不同支架材料体外构建组织工程软骨的研究

目的:体外构建组织工程软骨,筛选更为适合组织工程软骨构建的支架材料。方法:体外获取SD大鼠肋软骨细胞。采用第一代软骨细胞作为种子细胞,接种于壳聚糖/明胶和BMG/生物蛋白胶支架,体外培养的不同时间对其进行HE、甲苯胺蓝染色、Mas s on染色、免疫学检测、扫描电镜观察。结果:在培养2周时,BMG/生物蛋白胶各种染色结果显示软骨细胞在其表面以及内部分布均匀,蛋白多糖和Ⅱ型胶原染色阳性;壳聚糖/明胶表面细胞稍多于前者,但内部细胞数量极少且分布不均,染色结果不如前者明显。随着培养时间的延长各种检测均显示有大量的软骨细胞特异性的蛋白多糖和Ⅱ型胶原的表达,壳聚糖/明胶凸显出明显的优势。结论:体外成功构建组织工程软骨,软骨细胞在BMG/生物蛋白胶上的生长、增殖和分泌基质情况优于壳聚糖/明胶支架。     

雪旺细胞和生物蛋白胶构建组织工程神经的初步研究

目的研究雪旺细胞-生物蛋白胶复合物构建组织工程神经,修复周围神经缺损的效果。方法取4周龄新西兰兔瓦勒变性坐骨神经,采用组织块反复种植培养法培养雪旺细胞,分离纯化,并用S-100蛋白免疫组织化学染色鉴定。收集已纯化的雪旺细胞,配制成1×10^6/ml的细胞悬液,加入生物蛋白胶制成雪旺细胞-生物蛋白胶复合物,倒置相差显微镜观察雪旺细胞生长情况。将雪旺细胞-生物蛋白胶复合物填充于硅胶管（A组）和生物膜（B组）内,构建组织工程神经,分别移植桥接修复2月龄新西兰大白兔左侧10mm胫神经缺损（n=8）;C组（n=8）作自体神经移植。术后10周,行实验动物大体观察、神经电生理检测、移植体大体解剖和组织学观察。结果所有动物均存活至实验完成。术后3～4周A组所有动物左侧足底均出现溃疡,B、C组小部分动物出现足底溃疡。10周,神经电生理检测发现A组所有神经移植体未能传导电刺激;B、C组所有移植体均能传导电刺激引起腓肠肌的动作电位,两组动作电位振幅和神经传导速度分别为4.21±0.82mV、33.40±5.40m/s和4.80±1.15mV、36.55±6.43m/s,差异均无统计学意义（P〉0.05）。A组所有神经移植体内未见神经纤维长入,两端均有神经瘤形成;B、C组无明显神经瘤形成,B组整段神经移植体内有神经纤维长入。组织学观察示B、C组再生神经的新生轴突形态无明显区别,均接近正常神经组织。结论用生物膜包裹雪旺细胞-生物蛋白胶复合物,构建组织工程神经,能够促进神经再生,其修复效果接近于自体神经移植,具有临床应用前景。     

离心管内组织工程软骨培养的初步研究

目的　探讨几种材料与软骨细胞的生物相容性 ,离心管内培养形成组织工程软骨。方法　自 3周龄兔分离关节软骨细胞 ,按 3× 10 6细胞 /管于离心管内接种软骨细胞 ,离心 (10 0 0r/min) 5min后连续培养 2周。分别将脱脂脱蛋白骨、羟基磷灰石、糖蛋白微孔膜、胶原海绵和明胶海绵置于离心管底 ,按 3× 10 6细胞 /管加入软骨细胞 ,离心 (2 0 0r/min) 5min后连续培养 2周。含钙组织首先经脱钙处理后 ,与其它组织工程软骨行组织学检查。结果　软骨细胞无支架培养形成软骨 ,具有一定的骺软骨组织学特征。支架材料与软骨细胞有良好的生物相容性 ,均能形成软骨样组织。组织工程软骨具有不同的组织学结构 ,细胞及其细胞外基质形态差异明显。结论　支架材料与软骨细胞具有良好的生物相容性 ,软骨细胞于离心管内培养可形成组织工程软骨     

