胶原/PLLA纳米粒子复合海绵的制备及其生物相容性评价

通过紫外和自由基聚合在PLLA上接枝聚丙烯酸（PAA）,制备了平均粒径316nm,zeta电位-39.88mV的表面亲水性PLLA纳米粒子,与胶原溶液混合通过冷冻干燥法制备了胶原/PLLA纳米粒子复合多孔支架。复合支架材料的孔隙率与纯胶原支架相近,而密度、湿态压缩模量有明显提高,降解率降低显著。随着复合支架中PLLA纳米粒子的增加,L929细胞在材料中的播种效率和增殖有明显提高,表明胶原/PLLA纳米粒子复合多孔支架是一种理想的组织工程支架材料。     

脱细胞软骨基质制备方法的研究

<正>软骨组织具有承载负荷,缓解震荡等作用,很容易受到损伤,由于其缺少血管、神经、淋巴组织,很难进行自我修复。软骨组织工程为损伤提供了修复前景,它是研究与开发生物替代物,应用生命科学和工程学的原理,恢复、维持和改进组织功能的一门学科。软骨组织工程包括种子细胞、载体支架、生物活性因子三个基本要素[1]。脱细胞软骨基质(acellular cartilage matrix,ACTM)作为天然支架材料的一员,已在实验研究中广泛应用,经多步骤的脱细胞处理,组织中的可溶性     

不同材料包埋的PGA支架对软骨细胞体外培养的影响

目的 比较不同材料包埋的聚羟基乙酸（PGA）作为支架体外构建组织工程软骨的效果。方法 采用卵磷脂、多聚赖氨酸及纤维粘连蛋白分别包埋PGA支架,并与软骨细胞一起体外培养,观察其亲水性的变化、对细胞生物学行为及合成细胞外基质的影响。结果 以纤维粘连蛋白包埋的PGA支架具有良好的亲水性,改善细胞生物学行为,并显著增强细胞合成细胞外基质的能力。结论 以纤维粘连蛋白包埋的PGA作为软骨组织工程技术中的支架材料,具有较大的应用前景。     

壳聚糖、Ⅱ型胶原和PGA三种支架体外构建组织工程软骨的比较研究

目的 观察兔关节软骨细胞在壳聚糖、Ⅱ型胶原、聚羟基乙酸(PGA)三种细胞支架上的生长情况,探讨更适合构建工程软骨的细胞支架材料.方法 多聚赖氨酸包埋壳聚糖、Ⅱ型胶原和PGA三种多孔海绵支架.将体外分离培养的兔关节软骨细胞种植于三种支架上.体外培养4周,对组织工程软骨进行大体标本观察和HE染色,检测软骨内DNA含量、Ⅱ型胶原和糖胺多糖(GAG)的分泌量.结果 软骨细胞在壳聚糖支架内生长良好,培养4周后仍能维持软骨细胞的表型,其分泌Ⅱ型胶原和GAG的能力较其他两种支架好(P＜0.01).结论 壳聚糖支架更适合软骨细胞的贴附生长,有利于维持软骨细胞的表型,是较好的软骨组织工程细胞支架.     

辛伐他汀组织工程骨材料的制备及性能研究

目的:探讨制备的辛伐他汀组织工程骨复合支架材料的理化性质及力学强度.方法:将同种异体骨、Ⅰ型胶原、辛伐他汀进行系列理化处理,制备成单纯组织工程骨材料、胶原组织工程骨材料、辛伐他汀组织工程骨复合材料.制备后的材料用扫描电镜观察其形貌特征,用X线衍射分析材料成分,并对材料的力学性能进行分析测定.结果:单纯组织工程骨材料具有天然骨的网状孔隙系统;胶原组织工程骨材料具有天然骨的网状孔隙系统,微孔表面覆盖胶原膜;辛伐他汀组织工程骨复合材料具有骨组织的天然网状孔隙系统,微孔表面可见胶原膜覆盖;单纯组织工程骨材料、胶原组织工程骨材料、辛伐他汀组织工程骨复合材料主要成分均为羟基磷灰石[HA,Ca10(OH)2(PO4)6],3种材料的孔径大小、空隙率、弯曲强度和压缩强度差异无统计学意义(P＞0.05).结论:辛伐他汀组织工程骨复合材料与其他2种材料理化性质和力学强度相同,可作为一种有效的天然组织工程骨支架材料.     

