仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原的制备及其细胞相容性

背景:目前骨组织工程常用的支架材料主要有无机材料、有机高分子材料及天然衍生材料等,上述材料各有优缺点,为了充分发挥各类材料的优势,弥补其不足,目前多采用联合材料制备复合支架。目的:制备新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原,并观察其对骨髓间充质干细胞增殖、黏附及分化的影响。方法:制备壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原复合支架材料,扫描电镜观察支架材料表面微观形貌;采用真空吸附法将骨形态发生蛋白7多肽与支架材料复合,高效液相色谱仪检测骨形态发生蛋白7多肽在体外的释放规律;将骨髓间充质干细胞接种到复合骨形态发生蛋白7多肽的仿生支架材料上,以未复合多肽的支架材料作为对照,检测支架材料表面细胞增殖、黏附率、生长形态及碱性磷酸酶活性。结果与结论:壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原支架材料呈多孔状,孔径10~100μm;骨形态发生蛋白7多肽可以从支架材料中缓慢释出;在复合多肽的仿生支架材料表面,骨髓间充质干细胞的黏附及向成骨细胞方向分化能力均明显强于对照组(P<0.05),而增殖能力与对照组差异无显著性意义(P>0.05)。说明新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原是一种理想的骨组织工程支架材料,具有良好的细胞相容性。     

仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原的制备及其细胞相容性

背景：目前骨组织工程常用的支架材料主要有无机材料、有机高分子材料及天然衍生材料等,上述材料各有优缺点,为了充分发挥各类材料的优势,弥补其不足,目前多采用联合材料制备复合支架。目的：制备新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原,并观察其对骨髓间充质干细胞增殖、黏附及分化的影响。方法：制备壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原复合支架材料,扫描电镜观察支架材料表面微观形貌;采用真空吸附法将骨形态发生蛋白7多肽与支架材料复合,高效液相色谱仪检测骨形态发生蛋白7多肽在体外的释放规律;将骨髓间充质干细胞接种到复合骨形态发生蛋白7多肽的仿生支架材料上,以未复合多肽的支架材料作为对照,检测支架材料表面细胞增殖、黏附率、生长形态及碱性磷酸酶活性。结果与结论：壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原支架材料呈多孔状,孔径10~100μm;骨形态发生蛋白7多肽可以从支架材料中缓慢释出;在复合多肽的仿生支架材料表面,骨髓间充质干细胞的黏附及向成骨细胞方向分化能力均明显强于对照组（P〈0.05）,而增殖能力与对照组差异无显著性意义（P〉0.05）。说明新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原是一种理想的骨组织工程支架材料,具有良好的细胞相容性。     

体外构建腺病毒介导骨形态发生蛋白2基因转染骨髓间充质干细胞复合纳米羟基磷灰石的植骨材料

背景:随着组织工程和基因工程技术迅速发展,基因增强的组织工程骨为临床治疗骨缺损带来美好的前景.目的:观察经腺病毒介导的人骨形态发生蛋白2表达载体(Ad-BMP-2)转染后的兔骨髓间充质干细胞在纳米羟基磷灰石植骨材料上的黏附、增殖及骨形态发生蛋白2的表达情况.方法:用Ad-BMP-2转染兔骨髓间充质干细胞,免疫组化、蛋白印迹法检测转染后细胞内骨形态发生蛋白2的表达情况.将转染48 h的细胞均匀接种到纳米羟基磷灰石植骨材料上,扫描电镜观察细胞黏附状况,并采用MTT比色法测定骨髓间充质干细胞的增殖情况;消化收集黏附植骨材料上第3,5,7天的细胞,蛋白印迹检测黏附材料上细胞骨形态发生蛋白2的表达.结果与结论:转染后,骨髓间充质干细胞内骨形态发生蛋白2有高表达;扫描电镜见转染细胞在纳米羟基磷灰石材料孔隙周围及孔隙内黏附生长良好并大量增殖,MTT分析结果显示,纳米羟基磷灰石对骨髓间充质于细胞的体外增殖无抑制作用,复合后骨形态发生蛋白2有较高表达.结果表明经Ad-BMP-2转染后的骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石植骨材料生物相容性好,细胞在材料上能稳定长效地分泌骨形态发生蛋白2.     

