人骨髓基质细胞定向培养为内皮细胞应用于心脏组织工程瓣膜

目的:观察在脱细胞生物瓣支架上种植自体内皮细胞后完成体外构建生物组织工程瓣的可行性。方法:实验于2002-12/2004-12在中国医学科学院阜外心血管病医院先心病研究室和解放军军事医学科学院全军造血干细胞中心实验室完成。①骨髓样品取自军事医学科学院附属医院全军造血干细胞移植中心的健康成人献髓员,从正常成人骨髓中分离骨髓基质细胞进行定向培养和扩增其中的内皮细胞。②十二烷基硫酸钠脱去成人主动脉带瓣管道表面的内皮细胞后作为支架材料;脱细胞的同种生物瓣支架在无菌条件下,剪切成0.8cm×0.8cm的大小,种子细胞选择人骨髓基质细胞体外定向培养的内皮细胞,高密度(>105cm-2)种植于瓣膜支架上静态培养20d。③分别在静态培养的第7,14,20天结束时取瓣膜片用0.5%硝酸银染色行立体显微镜和扫描电镜观察、摄片。瓣膜被内皮细胞覆盖的面积用百分数表示,以确定其再内皮化率。结果:①5.0×105个骨髓基质细胞体外定向培养的内皮细胞共传8代,最后获得了6.0×109个内皮细胞,扩增了约1.2×104倍,可以满足高密度种植内皮细胞的需求。②0.03%十二烷基硫酸钠完全脱去了同种生物瓣表面的内皮细胞,而瓣膜的细胞外基质成份在脱细胞前后均无明显变化,其形态学结构保持良好。③内皮细胞与支架复合体静态培养第7,14,20天,再内皮化率分别为65%、85%和90%。结论:骨髓基质细胞定向培养的内皮细胞,经扩增后是瓣膜组织工程研究中种子细胞的又一来源;静态培养条件下基本实现了生物组织工程瓣体外构建的目标,为进一步脉动流培养以及动物实验提供了材料基础。     

组织工程心脏瓣膜构建研究：去细胞牛心包支架的制备

目的对比去污剂-酶消化法、胰蛋白酶消化法和去氧胆酸钠法去除新鲜牛心包组织上细胞的效果和保护基质的能力，为组织工程心脏瓣膜的构建提供较满意的支架材料。方法应用3种方法处理新鲜牛心包组织，用光学显微镜、扫描电镜观察脱细胞效果和胶原纤维、弹力纤维改变；热皱缩实验、拉力测试观察基质的物理性能变化；DNA抽提比较脱细胞前后细胞数量差异。结果3种方法均能完全去除细胞，但是与去污剂-酶消化法比较，其它两种方法对基质破坏明显。结论去污剂-酶消化法脱细胞效果好，且有良好的保护基质的能力。     

组织工程心脏瓣膜构建研究:去细胞牛心包支架的制备

目的对比去污剂-酶消化法、胰蛋白酶消化法和去氧胆酸钠法去除新鲜牛心包组织上细胞的效果和保护基质的能力,为组织工程心脏瓣膜的构建提供较满意的支架材料。方法应用3种方法处理新鲜牛心包组织,用光学显微镜、扫描电镜观察脱细胞效果和胶原纤维、弹力纤维改变;热皱缩实验、拉力测试观察基质的物理性能变化;DNA抽提比较脱细胞前后细胞数量差异。结果3种方法均能完全去除细胞,但是与去污剂-酶消化法比较,其它两种方法对基质破坏明显。结论去污剂-酶消化法脱细胞效果好,且有良好的保护基质的能力。     

