混杂结构聚乳酸／钙磷盐／胶原骨支架的表面处理研究

目的：将聚乳酸／钙磷盐／胶原复合材料作为制造骨组织工程支架的材料。方法：采用碱式反应法和共混法获得两种胶原／钙磷盐复合材料，然后通过真空吸附法在聚乳酸／磷酸三钙的支架表面沉积胶原，又通过碱式反应法沉积钙磷盐。结果：观测碱式反应法合成胶原-钙磷盐复合材料：胶原交联纤维束间形成薄膜状粘连。共混法获得胶原-钙磷盐复合材料显示：钙磷盐和胶原海绵紧密结合。快速成形工艺获得混杂结构支架可见：最后用碱式反应法合成的片状钙磷盐颗粒沉积在胶原海绵的表面。结论：此法获得了具有混杂结构的支架，可以应用于骨的修复。     

优化磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸软骨组织工程支架材料的配比

背景:前期实验显示,聚乳酸存在刚度差,降解缓慢,降解后期降解液明显偏于酸性,易在细胞培养时引起无菌性炎症反应等缺点.目的:在前期工作的基础上,优化聚乳酸支架材料实验方案和配比.方法:自制聚磷酸钙纤维和β-磷酸三钙为添加材料,聚左旋乳酸为基体材料,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合制备配比20/30/50 磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸软骨组织工程支架复合材料.结果与结论:①磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸支架材料具有三维、连通、微孔网状结构,孔隙率在70%~95%.②孔隙率相近时,该支架材料的压缩模量比纯聚乳酸支架的压缩模量有了明显提高.③支架材料的降解率可通过加入聚磷酸钙纤维和支架的孔隙率加以调控.④β-磷酸三钙的加入使降解液pH 值保持在6.0~7.0 之间,避免了酸性降解产物引起的无菌性炎症反应.说明磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸支架材料的物理力学性能和降解性能基本满足软骨组织工程的要求.     

优化磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸软骨组织工程支架材料的配比

背景：前期实验显示,聚乳酸存在刚度差,降解缓慢,降解后期降解液明显偏于酸性,易在细胞培养时引起无菌性炎症反应等缺点。目的：在前期工作的基础上,优化聚乳酸支架材料实验方案和配比。方法：自制聚磷酸钙纤维和β-磷酸三钙为添加材料,聚左旋乳酸为基体材料,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合制备配比20/30/50磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸软骨组织工程支架复合材料。结果与结论：①磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸支架材料具有三维、连通、微孔网状结构,孔隙率在70%～95%。②孔隙率相近时,该支架材料的压缩模量比纯聚乳酸支架的压缩模量有了明显提高。③支架材料的降解率可通过加入聚磷酸钙纤维和支架的孔隙率加以调控。④β-磷酸三钙的加入使降解液pH值保持在6.0～7.0之间,避免了酸性降解产物引起的无菌性炎症反应。说明磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸支架材料的物理力学性能和降解性能基本满足软骨组织工程的要求。     

