良好的应用前景。     

构建含黑色素细胞组织工程皮肤的研究

目的 探讨运用组织工程方法构建含有黑色素细胞的组织工程皮肤。方法 以包皮组织作为细胞来源，采用消化法获得角朊细胞、成纤维细胞和黑色素细胞，在自行设计的组织工程皮肤培养系统构建组织工程皮肤。行Dopa染色、透射电镜和S-100免疫组织化学检测构建的皮肤中黑色素细胞的分布和状态。结果 构建的组织工程皮肤结构完整，细胞状态良好，Dopa染色、透射电镜和S-100免疫组织化学检测均显示含有大量黑色素细胞并处于良好状态。结论 构建了含黑色素细胞的组织工程皮肤，可用于下一步的动物实验和临床实验。     

组织工程中药物控制释放技术的应用研究

目的 研究应用药物控制释放技术,在组织工程中实现对生长因子的活性保护和控制释放。方法 应用药物控制释放技术,采用生物降解高分子对药物进行包埋或微包囊。结果 用脂肪族聚内酯为各类药物,包括生物活性物质的药物载体,通过调节脂肪族聚内酯的分子结构和控制释放方法,在采用聚丙交酯为神经导管和对生长因子实行包埋后,成功地实现了对大鼠坐骨神经5、10、15和20mm缺损的修复。结论 可利用脂肪族聚内酯作为药物载体,保护各类生长因子的生物活性,并实现对它们的持续释放。     

牙周组织工程研究进展

目的对牙周组织工程研究的进展进行综述。方法查阅近期相关文献，分析牙周组织工程研究的有关内容及方法。结果牙周组织工程技术在种子细胞、修饰基因、细胞因子及支架材料等方面的研究进展，为实现牙周组织的完全再生提供了全新的思路和方法。结论牙周组织工程研究有着广阔的前景，但仍有许多问题需要研究。     

组织工程中细胞与材料的粘附作用

目的探讨组织工程中细胞与材料粘附作用及其影响因素。方法广泛查阅近期有关细胞与材料粘附作用的文献,综述了组织细胞与材料作用方面的研究工作。结果细胞对材料的粘附特性不仅取决于材料本身,包括材料及其表面性质、表面修饰、表面形态、净电荷、孔隙率及降解速率,而且与细胞表面的分子表达及其材料的相互作用有关。结论定量测定细胞与材料的粘附作用并了解其生物物理机制在组织工程学研究中十分重要。     

皮肤组织工程

目的 综述近阶段皮肤组织工程研究领域中的进展。方法 广泛查阅国内外近期在皮肤组织工程研究的文献,着重阐述表皮替代物,真皮替代物,培养的表皮真皮复合皮片的研究进展和重要问题。结果 多数学者认为理想的皮肤替代物应及时重建已人的表皮和真皮结构。目前的研究主要集中在如何尽早移植表皮细胞,并保护移植后细胞的活性和功能,以及研制能更有效地促进细胞功能,诱导创床血植入,移植后可降解,无毒性,无病原携带风险的细胞     

组织工程研究与开发进展

目的　从材料科学角度出发 ,探讨组织工程修复和重建组织缺损的方法 :如骨髓基质干细胞 (MSCs)、生长因子、基因治疗及组织工程等。方法　重点查阅近期有关组织工程发展动向的文献 ,介绍组织工程技术进展。结果　组织工程应解决分子支架的设计与制备、组织血管化和细胞在支架上进行体外动态培养问题。结论　生物材料在组织工程中发挥重要作用 ,它们能用作骨髓基质干细胞、生长因子释放载体、细胞在生物反应器中的培养支架和表达生长因子的基因释放载体     

碱性成纤维细胞生长因子在肌腱组织工程中的应用

目的综述近年来碱性成纤维生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）在组织工程肌腱相关研究中的进展。方法广泛杏阅同内外相关文献，进行整理、综合与分析。结果bFGF在促进组织工程肌腱标准细胞系的建立，诱导支架材料的合成与降解，增强细胞与支架材料之间的相互作用，加速组织工程材料的再血管化等方面均有明显作用。结论促进内源性bFGF合成、控释外源性bFGF及提高bFGF的生物利用度等方面取得的进展，为bFGF在组织工程中的应用开辟厂良好的应用前景。     

胶原材料在药物缓释和组织工程中的研究进展

目的介绍胶原材料在药物缓释和组织工程中的研究新进展. 方法广泛查阅近年相关文献并进行回顾与综合分析. 结果胶原材料在药物缓释与组织工程中的应用研究已取得明显进展,胶原材料已成为组织工程研究的热点之一.一些胶原基质新型药物缓释系统和新型组织工程材料已进入临床论证阶段,将促进胶原材料在组织修复中的临床应用. 结论胶原材料在药物缓释、尤其是组织工程领域具有广阔的应用前景.除将胶原适当交联处理或与其它天然或合成高分子复合外,今后的研究中还应注重利用化学修饰改善胶原性能,通过将性质不同的支链接枝到胶原大分子上,赋予胶原新的特性,从而研制出新一代组织工程材料.