应用人骨髓间质干细胞与脱细胞猪主动脉瓣膜支架体外构建组织工程心脏瓣膜

目的:应用动物来源的细胞构建组织工程化心脏瓣膜的研究较多,本实验特征在于观察人骨髓间质干细胞与脱细胞猪主动脉瓣膜支架体外构建组织工程心脏瓣膜,并探讨其作为种子细胞的可行性。方法:实验于2005-12/2006-10在解放军第二军医大学长海医院全军胸心外科研究所完成,研究方案获伦理委员会批准。①实验材料:取开胸术中切除的肋骨骨髓,术前已经患者知情同意。新鲜猪心脏瓣膜取自上海复新屠宰场。②实验方法:Ficoll密度梯度离心从肋骨骨髓中获取骨髓单个核细胞,体外扩增培养后鉴定。采用去污剂和酶消化法将猪主动脉瓣叶行脱细胞处理,种植人骨髓间质干细胞。③实验评估:采用EnVision二步法染色鉴定人骨髓间质干细胞形态及细胞表型;采用苏木精-伊红染色、维多利亚蓝染色和VanGieson氏染色法观察细胞在脱细胞猪主动脉瓣叶支架上的生长特点;扫描电镜观察静态构建组织工程心脏瓣膜的形态。结果:①人骨髓间质干细胞形态及细胞表型鉴定:人骨髓间质干细胞为梭形,抗平滑肌抗体和波形蛋白染色阳性,CD31及Ⅷ因子染色阴性。②脱细胞猪主动脉瓣膜支架的组织学观察:猪去细胞瓣膜支架去细胞完全,弹力纤维及胶原纤维保持完整,种植的人骨髓间质干细胞在脱细胞瓣叶表面形成完整的细胞层。③构建组织工程心脏瓣膜的形态学观察:扫描电镜示瓣膜表面细胞层完整,细胞呈梭形复层生长。结论:人骨髓间质干细胞体外具有自然分化为肌成纤维细胞的特性,在去细胞猪主动脉瓣膜上生长良好,可作为一种有前途的种子细胞构建组织工程心脏瓣膜。     

组织工程心脏瓣膜的种子细胞

应用计算机检索Pubmed数据库1995—01／2008—01期间和CNKI、维普数据库2001-01／2008—01期间与组织工程心脏瓣膜种子细胞相关的44篇资料显示：l临床应用的机械瓣和生物瓣存在一些缺点，而组织工程心脏瓣膜优点包括无需抗凝治疗、抗感染、有活力、具有生长和修复能力，具有很好的前景。组织工程心脏瓣膜种子细胞可来源于：血管、骨髓、血液、脐带、绒毛膜和胚胎干细胞等，这些细胞具有相应特异的细胞表型，并适合产生用作组织工程的细胞外基质。组织工程心脏瓣膜研究已经取得了相当大的进展和令人鼓舞的成绩，但有许多技术问题和临床实际问题尚待解决和克服。要想组织工程心脏瓣膜成功应用于临床，需要更深入的研究：比如可降解多聚物支架材料特性、干细胞分化、尽量发挥自体细胞功能、使用无创技术评价瓣膜生长和重构的速度及质量等，这样就会催生更新进的技术应用于体内安全性实验以及临床前期研究。     

组织工程心脏瓣膜支架材料的应用进展

随着组织工程学的发展，组织工程心脏瓣膜的构建研制已取得了初步的进展。在组织工程心脏瓣膜的构建研制中，支架材料是成功与否的关键因素之一，本综述近年来作为组织工程心脏瓣膜支架的各种材料的特点，各类型材料的优缺点，以有支架材料的发展方向。     

组织工程心脏瓣膜

1　概述心脏瓣膜置换术是治疗终末期瓣膜病变最有效的手段[1 ] 。目前临床上使用的机械瓣、生物瓣及同种瓣均不是理想的心脏瓣膜替代物 ,仍存在许多难以解决的问题[2 ] 。例如 :机械瓣术后需终生抗凝治疗 ,抗凝治疗不当导致的出血与栓塞占换瓣术后远期并发症的首位 ,其他并发症尚有感染性心内膜炎、瓣膜机械故障等 ;生物瓣术后虽不需终生抗凝 ,但耐久性差仍是其主要缺陷 ,大多数患者因生物瓣毁损而最终面临第二次手术 ,从而大大增加其危险性和死亡率 ;同种瓣则存在体内排异反应导致心瓣膜衰败钙化(尤其在儿童 )和取材来源受限等问题。此外 ,…     