热压-盐析法制备骨组织工程支架的工艺及性能表征米

背景:热压-盐析法制备聚合物组织工程支架,设备简单,成型快速,力学强度较高,但是适当的支架成型条件及材料组分对支架的性能尤为重要.目的:观察热压-盐析法制备聚乳酸/聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合组织工程支架中温度、时间、压力以及羟基磷灰石的加入对支架性能的影响.设计、时间及地点:复合材料性能测试,对比观察实验,于2008-09/2009-05在同济大学材料科学与工程学院纳米与生物高分子材料研究所完成.材料:聚乳酸、聚己内酯、羟基磷灰石均为实验室合成.方法:采用液相共沉淀法制备纳米羟基磷灰石,借助溶剂将聚乳酸、聚己内酯、纳米羟基磷灰石和致孔剂进行共混,去除溶剂后在一定温度、压力、时间下进行热压制得聚乳酸/聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合组织工程支架.主要观察指标:①X射线衍射分析、透射电镜观察羟基磷灰石的相结构、形状和尺寸.②扫描电镜观察复合多孔支架的形貌.⑧通过表面接触角观察不同材料的亲水性.④不同热压时间、温度、压力对支架孔隙率及抗压强度的影响.⑤不同含量羟基磷灰石对支架抗压强度的影响.结果:热压-盐析法制备的聚乳酸/聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合组织工程支架具有连通开孔的多孔结构,孔径多分布在300～340 μm,支架的表面无结皮现象,孔隙率和抗压强度均满足骨支架的应用要求;纳米羟基磷灰石的加入提高了支架的抗压强度,但支架亲水性随其质量分数的升高而下降,纳米羟基磷灰石质量分数为4%时支架的综合性能相对较好;热压温度、时间、压力对支架的性能影响较大,支架的综合性能在热压温度65℃、热压压力7 MPa、热压时间3 min条件时相对较好.结论:热压-盐析法构建的骨组织工程支架孔径、孔隙率和抗压强度均满足应用要求;热压温度、时间、压力对支架的性能影响较大;纳米羟基磷灰石的加入提高了支架的抗压强度,但对支架亲水性有影响.     

改性聚乳酸-羟基乙酸/Ⅰ型胶原复合支架的细胞亲和性

背景:聚乳酸-羟基乙酸是一种较好的细胞支架材料,但细胞亲和性较差、机械强度不够等缺点又限制了它的应用.因此,聚乳酸类支架材料的改性是非常必要的.目的:研究改性聚乳酸-羟基乙酸/Ⅰ型胶原复合生物支架的细胞亲和性.设计、时间及地点:体外对比观察实验,于2005-02/12在遵义医学院中心实验室完成.材料:利用多聚赖氨酸对聚乳酸-羟基乙酸改性后与Ⅰ型胶原构成复合生物支架.方法:将改性聚乳酸-羟基乙酸/Ⅰ型胶原复合支架与聚乳酸-羟基乙酸支架各12块,分别放入2块24孔培养板中,每孔加1×1011 L-1 第2代兔耳软骨细胞悬液100μL.在37℃、体积分数为5%CO2培养箱中培养4h后,每孔加1 mL含血清DMEM培养24 h.主要观察指标:①倒置显微镜下观察改性前后支架空间结构.②观察改性后支架吸附细胞的形态结构.③计算改性前后支架对兔耳软骨细胞的吸附率.结果:改性后复合支架的粗糙度增加,其细胞吸附率明显高于聚乳酸-羟基乙酸支架组(P＜0.05),细胞形态结构较好.结论:改性聚乳酸-羟基乙酸/Ⅰ型胶原复合生物支架具有较好的细胞亲和性.     

聚乳酸-壳聚糖纤维/羟基磷灰石-硅酸钙复合支架材料的细胞相容性

背景:实践证明,有机和无机材料单独应用都不是理想的支架材料.聚乳酸具有良好的生物相容性、生物降解性和生物吸收性,聚乳酸类复合材料将成为21世纪最重要的生物复合材料之一.目的:观察复合支架材料聚乳酸-壳聚糖纤维,羟基磷灰石-硅酸钙对成骨细胞黏附、增殖、分化的影响.方法:取新生24 h内Wistar大鼠的颅盖骨,采用改良胶原酶消化法进行成骨细胞原代培养.通过倒置相差显微镜、苏木精-伊红染色、碱性磷酸酶染色、钙结节茜素红染色对获得的细胞进行生物学特性的观察与鉴定.然后将第3代细胞与聚乳酸,壳聚糖纤维、聚乳酸-壳聚糖纤维,硅酸钙、聚乳酸-壳聚糖纤维,羟基磷灰石-硅酸钙三种支架材料体外复合培养.培养3,6,9 d后,采用倒置相差显微镜观察材料周边的细胞形态,通过碱性磷酸酶活性测定法和MTT法观察3种支架材料对细胞分化、增殖的影响.结果与结论:三种材料均有利于成骨细胞的黏附、生长、分化、增殖,而聚乳酸-壳聚糖纤维,羟基磷灰石-硅酸钙复合支架材料较聚乳酸,壳聚糖纤维、聚乳酸-壳聚糖纤维,硅酸钙支架材料促进成骨细胞的分化增殖效果更好,证实其生物相容性好,有望成为一种新型的骨组织工程支架材料.     