脱细胞软骨细胞外基质取向支架复合软骨细胞构建组织工程软骨的实验研究北大核心CSCD

目的探讨脱细胞软骨细胞外基质(acellular cartilage extracellular matrix,ACECM)取向支架复合软骨细胞构建组织工程软骨的可行性。方法取市售猪关节软骨组织,分离培养关节软骨细胞并传代。取第3代软骨细胞行PKH26荧光标记,MTT检测标记对细胞增殖无影响后,分别取标记及未标记的软骨细胞复合ACECM取向支架并体外培养后,大体观察支架形态,倒置显微镜、荧光显微镜观察软骨细胞在支架中的黏附、生长和分布情况,扫描电镜观察支架中细胞形态,Ⅱ型胶原免疫荧光染色观察软骨细胞外基质分泌情况。将PKH26标记的软骨细胞-支架复合物植入裸鼠背部皮下腔隙,术后观察裸鼠一般情况,4周后分子荧光活体成像系统无创伤性评估细胞-支架复合物生长情况,取材行大体观察以及番红O、甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色观察,评价形成软骨组织的能力。结果细胞-支架复合物体外培养7 d,大体观察呈半透明并具有一定硬度;倒置显微镜和荧光显微镜观察软骨细胞在支架上能良好黏附生长,并沿支架管道方向生长,分泌Ⅱ型胶原。细胞-支架复合物植入裸鼠皮下后,分子荧光活体成像系统观察示细胞均存活;术后4周,大体观察见复合物呈类软骨样组织,组织学染色及Ⅱ型胶原免疫组织化学染色示细胞周围软骨细胞外基质分泌,可见"陷窝"样结构形成。结论 ACECM取向支架有利于软骨细胞的黏附、增殖及取向性分布类似于正常软骨结构,并在裸鼠皮下成功异位构建组织工程软骨。     

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.     

可注射型生物蛋白胶包埋骨髓基质细胞工程化组织的体外实验

目的构建可注射型生物蛋白胶包埋骨髓基质细胞的工程化组织,体外培养并研究其生物学特性,探讨将可注射型生物蛋白胶作为组织工程支架用于临床的实验基础。方法体外培养浇铸有骨髓基质细胞的生物蛋白胶,通过倒置相差显微镜、激光共聚焦显微镜观察载体内细胞生长及载体降解情况,5-溴脱氧尿苷(5-Bromodeocyuridine,BrdU)掺入标记后免疫组化等方法研究可注射型载体内包埋细胞的增殖情况。结果骨髓基质细胞包埋于生物蛋白胶内能很好地存活并增殖,2d后细胞呈典型的成纤维细胞形态;6d后生物蛋白胶边缘部分开始降解,细胞脱落至培养板;体外培养14d,细胞生长良好,大部分生物胶降解,脱落的细胞增多,贴壁生长的细胞形态正常;3周后生物蛋白胶完全降解。结论生物蛋白胶聚合后包埋的种子细胞能够正常增殖,生物蛋白胶是一种理想的适用于微创方法修复组织的可注射型组织工程培养和移植的支架。     

壳聚糖作为组织工程软骨支架的实验研究

目的 探索壳聚糖作为组织工程技术中软骨细胞培养支架的可行性。方法 消化分离猪耳郭软骨细胞，接种于自制壳聚糖、壳聚糖-胶原复合多孔支架上培养，从光镜和扫描电镜观察其亲水性和对细胞吸附力，MTT检测软骨细胞在壳聚糖、壳聚糖-胶原上的黏附率及壳聚糖、壳聚糖-胶原复合多孔支架对细胞的增殖、功能的影响。结果 软骨细胞能够在壳聚糖、壳聚糖-胶原支架上黏附、伸展、增殖和发挥正常功能，MTT测得细胞黏附率分别为81.25%和87.50%，MTT测得软骨细胞在壳聚糖-胶原支架中的增殖能力较强。结论 壳聚糖、壳聚糖-胶原复合多孔支架与软骨细胞具有较好的相容性，壳聚糖-胶原复合多孔支架更适合作为软骨组织工程中的细胞培养支架。     