组织工程心脏瓣膜不同脱细胞方法的比较

背景：目前对几种脱细胞方法的效果各家观点不同。大都认为各种方法均可去除细胞,但实验结果却有较大差异。目的：对比胰蛋白酶法、十二烷基硫酸钠法和去氧胆酸钠法去除细胞后心脏瓣膜形态学及生物力学特征。设计、时间及地点：对比观察实验,于2007-10/2008-07在上海交通大学医学院细胞生物学实验室和上海交通大学医学院附属新华医院进行。材料：40个新鲜猪主动脉瓣120片瓣叶分为3组,分别为胰蛋白酶组、十二烷基硫酸钠组和去氧胆酸钠组,每组40片。方法：胰蛋白酶消化法：置于0.5g/L胰蛋白酶和0.2g/L乙二胺四乙酸,在37℃,体积分数为0.05CO2培养箱中振荡24h。十二烷基硫酸钠法：置于0.3g/L十二烷基硫酸钠和DNase,RNase中持续振荡24h。去氧胆酸钠法：首先在5g/LTriton-X100,5g/L去氧胆酸钠,0.2g/L乙二胺四乙酸中振荡24h,然后在2.5g/LTriton-X100,2.5g/L去氧胆酸钠和0.2g/L乙二胺四乙酸中破膜去污振荡48h,两阶段均加入DNase,RNase。主要观察指标：3种方法去细胞前后心脏瓣膜的生物力学特性变化。3种方法去除细胞程度和对胶原纤维、弹力纤维的影响。结果：去氧胆酸钠组拉伸率、最大拉伸应力、最大载荷均高于十二烷基硫酸钠组和胰蛋白酶组（P〈0.01）。胰蛋白酶法脱细胞效果差,对基质破坏明显;十二烷基硫酸钠法可完全脱细胞,对基质破坏较大;去氧胆酸钠法完全脱细胞同时对基质破坏较少。结论：与胰蛋白酶法、十二烷基硫酸钠法比较,去氧胆酸钠法脱细胞效果好,能更好保护基质。     

层层静电自组装多聚电解质共混膜与组织工程心脏瓣膜细胞的黏附

背景:组织工程心脏瓣膜研究中的核心和难点是种子细胞在支架材料上的黏附.层层静电自组装技术能够将多聚阴阳离子组装成多层膜状结构增加材料表面的生物相容性.目的:拟对猪去细胞瓣膜在体外进行层层静电自组装成多聚电解质共混膜,并且检测共混膜列种子细胞黏附的效果.设计时间及地点:细胞学体外观察性实验,于2008-09/2009 02在解放军第二军医大学长海医院胸心外科实验室和复旦大学高分子科学系实验室完成.材料:新鲜猪心脏瓣膜取自上海五丰上食肉联厂,采用酶消化法将猪主动脉瓣叶行脱细胞处理.密度梯度离心法从骨髓中获取骨髓单个核细胞,体外扩增培养后鉴定.方法:通过层层静电自组装技术构建20,10,5,0层的壳聚糖,透明质酸共混膜履盖在猪去细胞瓣膜支架上.将骨髓基质干细胞在涂膜支架上种植培养并检测支架对种子细胞的黏附效果.主要观察指标:扫描电镜观察、细胞计数、MTT检测组织工程心脏瓣膜上种子细胞的形态和细胞黏附效果.结果:扫描电镜观察20层壳聚糖,透明质酸多层膜样品上细胞生长情况比较好,样品上可以铺满细胞.而在组装层数为5层和10层的样品上,细胞生长的比较少.构建层数为20层的瓣叶,其细胞计数及吸光值高于10层和5层构建的瓣叶(P<0.01).构建层数为10层和5层的瓣叶与0层比较差异无显著性意义(P>0.05).结论:通过层层静电自组装技术构建的共混膜能够促进种子细胞的黏附,而且有一定的量效关系.     

软骨组织工程中细胞外基质的研究

目的：分析软骨组织工程中软骨细胞、软骨基质、生长因子之间的相互作用及细胞外基质替代物的开发。 资料来源：应用计算机检索Medline1995-01／2005-12有关软骨组织工程中软骨细胞外基质的文章，检索词为“cartilage；extraeellular matrix”．并限定文章语言种类为English。 资料选择：对资料进行审阅,选取包括软骨组织工程的文章，并查阅全文。纳入标准：①软骨细胞外基质及其受体。②软骨组织重建相关生长因子。③软骨细胞外基质替代物。排除标准：Meta分析、综述文献、重复研究。 资料提炼：共收集到1 179篇关于组织工程软骨及细胞外基质的文献．纳入符合标准的文献29篇。 资料综合：软骨组织无血管，其自我修复及重建能力有限，较小的创伤就会造成严重的软骨损伤及变性。软骨基质在软骨自身动态平衡及软骨修复等方面起着非常重要的作用，软骨细胞合成、分泌软骨基质并受软骨基质的调控。重建软骨组织就必须考虑软骨细胞及其周围环境的相互作用。 结论：重建关节软骨基质、促进软骨复原，研究软骨细胞和其周围环境之间的相互作用是关键。     

