腹壁修补材料的研究及应用进展

巨大腹壁缺损的修补是外科医生经常面临的难题,寻找理想的修补材料以修复缺损至关重要。用于修复腹壁缺损的材料一般分为生物性和非生物性两种。前者的力学性能较好,而后者的生物相容性更佳。目前公认尚没找到一种完全理想的腹壁替代材料.作者对常用生物材料和非生物材料的特性、应用、优缺点等做一综述。     

胶原蛋白作为医用生物材料的应用

胶原蛋白是一类具有活跃生物功能的细胞外间质成分,占人体总蛋白质总量的1/3。胶原蛋白是组织的支持物和填充物,也主动参与了细胞迁移、分化及增殖,并与创伤修复及胚胎发育有关。以胶原蛋白为原料制备的生物替代物(如人造皮肤等)必然大大优于非生物材料的同类产品。目前,大量不同性能及用途的胶原蛋白医用材料不断涌现,有些已结束实验室及动物实验阶段,大批量投入临床应用。     

肿瘤细胞三维培养支架、血管及细胞间的相互作用

背景：肿瘤组织工程通过构建综合的培养模型,充分模拟肿瘤在体内生长的微环境,可以较好地研究肿瘤发生发展的动力学及相关治疗策略。 目的：综述肿瘤工程技术中的肿瘤细胞三维培养。 方法：以“tumor engineering; 3D culture; biological materials; dynamic”为关键词,检索PubMed数据库1992年1月至2013年3月相关文献,纳入有关肿瘤工程、肿瘤细胞三维培养、生物支架材料及肿瘤微环境的相关文章。 结果与结论：三维培养因其可再现组织细胞的体内生长情况,已成为研究肿瘤耐药性、侵袭性和肿瘤微环境的重要平台,在许多领域表现出逐步取代平面培养技术的趋势,为肿瘤研究提供了一个非常接近于体内真实情况的研究平台。近年来,随着肿瘤工程学的发展,多种新型高分子聚合材料被应用于肿瘤细胞的三维立体培养,三维培养技术逐渐成为肿瘤生物学领域研究的热点,其利用各种方法及材料使细胞呈空间立体方式生长,形成类似体内生长环境的生物支撑或基质,建立细胞间及细胞与胞外基质间的相互联系,并形成特定的类似组织样的三维空间结构。生物材料就是种子细胞生长的土壤,在肿瘤工程中起着替代细胞外基质或组织、器官的基质的作用。而随着三维细胞培养技术在肿瘤研究中的广泛应用,其已成为肿瘤耐药、血管形成、细胞间相互作用、信号转导、干细胞等方面研究不可或缺的有力工具。     

修复运动性肌腱损伤组织工程化肌腱及种子细胞和支架材料

背景：获得大规模、具有再生活力的种子细胞以及具有与正常人体肌腱组织相接近的力学性能的理想支架材料是当前组织工程化肌腱研究面临的最为关键的限制性因素。 目的：总结和分析组织工程肌腱研究中的种子细胞和支架材料的研究进展。 方法：查阅近年来肌腱组织工程研究的相关文献,综合国内外最新研究成果,就肌腱组织工程中合适的种子细胞来源、研究更为理想的支架材料及组织相容性等方面的进展进行概述。 结果与结论：肌腱组织工程中常用的种子细胞有间充质干细胞、肌腱干细胞及胚胎干细胞等,可以向骨、软骨和脂肪分化,修复肌腱损伤的理想细胞。肌腱组织工程支架材料有天然材料及人工合成材料等,肌腱组织工程支架材料应有良好的生物相容性和适度的机械性能,复合材料将是肌腱组织工程支架材料研究的重点。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程      

组织工程支架材料修复关节软骨缺损

BACKGROUND: Articular cartilage repair has been a difficulty in the clinical setting, which is mainly treated with autologous or allogeneic osteochondral grafts, and cartilage periosteum or periosteum grafts. However, the limited source, secondary lesion and immunological rejection force some researchers to search for a novel treatment strategy, cartilage tissue engineering, that is of great significance for cartilage regeneration and repair. OBJECTIVE: To investigate the tissue-engineered scaffolds for the repair of articular cartilage defects. METHODS: The first author searched the PubMed and WanFang databases for the articles addressing tissue-engineered cartilage for articular cartilage defects published between 1991 and 2015 using the keywords “articular cartilage defect, scaffold, tissue engineered cartilage” in English and Chinese, respectively. The irrelative and repetitive literatures were excluded. RESULTS AND CONCLUSION: Finally 48 eligible literatures were enrolled based on the inclusion and exclusion criteria. Cartilage tissue engineering possesses the advantages of controllability, little damage to tissue itself, and biological repair of injured cartilage. Tissue-engineered scaffold material is a critical factor in tissue engineering construction; therefore, it should hold biodegradability and histocompatibility. The commonly used scaffold materials include natural macromolecule materials (collagen, silk fibroin and chitosan), and synthetic polymer materials (polylactic acid and tricalcium phosphate). It is necessary to prepare composite scaffolds with high bioactivity integrate advantages of each material. The tissue engineering is bound to be a hotspot in the field of articular cartilage repair.      

