仿生髓核组织工程细胞支架的免疫原性研究

目的探讨自行设计构建髓核组织工程支架材料的免疫原性.方法将75只SD大鼠随机分为3组:正常组、对照组及移植组.将自行设计构建的支架材料植入移植组大鼠皮下,以未植入支架组作为对照.分别于术后1、3、7、14、28、56、84 d取支架及周围组织,并分离血清.行组织学观察及RT-PCR检测IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-10 mRNA表达,ELISA检测血清中抗Ⅱ型胶原抗体水平.结果支架材料在大鼠体内表现为轻度的炎性反应,逐步为纤维肉芽组织取代.RT-PCR未检测到IFN-γ、IL-2 mRNA表达,IL-4、IL-10 mRNA表达增高,反映支架材料移植后促进T辅助细胞向Th2方向转化,抑制机体炎症发生.同时血清中未检测到抗Ⅱ型胶原抗体表达增高.结论自行设计的髓核组织工程支架材料无明显免疫原性,可进行深入研究.     

利用胶原和聚乙烯醇构建组织工程软骨支架

目的 依据仿生学原理,应用Ⅱ型胶原蛋白(type-Ⅱ collagen,CoⅡ)、硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)、透明质酸(hyaluronan,HA)和聚乙烯酸(polyvinyl alcohol, PA)来制备组织工程支架材料.方法 依据人体正常关节软骨细胞外基质主要成分Ⅱ型胶原、硫酸软骨素和透明质酸;添加高分子聚合物PVA来提高支架强度,应用冷冻干燥等技术制备复合支架,接种细胞体外静态培养7 d,通过力学测试、扫描电镜和组织染色等方法 对支架进行检测.结果 支架孔隙均匀,孔隙率为93%～95%,CoⅡ-CS-HA-PVA复合支架最大张力约为1.19 N,单纯CoⅡ-CS-HA复合支架约为0.55 N,差异有统计学意义(t=4.985,P=0.002),细胞在支架上均匀分布,活力旺盛.结论 CoⅡ-CS-HA-PVA复合支架具备良好的生物相容性,可为种子细胞增殖分化提供一个适宜的环境,有很好的临床应用前景.     

天然聚合物胶原、硫酸软骨素、透明质酸在组织工程真皮支架材料中的研究进展

0 引言组织工程学的研究主要包括以下三个方面的内容:细胞的培养和生长的研究;支架材料的研究;组织工程化组织在各种病损组织中的替代研究[1].     

胶原/透明质酸复合多孔组织工程支架的构建及评价

目的制备胶原/透明质酸复合多孔海绵支架材料,评价支架的形貌、性能及其生物学性能。方法将胶原和透明质酸用溶液法混合后冷冻干燥,经干热和化学交联制得多孔支架材料。考察其物理化学性质和细胞毒性,并评价细胞在支架上的黏附和生长情况。结果较高离子强度的NaCl可避免正电荷性的胶原与负电荷性的透明质酸形成聚离子复合物,得到均匀的混合溶液。冷冻干燥后经干热和化学交联,得到的支架材料孔径可控,孔径分布均匀,具有良好的生物相容性。细胞在支架材料内部具有良好的黏附性能,生长状况明显优于单纯胶原制备的多孔支架材料。结论胶原/透明质酸多孔支架材料具有开放的多孔结构,生物相容性良好,适合细胞的分布和生长,可以作为一类优良的组织工程支架材料。     

离心应力下构建组织工程髓核

目的:探讨离心应力对髓核细胞功能表达和组织工程髓核结构的影响.方法:取兔胸腰段椎间盘髓核组织,经胰蛋白酶.Ⅱ型胶原酶消化分离出细胞,在含15%灭活胎牛血清的DMEM/F12培养基中体外扩增至第3代,以3×107/ml的细胞悬液种植于PIGA无纺网支架上.实验组在离心力下培养(实验1组相对离心力为134.16g,实验2组相对离心力为301.86g,每天2次,每次离心20 min),对照组静态培养,每组4个标本,培养4周后取出髓核细胞与支架复合物,行大体标本,扫描电镜,组织学和免疫组织化学染色观察离心应力对组织工程髓核结构及Ⅱ型胶原分泌情况的影响.结果:离心应力下构建的组织工程髓核的厚度和直径大于对照组,细胞外基质明显多于对照组,Ⅱ型胶原免疫组化染色,实验1组阳性染色面积为(14.36±2.82)%,实验2组阳性染色面积为(18.71±2.14)%,对照组为(9.13±1.58)%,实验1组、实验2组与对照组差异有统计学意义(P<0.01),实验2组与实验1组差异有统计学意义(P<0.05).结论:一定范围的离心应力刺激髓核细胞增加Ⅱ型胶原的分泌,有利于在体外构建组织工程髓核.     