猪去细胞心脏瓣膜的免疫原性

背景:在去细胞猪瓣膜(Synergraft 瓣膜)的临床应用时发现异种的细胞外基质引发了人体一个强烈的炎症反应.早期的炎症反应严重地削弱了瓣膜内壁的基质结构,导致了移植物的结构破坏及衰败.从Synergraft瓣膜的事件中认识到猪去细胞瓣膜仍然具有免疫原性,尤其是在儿童患者中这种免疫反应会更强烈.因此对于细胞外基质蛋白引起的免疫排斥反应仍需要进一步的研究.目的:通过生物信息学的方法找到人与猪细胞外基质蛋白的基因序列差异,并制备抗体验证基质的免疫原性.设计、时间及地点:以Ⅳ型胶原基质为观察对象进行人、猪细胞外基质基因差异性的对比研究.于2008-06/2009-05在解放军第二军医大学长海医院胸心外科实验室完成.材料:新鲜猪瓣膜由上海五丰上食肉联厂提供,去细胞猪瓣膜、杂交瘤细胞和单克隆抗体由长海医院胸心外科实验室制备.方法:通过比较人、猪、鼠基因序列之间的相似区域和保守性位点,寻找有进化关系基因序列之间共同的保守区域、位点和序列差异,探索导致它们产生共同功能的基因序列以及基因序列间的差异片段.应用制备的抗猪Ⅳ型胶原单克隆抗体,采用免疫组化染色鉴定猪去细胞瓣膜上的猪瓣膜自身的细胞外基质存留情况.主要观察指标:Ⅳ型胶原基因序列差异分析结果、自制抗体有效性的免疫组化测试、自制抗体对猪去细胞瓣膜Ⅳ型胶原的检测结果.结果:通过基因比对的方法找到了人与猪Ⅳ型胶原的基因序列差异.通过杂交瘤技术成功制备检测细胞外基质的单克隆抗体;用免疫组化的方法检测到猪去细胞瓣膜上有猪的细胞外基质存留.结论:猪去细胞瓣膜支架上检测到有猪的细胞外基质存留,并且具有免疫原性.     

不同浓度细胞种植脱细胞血管基质上构建组织工程血管

背景:前期研究表明制备的脱细胞血管基质适合平滑肌细胞和内皮祖细胞生长,但是共培养模型中细胞接种密度对血管基质上细胞覆盖率的影响尚不清楚.目的:观察不同浓度度细胞种植在脱细胞血管基质上的生长情况.方法:采用两步法进行细胞种植,先将不同细胞浓度血管平滑肌细胞种植在脱细胞血管基质上,培养3 d后再将不同浓度内皮祖细胞接种在平滑肌细胞-血管基质复合体上,构建片状组织工程材料,分别在内皮祖细胞种植后3 d、1周时间段获取标本,扫描电镜观察细胞在材料上的生长情况.结果与结论:血管平滑肌细胞和内皮祖细胞在脱细胞基质表面生长良好.不同浓度细胞在基质上的排布不同;提高接种的浓度有利于在材料表面快速形成致密的细胞层.提示采用两步法以合适的浓度种植细胞于脱细胞基质上,可以构建组织工程血管.     