不同材料构建组织工程软骨及支架的应用

背景：组织工程技术的发展为软骨的再生和修复提供了新的途径,根据软骨自身的结构和特点,作为人工软骨的替代材料和支架材料应具有良好的生物力学性能。 目的：总结运动性关节软骨损伤修复材料及其支架材料的应用进展及其生物替代材料的生物力学特征,评价目前组织工程软骨材料应用的性能及发展前景。 方法：以“组织工程;软骨组织;支架材料;生物相容性”为关键词,应用计算机检索维普数据库和PubMed数据库中1990-01/2011-04关于组织工程软骨应用研究的文章,纳入与有关生物材料与组织工程软骨相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以24篇文献为主重点进行了讨论组织工程软骨材料的种类、性能及其应用效果和前景。 结果与结论：目前关节软骨修复领域以自体软骨移植效果为最佳,骨髓基质干细胞在离体试验及动物实验中研究较多,在临床应用中较少,尚在探索阶段。支架材料的应用比较繁复,天然材料、人工合成材料以及复合材料都存在一定的不足,虽然复合材料成为研究的热点,但是某些性能并不能很好地符合支架要求,并且在机体内这些材料所带来的长期影响还不能预见,这就迫切需要新材料的出现,来更好地满足组织软骨织支架的要求,达到修复和重建的目的。 关键词：软骨;组织工程;软骨组织;种子细胞;支架材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.08.036     

构建人工椎间盘组织工程支架

背景：组织工程技术的发展为已退变椎间盘功能的恢复提供了可能。 目的：综述椎间盘组织工程中支架的研究进展。 方法：由第一作者检索PubMed 数据库中1990-01-01/2012-12-31 有关椎间盘组织工程中支架的文献,以 “tissue engineering, intervertebral disc, scaffold”为检索词。 结果与结论：支架材料是组织工程研究中的一项重要组成部分。椎间盘纤维环支架材料有3大类,包括天然生物材料、人工合成材料及复合材料。椎间盘纤维环支架材料种类繁多,各有优缺点,尚无公认的最合适的支架材料,支架材料选择仍需进一步的实验研究。纳米级生物材料是研究发展的一个必然趋势,另外,利用仿生学原理,在模拟人椎间盘组织的过程中对支架材料进行改进同样是一个发展趋势;此外,可注射型支架同样是另一个研究热点,可注射型支架材料的选择范围主要集中在壳聚糖、Ⅱ型胶原、透明质酸、纤维蛋白、弹性蛋白、藻酸盐身上,目前将壳聚糖作为支架的研究相对较多。     

血管组织工程的研究与进展

背景：血管组织工程是指利用血管壁的正常细胞和生物可降解材料来制备、重建和再生血管替代材料的科学。近年来,组织工程学技术的发展推动了组织工程化血管的研究,已成为今后血管替代物的重要方向。 目的：综述血管组织工程的相关临床及基础研究进展。 方法：检索SCI数据库2001/2010有关血管组织工程的文献,检索词为“组织工程血管(tissue-engineered vascular);组织工程(tissue engineering);血管(vascular);支架材料(scaffold materials);支架(scaffolds);种子细胞(seed cell);细胞外基质(extracellular matrix, ECM);血管支架(vascular scaffold);高分子材料(polymer materials);复合材料(composite materials);纳米(nanometer);生物材料(biological materials)”,对血管组织工程的临床及基础文献进行分析。 结果与结论：血管组织工程研究的内容主要有种子细胞、细胞外基质替代物以及组织工程血管三维培养。血管组织工程所应用的种子细胞包括自体血管壁细胞、胚胎干细胞和骨髓间充质干细胞,还包括内皮细胞,平滑肌细胞及成纤维细胞等众多组织细胞。在组织工程血管构建中血管组织微环境是活细胞在体外生长所需的支持物,是种子细胞生长增殖的三维空间,便于细胞黏着、生长、进行新陈代谢。因此,组织工程血管需要具有良好的生物相容性,可塑性强,来源广泛,有一定的抗张强度和无免疫原性的支架材料。根据来源和性能,目前研究应用的材料分为天然生物生材料和合成材料两种。     

细胞外基质来源支架在软骨组织工程中的应用

BACKGROUND: At present, a variety of extracellular matrix-derived scaffolds have been successfully applied for cartilage tissue engineering in experiment and clinical practice. OBJECTIVE: To summarize the application and research status of extracellular matrix-derived scaffolds in cartilage tissue engineering. METHODS: A computer-based online search in PubMed, CNKI, CqVip and WanFang databases was performed using the keywords of “tissue engineering, cartilage, extracellular matrix, scaffolds” in English and Chinese, respectively. A total of 1 140 literatures were retrieved, and finally 65 eligible literatures were included. RESULTS AND CONCLUSION: In terms of the components, extracellular matrix-derived scaffolds are divided into monomeric natural polymers, mixed natural polymers, natural polymers compositing with synthetic polymers as well as acellular extracellular matrix-derived materials. Extracellular matrix-derived scaffolds hold good biocompatibility and degradability, and can promote proliferation and differentiation of choncrodytes; therefore, they as good bionic scaffolds have been applied for cartilage tissue engineering in clinical practice, However, poor mechanical properties and difficulty to molding should never be ignored. Further research should focus on improving the preparation technology by combining synthetic materials with extracellular matrix-derived scaffolds for cartilage tissue engineering.      