壳聚糖-明胶-磷酸三钙多孔复合体作为骨组织工程支架的实验研究

目的探索壳聚糖-明胶-磷酸三钙(CS-Gel/TCP)多孔复合体作为骨组织工程支架材料的可行性。方法采用二次冻干技术制备CS-Gel/TCP复合体,为三维立体孔径200～400μm的海绵状支架材料。将兔骨髓基质细胞(MSC)进行体外培养、扩增,并植入该支架,检测支架的细胞相容性。皮下植入观察支架材料的体内降解及组织相容性。结果MSC植入支架后,其噻唑蓝(MTT)活性与碱性磷酸酶(ALP)活性与对照组比较差异无统计学意义。在植入早期可观察到一过性免疫排斥反应,支架在体内12周基本降解吸收。结论壳聚糖-明胶-磷酸三钙海绵状复合体是一种具有潜在价值的骨组织工程的支架材料     

Matrigel凝胶和壳聚糖/磷酸甘油凝胶两种支架体外构建组织工程软骨的比较

目的 探讨适合构建组织工程软骨的细胞支架材料.方法 将体外分离培养的兔关节软骨细胞种植于Matrigel凝胶和壳聚糖/磷酸甘油(C/GP)凝胶两种支架上体外培养3周,对组织工程软骨进行大体标本、HE染色,ELISA检测培养上清液中透明质酸和Ⅱ型胶原的含量.结果 软骨细胞在两种支架内均生长良好,Matrigel凝胶中软骨细胞培养3周后仍能维持软骨细胞的表型,其分泌透明质酸和Ⅱ型胶原的能力较C/GP凝胶中软骨细胞强,并可更好的促进受损的软骨细胞增殖.结论 Matrigel凝胶和C/GP凝胶均可作为软骨细胞载体修复关节软骨缺损.Matrigel凝胶支架更适合软骨细胞的贴附生长,有利于维持软骨细胞的表型,是较好的软骨组织工程细胞支架.     

关节软骨组织工程支架材料研究进展

组织工程学是一门交叉学科,它利用工程学和生命科学的原理,来研究和发展具有生物活性的人工替代物.用以维持、恢复或提高人体受损组织的功能.目的是利用人体活细胞在适宜的支架材料上生长成天然的组织和器官以替代人体内受损和缺失的组织和器官.支架材料的选择是组织工程学研究的焦点之一.支架材料作为人工细胞外基质,为功能细胞的停泊、生长、繁殖、新陈代谢提供三维空间.理想的软骨组织工程支架应具有良好的生物组织相容性、良好的结构相容性、良好的表面活性、生物可降解性、可塑性和一定的机械强度.目前,关节软骨组织工程支架材料研究主要涉及天然材料、人工合成材料、人工和天然复合材料、纳米材料.本文就关节软骨组织工程支架材料进行综述.     

组织工程心脏瓣膜体外构建的初步研究

目的:初步体外构建组织工程人工心脏瓣膜。方法:种子细胞选用胸骨骨髓,抽取后分离出人骨髓间充质干细胞,体外培养,扩增待用。脱细胞瓣膜支架的构建应用破膜剂曲拉通-脱氧胆酸钠对新鲜猪主动脉瓣膜36片(实验组)进行处理48h后,与对照组未经处理的猪主动脉瓣膜(36片)进行对比,在光镜和电镜下观察脱细胞效果。将人骨髓间充质干细胞接种于脱细胞瓣膜支架上静态培养7d,观察细胞-支架复合体生长状况。结果:曲拉通-脱氧胆酸钠法脱细胞彻底,保持原有纤维结构。种植的人骨髓间充质干细胞7d后可生长于瓣膜支架的表面。结论:曲拉通-脱氧胆酸钠法是一种较为理想的猪瓣膜脱细胞方法;人骨髓间充质干细胞能在脱细胞猪瓣膜支架上较好地黏附和生长,从而初步构建组织工程人工心脏瓣膜。     

表面修饰对镁合金WE42生物相容性的影响

目的:评价微弧氧化(MAO)及聚左旋乳酸(PLLA)封孔表面修饰对生物可降解WE42镁合金材料的生物相容性的影响.方法:以微弧氧化法制备陶瓷膜表面的WE42镁合金材料(MAO/WE42),再在陶瓷膜膜层表面进行PLLA封孔处理,制成MAO+PLLA修饰WE42镁合金材料(MAO+PLLA/WE42);扫描电镜观测材料在体外生理环境中的表面微观形貌;用材料浸提液处理人脐静脉内皮细胞,MTT比色法检测细胞相对增殖率(RGR),判断细胞毒性的级别;同时测定与材料表面接触2 min后血浆的凝血时间(PT、RT)及经材料浸提液处理的2%人血悬液的溶血率(hemolytic ratio).结果:扫描电镜观察显示WE42浸泡后出现严重腐蚀,MAO/WE42和MAO+PLLA/WE42材料浸泡前后变化较轻,未出现明显的腐蚀孔洞;WE42细胞毒性较强,而MAO/WE42、MAO+PLLA/WE42无明显细胞毒性作用;MAO/WE42、MAO+PLLA/WE42具有一定的抗凝血性能;溶血试验结果显示,MAO/WE42和MAO+PLLA/WE42的溶血率均低于WE42,且MAO+PLLA的抗溶血性能优于MAO(P < 0.01).结论:微弧氧化表面修饰可改善WE42的生物相容性,PLLA封孔处理可提高WE42的抗溶血性能,MAO+PLLA作为可控吸收镁合金药物洗脱支架的载药层是安全的.     