豚鼠骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石体外构建组织工程人工听骨

背景:人工合成的纳米羟基磷灰石具有良好的生物活性和相容性,植入体内后能在短时间内与体内的软硬组织形成紧密结合,因此成为广泛应用的骨组织工程材料.目的:观察豚鼠骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷材料体外复合培养的结合程度,并分析其构建组织工程人工听骨的可行性.方法:采用细胞差速贴壁法分离培养豚鼠骨髓间充质干细胞,使用流式细胞仪检测CD29、CD45、CD44进行间充质干细胞表面标记物鉴定,并检测其骨细胞分化能力.将骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷共培养1,3,5,7,10 d,电镜观察骨髓间充质干细胞与此种支架材料的复合情况.结果与结论:培养3 d后,可见大量骨髓间充质干细胞贴附在材料表层,并且形态稳定,生长旺盛,增殖力强,具有极佳的延伸性;培养5 d后可见材料表面已全部覆盖骨髓间充质干细胞,细胞结合紧密,细胞表面可见大量分泌颗粒,胞体明显增大,边缘完整,呈纤维样伸长;7 d后细胞逐渐从材料表面脱落,仍附在材料表面的细胞出现"星形"改变,"伪足"增多;10 d后细胞呈片状脱落.说明纳米羟基磷灰石材料保持了它良好的生物相容性,利于细胞黏附、增殖,可结合大量的骨髓间充质干细胞,用于构建组织工程人工听骨.     

可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合骨髓间充质干细胞促进骨缺损的修复

背景:可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料是清华大学利用仿生学原理制备的一种较理想的组织工程新型材料,经过前期体外实验证明其具有良好的生物相容性和骨传导性.目的:观察骨髓间充质干细胞复合可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖材料在促进骨缺损修复中的作用.方法:用梯度离心和贴壁培养法收集兔骨髓间充质干细胞,分离、培养至第3代,然后与纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合.24只新西兰大白兔双侧股骨外侧髁钻孔,制备骨缺损模型.所有兔右侧股骨外侧髁缺损以骨髓间充质干细胞-纳米羟基磷灰石/壳聚糖局部植入作为实验组,其中20只兔左侧股骨外侧髁缺损以单纯纳米羟基磷灰石植入治疗作为对照组,4只兔左侧股骨外侧髁缺损旷置为空白组,于第12周末,分别行大体、影像学观察、组织形态学、观察该复合材料对兔骨缺损的修复效果.结果与结论:术后12周实验组植入体已与骨缺损处骨性愈合,明显见新生骨生成,骨缺损能够完全修复,对照组骨缺损处部分修复,部分骨皮质不连续.空白组缺损区尚未见修复,纤维结缔组织填充.术后12周,实验组见骨形成细胞较多,材料内见新生骨小梁相互连接成片;对照组少量骨细胞形成,骨量少,部分纤维组织填充.空白组未见骨形成细胞,纤维组织较多.结果表明,骨髓间充质干细胞-纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料具有骨缺损修复能力,其疗效优于单纯纳米羟基磷灰石材料.     

纳米晶羟基磷灰石胶原复合骨髓间充质干细胞修复骨缺损

背景:临床上对大范围骨缺损还没有很有效的治疗手段,而纳米晶羟基磷灰石胶原复合材料与天然骨骼的结构类似,具有较好的生物相容性,可能为修复骨缺损提供新的途径.目的:观察纳米晶羟基磷灰石胶原材料复合骨髓间充质干细胞在修复骨缺损中的作用.方法:分离培养人骨髓间充质干细胞,与纳米晶羟基磷灰石胶原材料于体外联合培养;通过大体观察、组织学分析及电镜观察了解成骨情况,进一步临床应用于修复骨缺损.结果与结论:人骨髓间充质干细胞在体外可以大量扩增,复合细胞的材料植入骨缺损处后,X射线摄片动态观察可见骨缺损处连接良好.说明骨髓间充质干细胞具有成骨细胞作用,纳米晶羟基磷灰石胶原材料是一种很好的构建组织工程骨的支架材料.     

纳米晶胶原基骨修复材料与兔骨髓间充质干细胞体外复合培养

背景:纳米晶羟基磷灰石胶原基骨修复材料具有与天然骨成分接近,结构和形貌图谱分析与天然骨相似,生物相容性好等特点,且材料多孔,孔径较大、孔隙率及孔隙交通率高,符合作为骨组织工程支架材料的要求.目的:观察兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨修复材料体外复合培养的结合程度.设计、时间及地点:体外观察实验,于2006-03/09在江苏大学医学院细胞实验室完成.材料:健康雄性新西兰大白兔1只,1月龄.纳米晶胶原基骨修复材料由清华大学材料系提供.方法:体外分离培养、纯化兔骨髓间充质干细胞,取第3代骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨体外复合培养.主要观察指标:①兔骨髓间充质干细胞生长形态及生长曲线.②复合培养5,10 d后扫描电镜观察二者复合程度.③复合培养5,10 d时纳米晶胶原基骨修复材料上结合的细胞数量.结果:兔骨髓间充质干细胞贴壁生长,增殖速度快,生长曲线符合Logistic生长曲线,兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨体外复合培养,在第5,10天进行扫描电镜观察,发现10 d时黏附于纳米晶胶原基骨上的骨髓间充质干细胞数明显高于5 d时黏附的细胞数,差异有显著性意义(P<0.01).结论:兔骨髓间充质干细胞与纳米晶胶原基骨体外复合培养结合程度较高.     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙为可注射骨组织工程支架材料的可行性