羟基磷灰石/胶原/聚乳酸三维多孔储存式药物控释载体的制备及其表征

背景:在骨科病的临床治疗中传统的给药方式容易引起血药浓度的较大波动和副作用,而植入式药物载体材料羟基磷灰石的机械性能较差使之难以应用于人体的承重部位,聚乳酸又易降解成酸性产物。研究制备羟基磷灰石/聚乳酸药物载体能仅对病患部位直接持续释放药物同时减少对其他部位的副作用,另外可获得羟基磷灰石和聚乳酸相互补强的功能,并消除组织炎症反应,促进骨组织再生。目的:观察可吸收靶向式药物控释载体的制备及模拟药物的应用情况。设计:观察试验。单位:重庆工学院与武汉理工大学。材料:大白鼠鼠尾及聚乳酸(武汉理工大学生物中心提供),胃蛋白酶(1∶10000,Sigma公司),Ca(OH)2、浓磷酸、NaOH、冰醋酸、磷酸盐缓冲液(pH=7.4配制)、1,4-二氧六环、无水乙醇等均为市购分析纯。方法:实验于2004-05/2006-03在重庆工学院及武汉理工大学完成。①采取酸溶法和碱提纯法制备鼠尾Ⅰ型胶原蛋白,在体外模拟天然骨的生物矿化过程,利用材料的自组装机制合成纳米羟基磷灰石/胶原类骨仿生复合材料,并采用X射线衍射分析和透射电镜观察对材料进行了结构、形貌的表征。②采用热致分相技术将制得的羟基磷灰石/胶原复合材料进一步与聚乳酸复合制备了具备特殊几何形状的三维多孔生物可吸收储存式药物控释载体,同时采用扫描电镜、材料试验机和比重测试法对比下观察孔结构形貌及其力学性能等。③将制得的羟基磷灰石/胶原/聚乳酸药物载体装填模型化合物溴百里酚蓝,在模拟体液中进行体外释放实验研究了其控释特性。主要观察指标:①羟基磷灰石/胶原类骨仿生复合材料制备后结构、形貌的表征。②羟基磷灰石/胶原/聚乳酸药物载体制备后的性能及制备工艺评估。③模型化合物体外控释试验结果评估。结果:①薄针片状纳米羟基磷灰石在胶原基质上生成并以其晶格c轴择优取向排列。②羟基磷灰石/胶原/聚乳酸药物载体具有适合药物控释的孔结构和和物理性能。③模型药物的体外释放试验表明药物在达到85%释放率之前近似为零级缓慢释放。结论:羟基磷灰石/胶原复合材料与天然骨类似,羟基磷灰石/胶原/聚乳酸储存式载体能达到控制释放的目的。     

构建球磨碳酸钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸组织工程支架复合材料

背景:近年来国内外在骨与软骨组织支架材料方面取得了积极的成果,但仍存在炎症反应高、生物相容性低等许多问题,因此复合材料技术是解决目前存在问题的重要途径之一.目的:制备球磨碳酸钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸组织工程支架复合材料.方法:采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制各出球磨碳酸钙/聚磷酸钙纤维,聚乳酸组织工程支架复合材料.测试该支架复合材料的物理、力学及降解性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察.结果与结论:制备出孔隙率在60%-80%之间的球磨碳酸钙,聚磷酸钙纤维,聚乳酸组织工程支架复合材料,具有三维、连通、微孔网状结构,其密度的实验值和计算值基本相吻和;压缩模量值均在3 MPa以上,能够满足软骨组织工程支架复合材料对压缩模量的要求.随着降解时间的延长,支架复合材料的降解速率在增大;球磨碳酸钙,聚磷酸钙纤维,聚乳酸组织工程支架复合材料的降解液的pH值基本保持在6-7.5之间,球磨碳酸钙粉末的加入稳定了降解液的pH值.该支架复合材料降解一定时期后仍为三维、连通、微孔网状结构.     