Cartilage regeneration using a novel gelatin-chondroitin-hyaluronan hybrid scaffold containing bFGF-impregnated microspheres

Cartilage engineered from chondrocytes requires a scaffold to keep the cells in the cartilage defect and to act as a support for inducing hyaline cartilage formation on occasion. In this study, we developed a novel three-dimensional special scaffold in combination with a controlled release of bFGF, which provided structural support and stimulated repair. Gelatin microspheres loaded with bFGF (GM-bFGF) showed a fast release at the initial phase (28.23%) and the ultimate accumulated release was 92.9% by day 14. Three-dimensional gelatin-chondroitin-hyaluronan hybrid scaffolds seeded with cultured autologous chondrocytes were transplanted into the defects in rabbit knees and analyzed histologically at 12 and 24 weeks after the operation. Our findings showed that the defects were filled with smooth, shiny white cartilaginous tissue macroscopically and hyaline-like cartilage histologically 24 weeks postoperatively. The present study implied the great potential of the novel scaffold with GM-bFGF as a new way to promote the retention of chondrocytes and it might serve as a desirable cartilaginous tissue scaffolds to enhance the chondrogenesis.     

Cartilage regeneration using a novel gelatin–chondroitin–hyaluronan hybrid scaffold containing bFGF-impregnated microspheres

Cartilage engineered from chondrocytes requires a scaffold to keep the cells in the cartilage defect and to act as a support for inducing hyaline cartilage formation on occasion. In this study, we developed a novel three-dimensional special scaffold in combination with a controlled release of bFGF, which provided structural support and stimulated repair. Gelatin microspheres loaded with bFGF (GM-bFGF) showed a fast release at the initial phase (28.23%) and the ultimate accumulated release was 92.9% by day 14. Three-dimensional gelatin–chondroitin–hyaluronan hybrid scaffolds seeded with cultured autologous chondrocytes were transplanted into the defects in rabbit knees and analyzed histologically at 12 and 24 weeks after the operation. Our findings showed that the defects were filled with smooth, shiny white cartilaginous tissue macroscopically and hyaline-like cartilage histologically 24 weeks postoperatively. The present study implied the great potential of the novel scaffold with GM-bFGF as a new way to promote the retention of chondrocytes and it might serve as a desirable cartilaginous tissue scaffolds to enhance the chondrogenesis.     

人主动脉壁脱细胞血管基质的制备

目的 探讨应用同种去细胞主动脉血管壁支架体外构建组织工程管道的可行性.方法 取液氮保存的同种主动脉带瓣管道.首先置于Tris低渗缓冲液室温下溶解血管壁细胞,血管壁用D-Hanks液充分清洗后,再用含十二烷基硫酸钠(SDS)的Tris低渗缓冲液室温下再孵育24h,洗涤脱去细胞;最后用Tris等渗缓冲液充分冲洗残留细胞,完成脱细胞支架制备.并对脱细胞后的管壁进行光镜及电镜形态学观察以及进行理化性能测定.结果 人主动脉血管壁经SDS法去细胞后,经光镜和电镜观察,脱细胞后血管壁无细胞残留,胶原纤维和弹性纤维保留完整,形态学无明显变化;生物学性能也没有明显改变.结论 SDS法去细胞效果良好,初步制造了同种主动脉血管壁脱细胞基质材料,为构建同种带瓣管道提供了较合适的材料.     

关节软骨组织再生修复技术新进展

关节软骨损伤的修复是一个长期困扰的医学难题,生物移植和组织工程技术的发展为软骨再生修复带来新的希望,利用负载生长因子的特殊可降解软骨支架材料调动内源干细胞来实现软骨组织再生修复的新技术,易于实现产业化操作,也预示着软骨缺损的再生修复治疗一个全新时代的到来。     

猪主动脉瓣去细胞的初步研究

目的　对猪主动脉瓣进行了酶水化法去细胞的研究,探讨应用猪去细胞瓣膜支架体外构建组织工程心脏瓣膜的可行性。方法　应用胰蛋白酶/乙二胺四乙酸去除猪主动脉瓣组织中的细胞,对处理后的组织进行组织学与免疫组化,扫描电子显微镜观察,并进行理化性能测定。结果　酶水化法去细胞效果良好,且能较好地保持胶原纤维和弹性纤维原有的排列和分布。与新鲜猪主动脉瓣比较,热皱缩温度、抗张强度差异无统计学意义(P>0.05)。结论　酶水化法去细胞效果良好,初步制造了猪主动脉瓣脱细胞基质材料,为进一步制作组织工程瓣膜提供了较合适的支架材料。     