背景:前期实验采用仿生学原理制备了可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙复合材料,但其与骨髓间充质干细胞的生物相容性还不十分清楚。目的:探讨纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙作为注射型骨组织工程支架材料的可行性。方法:将第3代兔骨髓间充质干细胞与可注射纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙支架复合培养,作为实验组;以单纯接种培养的骨髓间充质干细胞为对照组,倒置显微镜下观察细胞生长情况,MTT法检测细胞增殖,扫描电镜观察细胞在材料表面生长与增殖。将纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙支架埋植在家兔背部肌袋内,埋植后2,4,6,8周进行病理学观察。结果与结论:实验组细胞生长、增殖良好,与对照组无明显差异。支架埋植后2周,材料周围有中等量中性粒细胞、淋巴细胞和巨细胞浸润,可见小血管与纤维母细胞增生,材料已被炎性细胞分割、围绕散碎;埋植后4周,可见少量淋巴细胞、纤维母细胞聚集,炎症反应进一步消退,肌纤维排列、形态正常;埋植后6周,材料周围炎症反应轻微,组织水肿不明显;埋植后8周,炎症反应基本消退,材料基本降解完成,肌纤维形态基本正常。表明纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙复合物具有良好的细胞相容性和生物降解性,可作为注射型支架材料。     

豚鼠骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石体外构建组织工程人工听骨

背景：人工合成的纳米羟基磷灰石具有良好的生物活性和相容性,植入体内后能在短时间内与体内的软硬组织形成紧密结合,因此成为广泛应用的骨组织工程材料。目的：观察豚鼠骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷材料体外复合培养的结合程度,并分析其构建组织工程人工听骨的可行性。方法：采用细胞差速贴壁法分离培养豚鼠骨髓间充质干细胞,使用流式细胞仪检测CD29、CD45、CD44进行间充质干细胞表面标记物鉴定,并检测其骨细胞分化能力。将骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷共培养1,3,5,7,10 d,电镜观察骨髓间充质干细胞与此种支架材料的复合情况。结果与结论：培养3 d后,可见大量骨髓间充质干细胞贴附在材料表层,并且形态稳定,生长旺盛,增殖力强,具有极佳的延伸性;培养5 d后可见材料表面已全部覆盖骨髓间充质干细胞,细胞结合紧密,细胞表面可见大量分泌颗粒,胞体明显增大,边缘完整,呈纤维样伸长;7 d后细胞逐渐从材料表面脱落,仍附在材料表面的细胞出现＂星形＂改变,＂伪足＂增多;10 d后细胞呈片状脱落。说明纳米羟基磷灰石材料保持了它良好的生物相容性,利于细胞黏附、增殖,可结合大量的骨髓间充质干细胞,用于构建组织工程人工听骨。     

成骨诱导人脐带间充质干细胞与纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支架材料的生物相容性

背景:纳米羟基磷灰石/聚酰胺66材料有利于成骨细胞的长入和新生骨的形成、且抗弯强度、抗压强度等各项参数与正常骨组织的力学性能相接近,能满足实验动物硬组织修复的要求.目的:分析成骨诱导后人脐带间充质干细胞与纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合支架的生物相容性.方法:体外培养人脐带间充质干细胞,纯化增殖,成骨诱导.取成骨诱导后的第3代人脐带间充质干细胞接种于纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支架材料上,观察细胞的生长、增殖情况及材料细胞毒性.结果与结论:成骨诱导后人脐带间充质干细胞在复合支架上生长分化良好,增殖活性不受材料影响.成骨诱导14 d内,可见碱性磷酸酶活性随着培养时间延长而逐渐增高.MTT法检测细胞无毒性.扫描电镜观察,1 d后可见细胞在支架表面附着生长;7 d后可见细胞在材料上生长良好,材料空隙有大量充填.说明纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支架可作为骨组织工程中人脐带间充质干细胞的细胞载体,具有良好的生物相容性,能满足骨组织工程的需要.