髓核去细胞基质复合骨髓间充质干细胞体外构建组织工程髓核的研究?

目的：体外培养兔骨髓间充质干细胞(rBMSCs)-髓核去细胞基质支架(NPAMS)复合体(rBMSCs-NPAMS)构建组织工程髓核。方法制备若干 NPAMS,接种 BMSCs 至 NPAMS 体外培养分为 NPAMS 组、实验组和正常对照组(正常髓核)。肉眼及显微镜观察复合体形态变化,并行扫描电镜(SEM)、苏木素-伊红(HE)染色、免疫组织化学、实时定量 PCR(qRT-PCR)、支架的生物力学等检测。结果肉眼下 rBMSCs-NPAMS 形态接近正常髓核;SEM 显示细胞在支架表面大量黏附、并向深部迁移,表面细胞密度比横截面细胞密度大;HE 染色表明随时间延长,rBMSCs-NPAMS 内细胞量递增,分布更广泛;免疫组织化学显示细胞外基质2型胶原(CollagenⅡ)分泌量随时间递增,且实验组 CollagenⅡ表达量大于 NPAMS 组,小于正常对照组;qRT-PCR结果：NPAMS 组未提取到 mRNA,实验组 CollagenⅡ、聚集蛋白聚糖(Aggrecan)mRNA 相对表达量呈时间依赖性递增,但均小于正常对照组(P <0.01),支架与正常髓核在相同位移下的压缩载荷差异无统计学意义(P >0.05)。结论采用髓核体外 NPAMS复合 rBMSCs 可成功构建组织工程髓核。     

不同浓度的葡聚糖/明胶复合水凝胶支架性能表征及其对体外构建组织工程髓核的影响

目的 研究不同浓度的葡聚糖/明胶复合水凝胶支架材料对体外构建组织工程髓核的影响,对其性能进行表征,探索适用于组织工程髓核的水凝胶浓度.方法 通过Schiff交联反应制备葡聚糖/明胶复合水凝胶支架材料,对不同浓度(6％、8％、10％、12％、14％)水凝胶的内部形态结构、孔径、孔隙率、杨氏模量和细胞相容性进行评估,分离培养猪原代髓核细胞,以P1代细胞在不同浓度的水凝胶内部进行三维培养,MTT染色观察细胞活性,Real-time PCR法检测髓核细胞特异性基因aggrecan和typeⅡcollagen表达.结果 葡聚糖/明胶复合水凝胶在电镜扫描下呈现多孔网络结构,随着浓度的升高,水凝胶的孔径(38.182 ～ 82.675 μm)和孔隙率(95.5％ ～98.3％)持续下降,杨氏模量不断升高(0.135 ～ 11.366 kPa);该水凝胶具有较好的细胞相容性,但是6％、8％的水凝胶分别在接种细胞后第4、7天后细胞的黏附和增殖显著下降(P＜0.05).接种1周后,浓度为10％的水凝胶内部三维培养的髓核细胞活性显著高于其他浓度水凝胶(P＜0.05),同时aggrecan、typeⅡcollagen基因表达显著高于其他各组(P＜0.05).结论 浓度为10％的葡聚糖/明胶复合水凝胶兼具有适宜的三维多孔网络结构、稳定的力学结构以及较好的细胞相容性,适用于构建组织工程髓核.     

Ⅱ型胶原-透明质酸-软骨脱细胞基质制备组织工程软骨支架的实验研究

目的探索Ⅱ型胶原(CollagenⅡ,COLⅡ)-透明质酸(Hyaluronic acid,HA)-软骨脱细胞基质(Cartilageacellular extracellular matrix,CAEM)通过低温冷冻法制备组织工程软骨支架的可行性。方法将COLⅡ和HA及CAEM按15∶3∶45的比例混合,通过低温冷冻干燥的方法制备组织工程软骨支架,测定其孔隙率、吸水率、降解率,检测支架的理化性能,并行HE染色及甲苯胺蓝染色观察支架结构情况。用CCK8法评价其细胞毒性及粘附性情况。结果 COLⅡ-HA-CAEM复合支架孔隙率为87.3%±3.7%,吸水率为1522.0%±29.3%,21天降解率为29.2%±2.4%,CCK8法检测结果显示,COLⅡ-HA-CAEM复合支架对细胞具有良好的粘附性,其生物学性能良好。结论 COLⅡ-HA-CAEM复合支架能为软骨细胞的生长和增殖提供优良的微环境,在组织工程软骨重建中具有潜在的应用价值。     