三种支架材料与软骨细胞复合构建组织工程化软骨的研究

目的：研究细胞、材料及孔径在诱导关节软骨发育过程中的作用。方法：采用细胞与支架的三维培养和体内植入技术。结果：种入支架的原代软骨细胞增殖差，未形成软骨组织。而第2代软骨细胞生长良好，最终发育成软骨组织。孔径为25－100μm的胶原海绵捕捉的细胞量明显多于孔径为100－550μm的明胶海绵和PDLLA泡沫。裸鼠皮下植入16周时3种支架－细胞复合体比较，胶原海绵－细胞复合体中的支架材料降解最彻底，软骨组织发育最好。结论：第3代软骨细胞细胞增殖优于原代细胞；25－100μm的小孔径支架对细胞的吸附量优于100－550μm的大孔径支架；软骨发育中支架材料的彻底降解是优质软骨组织形成的前提。     

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.     

Cartilage Tissue Engineering With Demineralized Bone Matrix Gelatin and Fibrin Glue Hybrid Scaffold: An In Vitro Study

To develop a cartilage‐like tissue with hybrid scaffolds of demineralized bone matrix gelatin (BMG) and fibrin, rabbit chondrocytes were cultured on hybrid fibrin/BMG scaffolds in vitro. BMG scaffolds were carefully soaked in a chondrocyte–fibrin suspension, which was polymerized by submerging the constructs into thrombin–calcium chloride solution. Engineered cartilage‐like tissue grown on the scaffolds was characterized by histology, immunolocalization, scanning electron microscopy, biochemical assays, and analysis of gene expression at different time points of the in vitro culture. The presence of proteoglycan in the fibrin/BMG hybrid constructs was confirmed by positive toluidine blue and alcian blue staining. Collagen type II exhibited intense immunopositivity at the pericellular matrices. Chondrogenic properties were further demonstrated by the expression of gene‐encoded cartilage‐specific markers, collagen type II, and aggrecan core protein. The glycosaminoglycan production and hydroxyproline content of tissue grown on the fibrin/BMG hybrid scaffolds were higher than that of the BMG group. In conclusion, the fibrin/BMG hybrid scaffolds may serve as a potential cell delivery vehicle and a structural basis for cartilage tissue engineering.     

Antibodies Formed Against Fibrin Glue Components and Their Circulatory Relevance

To elucidate the safety of fibrin glue application, antibody formation against fibrinogen and thrombin was studied in rabbits. The pathophysiology of developed antibodies was tested by an intravenous challenge with both components and by related blood pressure measurements. All fibrin glue-treated animals developed antibodies against both components. The quantity of antibodies against thrombin (20.4 mg/mL) was higher than the quantity against fibrinogen (0.38 mg/mL). The intravenous challenge with both components resulted in a significant and long-lasting blood pressure decrease to about 50% of the control values, indicating that these antibodies can induce circulatory disorders by antigen-antibody reaction, activation of the complement cascade, and liberation of histamine. Since rabbits promptly produce antibodies against antigenic material and humans do not, the results of this investigation suggest that fibrin glue should be used with caution in humans.     

Experimental Study on the Viscosity and Adhesive Performance of Exogenous Liquid Fibrin Glue

Exogenous fibrin glue (FG) is highly suitable for neurosurgical procedures, because of its viscosity and adhesive properties. Several FGs are commercially available, but only few reports detail their differences. In the present study, we investigated the viscosity and adhesive performance of two types of FG: one is derived from blood donated in Europe and the United States (CSL Behring''s Beriplast^®, BP) and the other is derived from blood donated in Japan (the Chemo-Sero-Therapeutic Research Institute''s Bolheal^®, BH). The viscosity test that measured fibrinogen viscosity revealed that BP had significantly higher viscosity than BH. Similarly, the dripping test showed that BP traveled a significantly shorter drip distance in the vertical direction than BH, although the transverse diameter of the coagulated FG did not differ statistically significantly. In the tensile strength test, BP showed superior adhesion performance over BH. The histological study of the hematoxylin-eosin-stained specimens in both groups showed favorable adhesion. Although further studies are required on its manufacturing and usage methods, FG shows differences in viscosity and adhesive performance according to the blood from which it is derived. We conclude that it is desirable to select the type and usage method of FG according to the characteristics of the surgical operation in question. Our findings suggest that FG produced from the blood donated in Europe and the United States might be more suitable for use in surgical procedures that demand an especially high degree of viscosity and rapid adhesive performance.     