亚微米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的制备及形貌分析

背景:聚乳酸同纳米羟基磷灰石制备骨组织工程支架材料有良好的生物相容性,但是纳米级羟基磷灰石易团聚、很难均匀分散在材料中,使无机粒子和有机高聚物之间的结合状况受影响.目的:制备亚微米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料,探讨聚乳酸溶液浓度、羟基磷灰石在溶液中的分散时间及羟基磷灰石含量对其在聚乳酸基体中分散性的影响,并分析复合材料的表面形貌、断面、复合材料界面状况.方法:采用溶液共混的方法,借助超声波分散技术,将亚微米羟基磷灰石以不同比例分散于溶剂为氯仿的聚乳酸溶液中,而后在室温下除去混合体系中的氯仿制得不同含量的亚微米羟基磷灰石,聚乳酸复合材料.观察不同溶液浓度对亚微米羟基磷灰石在溶液中的分散性的影响.借助扫描电镜、红外光谱分析亚微米羟基磷灰石,聚乳酸复合材料的断面、界面状况.结果与结论:在亚微米羟基磷灰石,聚乳酸复合材料质量比为0.15:1,分散时间大于30 min,聚乳酸溶液浓度为0.14 kg/L时,可使得羟基磷灰石在该浓度下有着较好分散性;而当亚微米羟基磷灰石含量超过15%就会在复合材料中产生团聚;红外分析表明,溶液共混制备的复合材料中亚微米羟基磷灰石,聚乳酸复合材料其特征官能团的位置没有发生变化.表明:借助超声波振荡的方法,可实现亚微米亚微米羟基磷灰石与聚乳酸复合材料较好的溶液共混,有望提高复合材料的界面状况.     

聚乳酸/海藻酸钠/壳聚糖复合材料的体外降解性能

背景：聚乳酸由于其疏水性以及在降解过程中的酸致效应,使其在应用中受到限制。通过静电组装技术在聚乳酸表面引入海藻酸钠/壳聚糖,可望克服上述缺点和不足。目的：观察聚乳酸/海藻酸钠/壳聚糖可降解复合材料的体外降解性能。设计、时间及地点：观察实验,于2007-09/2008-06在武汉理工大学生物中心实验室完成。材料：采用1,6-乙二胺对聚乳酸表面进行胺解反应,形成胺化层,在其表面引入带正电的自由氨基,由静电作用依次组装上聚阴离子海藻酸钠和聚阳离子壳聚糖,获得聚乳酸/海藻酸钠/壳聚糖多层复合材料。方法：将制备好的组装层数为5,10,15,20双层聚乳酸/海藻酸钠/壳聚糖复合材料置于37℃恒温的磷酸缓冲溶液中进行体外降解实验。主要观察指标：定期测定并记录不同组装层数复合材料的pH值变化、失重及相对分子质量变化,用扫描电镜观察材料降解的形貌变化。结果：聚乳酸/海藻酸钠/壳聚糖复合材料降解的pH值基本稳定在7.0左右;通过控制组装层数（5～15层）可有效调节材料降解过程中的pH值,pH值随层数的增加而增加。扫描电镜观察,复合材料降解7周后,材料已明显降解。结论：聚乳酸/海藻酸钠/壳聚糖复合材料具有良好的降解性能。     