应用猪主动脉脱细胞基质制备新型组织工程血管支架:生物相容性及力学性能评价

背景:组织工程血管构建的关键依赖于理想的支架.猪血管作为组织工程血管构建材料已有广泛应用,但其较高的免疫原性及较差的力学强度限制了该材料作为组织工程支架的应用.目的:应用猪主动脉脱细胞基质制备一种新的具有良好机械性能及生物相容性的组织工程血管支架.方法:对猪主动脉进行脱细胞处理和热交联改性制备脱细胞血管基质支架,采用苏木精-伊红染色及生物力学分析评估其脱细胞效果及血管基质的力学性能.将人脐静脉血管内皮细胞接种于脱细胞血管基质支架中进行体外培养,评估其生物相容性.结果与结论:用1%的Triton X-100溶液处理猪主动脉84 h可完全脱除血管细胞,同时不破坏血管基质结构;经真空下120 ℃热交联处理12 h,脱细胞基质的拉伸断裂强度得到明显提高,达到1.70 MPa.在该改性血管基质支架上接种人脐带静脉内皮细胞体外培养7 d,扫描电镜显示内皮细胞呈现典型的血管内皮层状结构.表明猪主动脉经过脱细胞处理能够维持血管基质完整,冷冻干燥和真空热交联处理可有效提高其拉伸强度,且对血管内皮细胞具有良好的相容性.     

胶原-壳聚糖复合支架用作组织工程心瓣膜的可行性

目的:构建组织工程心脏瓣膜的先决条件之一是构建最佳解剖结构和性能的支架材料,拟证明胶原-壳聚糖复合支架可以作为组织工程心脏瓣膜的最佳支架材料。方法:实验于2004-03/2005-02在中国科学院昆明动物研究所完成。将胶原与壳聚糖分别按7∶1,5∶1,3∶1质量比混合,冷冻干燥法成膜,碾压平整后制成胶原-壳聚糖复合多孔支架。将复合支架制成直径1.0cm的圆片,依次经过固定、冲洗、脱水、透明、浸蜡、包埋、切片、展片与烘片行一般物理性状观察、苏木精-伊红染色和Masson染色观察内部结构;再将另一圆片依次经过固定、洗涤、脱水、置换、浸透、包埋后聚合、临界点干燥、喷镀、安置处理后制成超薄切片进行电镜扫描,观察其超微结构特性。结果:胶原-壳聚糖复合支架外观呈微黄色,半透明状,可见微孔状结构,柔韧适度,富有弹性,抗张强度约为4.0MPa,孔径大小基本一致,保持在80～260μm,孔隙率在95%以上,且孔与孔相互贯通,呈立体网状结构。结论:胶原-壳聚糖复合支架的结构和物理性状符合组织工程心瓣膜材料的要求。     

Influence of culture conditions and extracellular matrix alignment on human mesenchymal stem cells invasion into decellularized engineered tissues

The variables that influence the in vitro recellularization potential of decellularized engineered tissues, such as cell culture conditions and scaffold alignment, have yet to be explored. The goal of this work was to explore the influence of insulin and ascorbic acid and extracellular matrix (ECM) alignment on the recellularization of decellularized engineered tissue by human mesenchymal stem cells (hMSCs). Aligned and non‐aligned tissues were created by specifying the geometry and associated mechanical constraints to fibroblast‐mediated fibrin gel contraction and remodelling using circular and C‐shaped moulds. Decellularized tissues (matrices) of the same alignment were created by decellularization with detergents. Ascorbic acid promoted the invasion of hMSCs into the matrices due to a stimulated increase in motility and proliferation. Invasion correlated with hyaluronic acid secretion, α‐smooth muscle actin expression and decreased matrix thickness. Furthermore, hMSCs invasion into aligned and non‐aligned matrices was not different, although there was a difference in cell orientation. Finally, we show that hMSCs on the matrix surface appear to differentiate toward a smooth muscle cell or myofibroblast phenotype with ascorbic acid treatment. These results inform the strategy of recellularizing decellularized engineered tissue with hMSCs. © 2015 The Authors Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine Published by John Wiley & Sons Ltd.     

脱细胞猪小肠黏膜下层支架复合软骨细胞构建组织工程软骨

背景：关节软骨损伤后无论是否施加干预,都难以达到满意的修复效果。目的：观察以猪自体软骨细胞为种子细胞复合脱细胞猪小肠黏膜下层构建组织工程软骨的可行性。方法：将培养至第3代的猪膝关节软骨细胞接种于小肠黏膜下层膜上,复合培养48h,构建细胞-载体复合物,光学显微镜、扫描电镜观察软骨细胞在小肠黏膜下层膜上的生长情况。结果与结论：苏木精-伊红染色见细胞在小肠黏膜下层基质层表面呈单层或复层生长;免疫组织化学染色结果显示软骨细胞与小肠黏膜下层表面之间形成一条连续阳性表达条带;扫描电镜见软骨细胞在支架孔隙内贴壁良好生长。     