Engineering an in-vitro model of rodent cartilage

Objectives The purpose of this study was to identify a cell source, scaffold substrate and culture environment suitable for use in engineering an in‐vitro model of rodent cartilage. Methods The chondrogenic activity and stability of cells isolated at Day 18 of gestation was assessed under normoxia and hypoxia using a cytokine stimulation assay and gene expression analysis. The ability of the selected cells seeded in fibrous electrospun scaffolds to form cartilaginous tissue during longterm static and dynamic culture was assessed using immunocytochemistry and biochemical analysis. Key findings Rodent fetal chondrocytes appear to have enhanced phenotypic stability compared with other cell sources. Following 16 weeks under static culture, the engineered constructs were found to have greater cellularity and collagen content that native rodent cartilage. Conclusions A cell source, scaffold and culture environment have been identified that support the generation of in‐vitro rodent cartilage. In future work, cytokine treatment of the engineered tissues will take place to generate in‐vitro osteoarthritis models.     

间充质干细胞联合石墨烯支架培养治疗膝骨性关节炎的研究进展

膝骨性关节炎是困扰中老年人的疾病之一, 关节软骨损伤是其病理过程的核心, 围绕软骨损伤的病理研 究也越来越深入, 而现有的治疗方法尚不能从根本上逆转这一过程。近年来随着软骨组织工程技术的发展, 特别是 间充质干细胞的使用为解决这一困难提供了一条新的途径。同时, 石墨烯材料在医学领域的应用也逐渐成为热门, 利用石墨烯材料作为支架结构联合间充质干细胞, 以此寻求对软骨损伤修复的新方法。本文从膝软骨损伤的机制、 间充质干细胞对软骨的修复以及石墨烯支架材料的应用方面进行总结, 以期能开拓新的治疗思路。     

取向性丝素蛋白仿生软骨支架的制备及其生物相容性评估

目的 利用定向结晶技术制备具有仿生取向微孔结构的丝素蛋白支架,探讨其作为软骨支架的可行性。方法 以丝素蛋白为原料,采用定向结晶技术制成具有仿生取向微孔结构的支架,扫描电镜观察支架结构,测量支架的孔径、孔隙率和力学性能。从兔颈背部分离出脂肪干细胞,培养后获取第3 代细胞,接种到支架上。CCK 8 检测支架上细胞增殖情况;HE染色和扫描电镜观察细胞在支架上的黏附能力;LIVE/DEAD染色观察支架上的细胞活性。结果 扫描电镜显示,支架纵切面可见平行排列的微管样结构,具有较为统一的方向性,横切面可见椭圆或圆形孔隙结构,横截面微孔结构的平均孔径为（112.43± 12.65）μ m ,孔隙率高达（90.25± 2.05）% ,支架压缩弹性模量为（52.48± 5.78）kPa;复合脂肪干细胞培养,HE染色和扫描电镜可见细胞均匀黏附在支架表面及孔隙内,分泌大量沿微 孔结构取向分布的细胞外基质;CCK 8 检测结果显示细胞在支架上增殖良好;LIVE/DEAD染色显示细胞保持良好的活性,未见死细胞。结论 取向性丝素蛋白支架具有均匀的仿生取向微孔结构,具有合适的孔径、孔隙率和生物相容性,力学强度良好,可作为软骨组织工程的支架载体。     

Biomaterial-based scaffolds – current status and future directions

Introduction: Biomaterial-based scaffold formulations (three-dimensional Porous matrix, nano-fibre mesh, hydrogels and microspheres) are the major components that are used to deliver the bioactive molecules into the body organs through different routes for an effective treatment of various diseases.

Areas covered: Various fabrication techniques such as freeze-drying, polymerisation, spray drying, gas foaming, supercritical fluid technology, etc., are successfully used for fabrication of scaffold formulations. Due to their unique characteristics, these formulations are widely used against various diseases such as tuberculosis, bone defects, cartilage repair, skin diseases, cardiovascular diseases, periodontal diseases, wound dressing, etc.

Expert opinion: The study of biomaterial-based scaffold formulations is exhilarating with novel approaches to drug/cell/gene delivery being developed all the time. At present, there is a huge extent of research being performed worldwide on all aspects of tissue engineering/drug or gene delivery. In the future, the main focus will be on the development of more patient compliant, sustained and controlled delivery systems against various diseases by modification of polymers, manufacturing technologies as well as carrier systems.