胶原改良聚乳酸电纺丝支架用于组织工程化输尿管的体外构建

背景：聚乳酸是一种应用广泛的细胞支架材料,但其疏水性和缺乏细胞识别信号影响了在组织工程器官构建中的应用。目的：探讨Ⅰ型胶原蛋白改良聚乳酸电纺丝支架体外构建组织工程化输尿管的可行性。方法：用Ⅰ型胶原蛋白醋酸溶液冻干法处理聚乳酸电纺丝,使Ⅰ型胶原蛋白吸附于电纺丝纤维表面,制成胶原改良电纺丝支架。将分离培养的输尿管上皮细胞分别接种于改良聚乳酸电纺丝支架和未处理的聚乳酸电纺丝支架上。结果与结论：MTT检测显示输尿管上皮细胞在改良支架中生长良好,细胞整体活性在各时间点均明显优于未处理的聚乳酸电纺丝支架上的细胞。扫描电镜观察发现细胞在改良支架表面黏附良好,接种后5d,支架表面大部分已被增殖的输尿管上皮细胞覆盖。说明胶原改良聚乳酸电纺丝支架能明显提高种子细胞的黏附和增殖活性,可用于体外构建组织工程化输尿管。     

血管组织工程支架材料的细胞相容性

背景：胶原与透明质酸均有利于组织培养中细胞的黏附、增殖和分化。目的：观察血管内皮细胞、平滑肌细胞与胶胀,透明质酸膜、明胶海绵的细胞相容性,并筛选最佳种植方法。方法：将第3—5代兔缸管平滑肌细胞种植住胶原／透明质酸膜（或明胶海绵）材料上,连续培养2周后将兔内皮细胞接种在平滑肌细胞-胶原／透明质酸膜（或明胶海绵）复合体上,并砹锐竹纯平滑肌细胞与内皮细胞共同接种组。结果与结论：①光镜和扫描电镜观察：细胞在两种材料上均随着培养时间,接种次数增加而生长加快,其中在胶原／透明质酸膜上的细胞生长更好,细胞连接更致密。②WST-1法检测：胶原/透明质酸膜组平滑肌细胞的黏附术及增殖率均高于明胶海绵组（P〈0．05）,且细胞在材料上的生长随着接种次数的增加有不同程度提高。③3H-TDR掺入法检测DNA合成率：在胶原／透明质酸膜上的细胞DNA合成最高,明胶海绵上的较差。表明胶原／透明质酸膜具有较理想的细胞相容性,采用适当间隔、反复接种的方法可提高细胞的黏附和增殖。     

胶原/透明质酸膜与明胶海绵支架材料力学及组织相容性的比较

背景:课题组前期实验证明胶原/透明质酸膜具有良好的力学性能和组织相容性.目的:观察复合材料胶原/透明质酸膜及明胶海绵的生物学性能.方法:应用材料复合交联的实验方法构建胶原/透明质酸膜并测定胶原/透明质酸膜、明胶海绵支架的力学性能.将支架材料种植于兔皮下,按照2,4,6,8,12 周不同时间点评价材料在体内的降解情况和组织相容性.结果与结论:①成功制备了胶原/透明质酸膜.②胶原/透明质酸膜具有较好的韧性和抗张强度,明胶海绵的力学性能不够理想.③两种材料在体内的降解均符合生物材料的组织反应过程,胶原/透明质酸膜在体内12 周可完全降解,明胶海绵约6 周完全降解.④胶原/透明质酸膜与平滑肌细胞的黏附率高,细胞的增殖和代谢状况较好,而明胶海绵的细胞黏黏附和增殖率相对较低.说明胶原/透明质酸膜具有较好的生物学性能.     

聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架与兔软骨细胞的相容性

背景：传统的支架材料存在疏水性强,材料表面缺乏细胞表面受体特异结合的生物活性分子,材料的酸性降解产物易引发无菌性炎性反应等不足。根据仿生原理及软骨真实结构和构成来选择和制备组织工程软骨支架能够获得理想效果。目的：制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架,评价其与兔膝关节软骨细胞的生物相容性,探讨其应用于关节软骨组织工程的可行性。方法：采用二次相分离技术制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石复合支架,将第3代新西兰兔软骨细胞接种至复合支架材料上复合培养,倒置相差显微镜下观察细胞生长情况。细胞-支架复合物在24孔板中培养5d以后,将其植入裸鼠皮下8周。结果与结论：聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架材料经化学合成后,具有合适的三维多孔结构,孔隙率为90%孔径300-450μm;植入裸鼠皮下8周后Ⅱ型胶原免疫组织化学染色和甲苯胺蓝染色显示细胞-支架复合物中的软骨细胞可以像天然软骨一样分泌黏多糖和Ⅱ型胶原。提示生物材料聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石对于兔软骨细胞有良好的生物相容性,可作为生物组织工程支架。     

胶原海绵支架体外构建组织工程膀胱黏膜

背景:组织工程膀胱黏膜层的构建在组织工程膀胱修复中占有重要的地位,但目前并没有最合理的构建方法。目的:探讨胶原海绵支架复合猪膀胱尿路上皮细胞体外构建膀胱黏膜结构的可行性。方法:刮取猪膀胱黏膜层后用酶消化方式进行猪膀胱尿路上皮细胞原代培养,并进行尿路上皮细胞标志物免疫荧光和RT-PCR鉴定。制备疏松多孔的胶原海绵支架材料,将第3代尿路上皮细胞接种在胶原海绵支架上,体外培养4～8d后观察尿路上皮细胞和胶原海绵材料的复合情况。结果与结论:原代培养的猪膀胱尿路上皮细胞呈"多角形"、"铺路石"样,以克隆团形式生长。免疫荧光鉴定AE1/AE3阳性,RT-RCR检测uroplakin-ⅠA、uroplakin-Ⅱ阳性。胶原海绵复合尿路上皮细胞体外培养4～8d后,细胞在胶原海绵支架上生长良好,覆盖胶原材料的表面并长入材料内部,保持了尿路上皮细胞的特性。体外培养6d时,尿路上皮细胞与胶原支架复合效果最好,同时细胞数量也最多。结果初步表明了胶原海绵复合膀胱尿路上皮细胞可以构建组织工程膀胱黏膜,且体外培养6d为最佳时间点。     

丝素蛋白/羟基磷灰石复合支架对骨髓间充质干细胞增殖分化的支持:优于胶原海绵材料吗?

背景:传统的羟基磷灰石强度低、孔隙度小、骨诱导性和传导性较差.因此,人们采用各种方法制备羟基磷灰石生物复合材料,以改进其性能.目的:观察丝素蛋白,羟基磷灰石复合材料对骨髓间充质干细胞生物特性的影响,并与常用的胶原海绵相比较.设计、时间及地点:重复测量观察及多样本观察实验,于2007-01/2008-06在苏州大学附属第一医院骨科实验室完成.材料:丝素蛋白/羟基磷灰石纳米材料由苏州大学材料学院李明忠教授研制提供,胶原海绵购买于上海其胜公司.方法:取SD大鼠股骨和胫骨分离提取骨髓间充质干细胞,进行培养,传代.取第3代骨髓间充质干细胞分别接种到丝素蛋白/羟基磷灰石复合材料及三维胶原海绵材料上进行共培养.未加材料,单独培养细胞,作为空白对照组.主要观察指标:应用倒置显微镜观察细胞生长情况;在培养第2,4,6,8天用MTT法测定细胞增殖情况及测定碱性磷酸酶活性.结果:①倒置显微镜显示骨髓间充质干细胞能在两种材料上良好地黏附、增殖和生长.②MTT法检测显示两种材料上的细胞增殖明显,碱性磷酸酶活性随培养时间延长而增加,均高于空白对照组.结论:丝素蛋白/羟基磷灰石复合材料显示出良好的生物相容性,并能促进细胞生长分化,其有望成为胶原组织工程支架材料很好的补充和替代.     

纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸骨组织工程复合支架的特性

背景:近年来国内外在骨与软骨组织支架复合材料方面进行了广泛的研究,取得了积极的成果,但仍存在许多问题.目的:观察纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸(HAP/CPP/PLLA)骨组织工程支架复合材料的特性.方法:采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA 骨组织工程支架复合材料,测试该支架复合材料的物理力学性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察.结果与结论:结果表明,纳米HAP/CPP/PLLA 支架复合材料具有三维、连通、微孔网状结构,并具有较高的孔隙率和较好的压缩模量,是理想的骨组织工程支架材料.     

Collagen scaffolds with in situ‐grown calcium phosphate for osteogenic differentiation of Wharton's jelly and menstrual blood stem cells

The aim of this research was to investigate the osteogenic differentiation potential of non‐invasively obtained human stem cells on collagen nanocomposite scaffolds with in situ‐grown calcium phosphate crystals. The foams had 70% porosity and pore sizes varying in the range 50–200 µm. The elastic modulus and compressive strength of the calcium phosphate containing collagen scaffolds were determined to be 234.5 kPa and 127.1 kPa, respectively, prior to in vitro studies. Mesenchymal stem cells (MSCs) obtained from Wharton's jelly and menstrual blood were seeded on the collagen scaffolds and proliferation and osteogenic differentiation capacities of these cells from two different sources were compared. The cells on the composite scaffold showed the highest alkaline phosphatase activity compared to the controls, cells on tissue culture polystyrene and cells on collagen scaffolds without in situ‐formed calcium phosphate. MSCs isolated from both Wharton's jelly and menstrual blood showed a significant level of osteogenic activity, but those from Wharton's jelly performed better. In this study it was shown that collagen nanocomposite scaffolds seeded with cells obtained non‐invasively from human tissues could represent a potential construct to be used in bone tissue engineering. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Functionalization of porous BCP scaffold by generating cell‐derived extracellular matrix from rat bone marrow stem cells culture for bone tissue engineering

The potential of decellularized cell‐derived extracellular matrix (ECM) deposited on biphasic calcium phosphate (BCP) scaffold for bone tissue engineering was investigated. Rat derived bone marrow mesenchymal stem cells were cultured on porous BCP scaffolds for 3 weeks and decellularized with two different methods (freeze–thaw [F/T] or sodium dodecyl sulfate [SDS]). The decellularized ECM deposited scaffolds (dECM‐BCP) were characterized through scanning electron microscopy, energy dispersive X‐ray spectrometer, and confocal microscopy. The efficiency of decellularization was evaluated by quantifying remaining DNA, sulfated glycosaminoglycans, and collagens. Results revealed that F/T method was more effective procedure for removing cellular components of cultured cells (95.21% DNA reduction) than SDS treatment (92.49%). Although significant loss of collagen was observed after decellularization with both F/T (56.68%) and SDS (70.87%) methods, F/T treated sample showed higher retaining amount of sulfated glycosaminoglycans content (75.64%) than SDS (33.28%). In addition, we investigated the cell biocompatibility and osteogenic effect of dECM‐BCP scaffolds using preosteoblasts (MC3T3‐E1). Compared to bare BCP scaffolds, dECM‐BCP_F/T scaffolds showed improved cell attachment and proliferation based on immunofluorescence staining and water soluble tetrazolium salts assay (p < .001). Moreover, dECM‐BCP scaffolds showed increased osteoblastic differentiation of newly seeded preosteoblasts by up‐regulating three types of osteoblastic genes (osteopontin, alkaline phosphatase, and bone morphogenic protein‐2). This study demonstrated that functionalization of BCP scaffold using cell‐derived ECM could be useful for improving the bioactivity of materials and providing suitable microenvironment, especially for osteogenesis. Further study is needed to determine the potential of dECM‐BCP scaffold for bone formation and regeneration in vivo.