脱细胞猪小肠黏膜下层支架复合软骨细胞构建组织工程软骨

背景:关节软骨损伤后无论是否施加干预,都难以达到满意的修复效果.目的:观察以猪自体软骨细胞为种子细胞复合脱细胞猪小肠黏膜下层构建组织工程软骨的可行性.方法:将培养至第3代的猪膝关节软骨细胞接种于小肠黏膜下层膜上,复合培养48 h,构建细胞-载体复合物,光学显微镜、扫描电镜观察软骨细胞在小肠黏膜下层膜上的生长情况.结果与结论:苏木精-伊红染色见细胞在小肠黏膜下层基质层表面呈单层或复层生长;免疫组织化学染色结果显示软骨细胞与小肠黏膜下层表面之间形成一条连续阳性表达条带;扫描电镜见软骨细胞在支架孔隙内贴壁良好生长.     

不同方法制备脱细胞猪主动脉瓣膜支架的组织结构

背景:理想的脱细胞方法要求既能完全去除供体细胞,降低免疫原性,又能保留天然瓣膜的胶原纤维、弹力纤维等细胞外基质成分,以保持足够的机械强度。目的:采用不同洗剂制备脱细胞猪主动脉瓣膜支架,对比其组织结构,探讨最为有效的脱细胞瓣膜支架制备方法。方法:20个新鲜猪主动脉瓣膜随机分为新鲜对照组、去污剂组、酶消化组和去污剂-酶消化组,后3组分别使用TritonX-100、胰蛋白酶以及二者联合的方法制备脱细胞瓣膜支架,对比支架大体形态、苏木精-伊红染色、Mallory-Heidenhain染色和电镜下超微结构的不同。结果与结论:经脱细胞处理后,去污剂组瓣叶柔软、光滑,苏木精-伊红染色少量核物质存留、纤维排列规整,Mallory-Heidenhain染色胶原纤维和弹性纤维相交错,电镜下呈波浪状排列、原纤维横纹清楚;酶消化组瓣叶局部塌陷,苏木精伊红染色细胞完全去除、纤维排列较紊乱,Mallory-Heidenhain染色胶原纤维和弹性纤维呈网状排列,电镜下纤维部分断裂、原纤维横纹存在;去污剂-酶消化组瓣叶柔软、光滑,苏木精伊红染色细胞完全去除、纤维完整,Mallory-Heidenhain染色胶原纤维和弹性纤维平行排列,电镜下纤维完好,但排列稀疏,原纤维横纹清晰。说明3种方法均可有效去除供体细胞,保持纤维结构相对完整,在完全清除供体细胞并保持纤维支架完整性方面,TritonX-100联合胰蛋白酶的方法更为有效。     

应用猪主动脉脱细胞基质制备新型组织工程血管支架：生物相容性及力学性能评价（英文）

背景：组织工程血管构建的关键依赖于理想的支架。猪血管作为组织工程血管构建材料已有广泛应用,但其较高的免疫原性及较差的力学强度限制了该材料作为组织工程支架的应用。目的：应用猪主动脉脱细胞基质制备一种新的具有良好机械性能及生物相容性的组织工程血管支架。方法：对猪主动脉进行脱细胞处理和热交联改性制备脱细胞血管基质支架,采用苏木精-伊红染色及生物力学分析评估其脱细胞效果及血管基质的力学性能。将人脐静脉血管内皮细胞接种于脱细胞血管基质支架中进行体外培养,评估其生物相容性。结果与结论：用1%的TritonX-100溶液处理猪主动脉84h可完全脱除血管细胞,同时不破坏血管基质结构;经真空下120℃热交联处理12h,脱细胞基质的拉伸断裂强度得到明显提高,达到1.70MPa。在该改性血管基质支架上接种人脐带静脉内皮细胞体外培养7d,扫描电镜显示内皮细胞呈现典型的血管内皮层状结构。表明猪主动脉经过脱细胞处理能够维持血管基质完整,冷冻干燥和真空热交联处理可有效提高其拉伸强度,且对血管内皮细胞具有良好的相容性。