制备软骨组织工程支架的方法

背景：软骨组织工程支架作为软骨细胞外基质的替代物,其外形和孔结构对实现其作用和功能具有非常重要的意义。 目的：回顾目前若干种常用软骨组织工程中三维多孔支架的制备方法。 方法：由第一作者检索2000至2013年PubMed数据库,ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网数据库。英文检索词为“Cartilage tissue engineering;scaffolds;fabrication”,中文检索词为“软骨组织工程;制备方法;支架材料;多孔支架”。 结果与结论：制备软骨组织工程支架的方法有相分离/冷冻干燥法、水凝胶技术、快速成型技术、静电纺丝法、溶剂浇铸/粒子沥滤法及气体发泡法等。目前研究发现,支架中孔径的大小对组织的重建有着直接的影响,孔径为100-250 μm的孔有益于骨及软骨组织的再生。通过溶液浇铸/粒子沥滤法、气体发泡法所制备的支架孔径大小在这一范围内,因此比较适合用于骨、软骨组织工程支架的构建。研究人员通常将多种方法结合起来,以期能制备出生物和力学性能方面更加仿生的组织工程多孔支架。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

制备软骨组织工程支架的材料和方法

背景：软骨组织工程的研究为修复软骨缺损提供了新的思路和方法,其中如何获得理想的组织工程支架是这一研究的核心和难点。 目的：回顾性分析软骨组织工程支架的材料选择和制备方法。 方法：由第一作者检索2000至2012年 PubMed数据库、ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网库有关制备软骨组织工程支架的材料选择和方法等方面的文献。 结果与结论：软骨支架材料分为天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。可采用相分离法、溶剂浇铸/粒子沥滤技术、气体发泡技术、快速成型技术及静电纺丝法制备支架材料。由于胶原、琼脂糖和藻酸盐等水凝胶类天然材料可提供足够的生物相容性、增殖和黏附能力及亲水性,电纺的人工合成高分子材料复合支架又可以保证支架的力学强度、塑形要求、孔隙率、可降解性等,将天然材料利用包埋技术和表面修饰技术复合于电纺的高分子复合材料支架上将更有利于支架性能的发挥。     

组织工程技术修复半月板损伤：从基础到临床的差距

BACKGROUND: The use of tissue engineering technology to build a functional meniscus is a new idea for repair of meniscus injury. OBJECTIVE: To analyze the research progress of seed cells and scaffold materials in tissue-engineered meniscus repair. METHODS: A computer-based search of CNKI and PubMed was performed for articles related to tissue-engineered meniscus repair published from 1996 to 2015. The keywords were "meniscal repair, meniscal injury, tissue engineering, tissue-engineered meniscus, biomaterials, stem cells" in Chinese and English, respectively. RESULTS AND CONCLUSION: Tissue-engineered meniscus reconstruction is a more viable method for repair of meniscus injury. Mesenchymal stem cells are pluripotent cells that are ideal seed cells for tissue-engineered meniscus reconstruction. Scaffolds are one of important factors for meniscus repair, and natural meniscal scaffolds play an important role. Selection and development of scaffold materials for meniscus tissue engineering have experienced a rapid development period from a single material to composite materials. Composite materials make up a lot of shortcomings and deficiencies that a single material has, and open up new ideas for developing new materials. Meniscal tissues with geometric shapes can be constructed using tissue engineering technology. However, the long-term observation of the biological properties of meniscal tissues is necessary, and from basic to clinic, there is still a lack of reliable data to prove the effect of tissue engineering technology in the meniscus repair.      

天然胶原半月板组织工程支架修复运动半月板损伤

背景：可吸收天然胶原支架材料是成熟和理想的半月板替代物。 目的：总结半月板组织工程学研究的现状。 方法：以“组织工程学、运动性半月板损伤、种子细胞、可吸收天然胶原、生物支架材料、应力刺激、力学因素”为中文关键词,以“Tissue engineering、Movement of the meniscus、Seed cells、Natural collagen can be absorbed、Biological scaffolds、Stress stimulation、Mechanical factor”为英文关键词,采用计算机检索PubMed数据库和维普数据库中1994年1月至2011年12月与运动性半月板损伤及半月板组织工程研究相关的文章。 结果与结论：目前的研究重点包括半月板损伤机制、可吸收天然胶原作为半月板组织工程支架的可行性分析、应力刺激、半月板恢复力学因素4个方面。研究表明半月板组织工程修复运动性半月板损伤具有良好的应用前景和广阔的使用空间,但在实际应用中,半月板组织工程支架的构建、细胞外基质复合材料的研究及其与组织的相容性,修复后组织工程半月板的应力刺激和所能承受的力学因素问题仍是半月板组织工程学方面的难点问题。