BMP-7与IL-6对人髓核细胞ColⅡ与TIMP-1基因表达的影响

目的探讨不同浓度BMP-7与IL-6作用于体外培养的人髓核细胞对Ⅱ型胶原与TIMP-1基因表达的影响。方法应用逆转录聚合酶链反应（RT—PCR）半定量检测不同浓度BMP-7与IL-6作用下体外培养的人髓核细胞中TIMP-1和Ⅱ型胶原基因的表达量。结果IL-6可以下调Ⅱ型胶原基因和TIMP-1基因表达;低浓度的BMP-7可以抵消相同浓度IL-6对髓核细胞的保护作用,高浓度的BMP-7可以促进Ⅱ型胶原基因和TIMP-1基因表达。结论BMP-7可以对抗IL-6作用和正向调节椎间盘细胞Ⅱ型胶原基因及TIMP-1基因表达,提示BMP-7在临床治疗中可能具有逆转早期椎间盘退变的作用。     

全仿生多层复合组织工程支架系统构建研究

目的:通过先进的3D打印技术设计并制作一种新型全仿生多层复合支架组织工程支架,完全模拟生理状态下的关节骨-软骨结构,以期为修复骨-软骨全层缺损提供一种新的方法。方法:设计完全模拟生理状态下骨-软骨结构,采用3D生物打印技术和改进的温度梯度热诱导相分离技术(TIPS)设计一种全仿生多层复合支架。通过使用电子显微镜(SEM),免疫荧光染色和显微CT等方法,对新型多层支架结构进行细致观察,评估支架仿生性和微观结构。同时对支架进行生物力学检测,评估其力学性能。结果:电子显微镜(SEM),免疫荧光染色和显微CT观察显示,软骨层支架的表面及内部结构规则,骨支架包含十字交叉结构,拥有较高的孔隙率。钙化层结构致密,可以起到良好的隔离作用,与生理状态下的关节骨-软骨结构完全类似。经生物力学性能测试显示,支架的最大抗拉强度和最大抗剪强度明显高于传统支架。结论:所构建复合多层组织工程支架结构规则,孔隙率高,具有较高的生物力学性能,完全与生理状态下的关节骨-软骨结构一致,可以作为修复关节全层损伤的潜在新方法。     

椎间盘组织工程学髓核种子细胞的研究新进展

椎间盘退行性变是临床的常见病,其病因尚不明确,可引起的一系列疾病如腰椎间盘突出症、颈椎病、椎间盘源性疼痛、椎管狭窄症以及脊柱节段不稳等,是导致腰腿痛和影响患者生活质量的常见原因之一。目前临床上的各种治疗办法或多或少存在着许多难以克服的问题,随着椎间盘髓核细胞组织工程学研究的不断深入,为椎间盘退行性变的治疗带来了新的希望,但其种子细胞的来源和鉴定等方面仍有许多问题亟待解决。     

旋转式生物反应器内构建组织工程髓核

目的 探讨旋转式生物反应器(RCCS)对体外构建的组织工程髓核的影响.方法 将兔髓核细胞体外扩增至第3代,以3×107/ml的浓度接种于聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)无纺网支架上.实验组在RCCS内培养,对照组静态培养.培养4周后取出细胞与支架复合物,行大体标本观察、扫描电镜、组织学和免疫组织化学染色观察、定量测定糖胺聚糖(GAG)及DNA含量.结果 旋转式生物反应器下构建的组织工程髓核的厚度、大小及组织弹性好于对照组,实验组GAG、DNA含量分别为(211.0±10.9,13.3±2.1),Ⅱ型胶原免疫组织化学染色面积百分比明显高于对照组(152.0±14.4,7.5±1.5),差异有统计学意义(P<0.05).结论 旋转式生物反应器能促进椎间盘髓核细胞Ⅱ胶原及糖胺聚糖的合成分泌,有利于在体外构建组织工程髓核.     