Fibrin Glue (TisseelR) Added with Sodium Hyaluronate in Microvascular Anastomosing

Abstract

To test the effect on the handling properties of a two component fibrin glue, the viscosity was increased with sodium hyaluronate and the glue was applied to a microvascular anastomosis in rats. The femoral artery of each rat was anastomosed with three conventional sutures and then sealed with fibrin glue. Three glues with different viscosities were tested: original Tisseel^R fibrin glue (Immuno AG. Vienna); Tisseel^R with 0.9% sodium chloride added to the fibrinogen component; and Tisseel^R with a high molecular weight sodium hyaluronate (10 mg/ml, Healon^R, Pharmacia, Sweden) added to the fibrinogen component. The increased viscosity of the fibrin glue to which hyaluronate had been added resulted in a significantly higher patency rate 20 minutes after completion of the anastomosis (p<0.01), and reduced the amount of fibrin that entered the vessels.     

兔阴囊原位构建组织工程化睾丸假体的实验研究

目的探讨以HDPE-PGA复合支架接种兔耳软骨细胞后,于兔阴囊原位内构建组织工程化睾丸假体的可能性。方法取成年兔耳软骨分离培养软骨细胞,制备HDPE-PGA复合支架,细胞-支架复合物体外培养2w。摘除单侧兔睾丸后即时将经体外培养的细胞-支架复合物植入阴囊原位,术后3m将兔处死取材。单纯支架植入为对照组。标本行大体观察、组织学、组织化学、免疫组化、GAG含量检测。结果实验组取材标本经检测具有预制形态与体积,有新生软骨组织产生,软骨组织呈岛状分布,其间有不同程度的纤维组织长入及炎性细胞浸润。对照组无软骨形成。结论兔阴囊原位内构建组织工程化睾丸假体具有预制形态与体积、结构与组织学形态良好。     

软骨微粒脱细胞基质和纤维蛋白凝胶支架皮下构建组织工程软骨

目的观察皮下植入异体软骨细胞复合异种软骨微粒脱细胞基质(Cartilage microparticle acellular matrix,CMACM)和纤维蛋白胶(Fibrin glue,FG)为支架形成组织工程软骨的可能性。方法制备猪耳廓CMACM,体外培养成年兔的耳软骨细胞,将不同的混合物植人5只成年兔背部皮下。A组:异体软骨细胞复合CMACM和FG;B组:自体软骨细胞复合CMACM和FG;C组:CMACM和FG。将每只兔子背部皮肤均分为6个区,分别植入不同混合物各两个点,以备两次取材。观察并记录皮下植入体的形态变化,分别于植入后8周和12周取材,行组织学检测。结果A组和C组未能形成软骨样组织。B组8周可以形成软骨样组织,周围炎症细胞数量较多;12周时形成的软骨组织成分单一,周围没有炎症反应,类似于正常软骨,且新生的软骨组织中均长有许多小血管,新生软骨的厚度不超过1 mm。结论将同种异体软骨细胞复合CMACM和FG植入皮下,不能形成软骨样组织:而以自体软骨细胞为种子细胞则可以得到软骨样组织,但新生软骨的体积和厚度有限,并且新生的软骨组织中长有许多小血管,可能更有利于新生软骨组织的长期存活。     

新型复合纤维蛋白胶的磷酸钙骨水泥的生物安全性研究

目的 研究新型复合纤维蛋白胶的磷酸钙骨水泥的生物相容性和生物安全性,探讨其用于临床修复骨缺损的可行性。方法 制备新型复合纤维蛋白胶的磷酸钙骨水泥,获取材料浸提液。选择急性毒性试验、溶血试验、微核试验、细胞毒性试验,对新型复合人工骨材料进行生物相容性和安全性评价。结果 该磷酸钙骨水泥材料浸提液未引起小鼠急性毒性反应;各实验组肉眼下未见明显溶血反应,溶血率0.05);浸提液对小鼠MC3T3成骨细胞的生长分化无明显影响,细胞毒性分级为Ⅰ级。结论新型复合纤维蛋白胶的磷酸钙人工骨材料具有良好的生物相容性和生物安全性。