新型骨与软骨组织工程支架材料制备及其性能研究

目的：研究符合骨与软骨组织工程制备技术要求的新型支架复合材料；并确定其性能与结构优化设计的主要参数指标。方法：按不同CPPf(聚磷酸钙纤维）／PLL（L－聚乳酸）重量比及相同CPPfPLLA/NaCl颗粒重量比，采用溶铸颗粒沥取（Solventcasting particulte-leaching)法轩系列CPPf/PLLA支架复合材料；液体置换法，压缩性能测试及扫描电子显微镜观察其密度，孔隙度压缩模量及微结构特征；材料样品体外人工降解液直接浸渍法判定其生物降解性能，并观测其生物降解率，压缩碍及微结构由微孔海绵状过渡为纤维网状。随着支架材料在人工降解液中降解时间的延长，其降解率以0％－13．2％线性递增；压缩模量呈线性降低至1.10-2.78MP；材料横截面微结构则发生相应改变。结论 CPPf/PLLA支架复合材料具有高孔隙度的三维立体结构，良好的抗压缩性能和和解性能，经进一步优化设计后，可成为结构和性能符合各项要求的新与软骨组织工程支架材料。     

新型脱细胞骨基质-壳聚糖骨组织工程支架的制备及性能评价

目的探寻新型脱细胞骨基质（Acellular Bone Extracellular Matrix,ABECM）材料及脱细胞骨基质-壳聚糖（Chitosan,CS）复合多孔支架的制备方法,并对其性能进行评价。方法采用Triton X-100、十二烷基硫酸钠（Sodium Dodecyl Sulfate,SDS）的脱细胞方法对猪股骨进行脱细胞处理,应用溶液共混、冷冻干燥法制备脱细胞骨基质-壳聚糖复合支架。对ABECM材料进行定性分析,观察ABECM-CS复合多孔支架的形态学、孔隙率、力学性能和细胞-支架复合培养的相容性。结果 ABECM材料HE染色、Hoechest33258荧光染色均无细胞残留,茜素红染色、Ⅰ型胶原免疫组织化学染色、骨形态发生蛋白-2抗体染色阳性。扫描电镜显示支架具有多孔结构,孔径50-200μm,孔隙率为（53.50±4.23）%,力学测试支架干燥状态纵向压缩模量为（33.23±14.45）MPa,支架湿润状态下的压缩模量为（2.27±1.13）MPa。细胞-支架复合培养相容性良好。结论制备的ABECM-CS复合多孔支架去细胞彻底,保留了脱细胞骨基质主要成分,具备合适的孔径和孔隙率,细胞相容性良好,是理想的骨组织工程支架。     

壳多糖组织工程支架材料的制备及其应用

目的:探索一种简单的制备壳多糖细胞外基质网架的方法,考察该基质网架作为组织工程支架材料应用的可行性。方法:壳多糖溶于乙酸,搅拌成均匀泡沫状,冷冻铸型制成海绵状多孔基质网架。利用光镜、电镜等方法测定该网架的孔径和空孔率。分别应用该网架构建复层组织工程皮肤和组织工程软骨。 结果：制备的壳多糖网架外观呈多孔海绵状,光镜下观察有大小不等的孔隙;扫描电镜下观察,网架错综相连成许多网孔,孔径为83～136 μm,平均孔径为110 μm,平均三维空孔率为78%。构建的复层组织工程皮肤具有与天然皮肤极为相似的表皮和真皮双层结构,皮肤角朊细胞和成纤维细胞贴附于网架生长、增殖,形成连续的细胞层,细胞层数增多明显,并分泌角质样物质和基质样物质,网架逐渐降解。软骨细胞在网架上贴附、增殖良好,并分泌细胞外基质;组织学观察有新生软骨组织形成。结论：制备的壳多糖细胞外基质网架具有一定的孔径和空孔率,适于细胞贴附生长和增殖,将其作为组织工程支架材料具有较好的应用前景。     

软骨组织工程生物仿生支架研究

软骨组织工程支架为软骨组织再生提供三维模板和人造细胞外基质环境,具有非常重要的作用。本文综述了现有的软骨组织工程领域中一些仿生支架的研究,包括仿生性软骨组织工程支架的特性;生物支架的制备技术;以及生物活性蛋白传递方法等。     

纳米结构组织工程支架材料

组织工程支架材料表面的微观和亚微观结构对细胞的粘附与生长有很重要的影响,表层具有纳米结构的支架材料可以改善细胞对材料的粘附性和生物相容性。本文主要介绍了纳米生物材料对组织工程发展的影响及纳米生物材料的一些制备方法,如自组装技术和模板技术。