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。     

骨形态发生蛋白7诱导骨膜细胞碱性磷酸酶的表达

背景：关于骨形态发生蛋白7作为刺激因子诱导细胞成骨的报道目前较少见。 目的：观察骨膜细胞经骨形态发生蛋白7诱导后碱性磷酸酶的表达。 方法：取材于成人胫骨骨膜,常规细胞培养法行骨膜细胞体外培养,分为实验组和对照组,分别加入骨形态发生蛋白7加成骨细胞培养辅助剂和单纯成骨细胞培养辅助剂,相差显微镜观察骨膜细胞形态特征及超微结构。每组分别在第7,14,21天设3个时间点,每个时间点设3个样本,采用碱性磷酸酶试剂盒法检测成骨细胞特异性标志物碱性磷酸酶表达情况。 结果与结论：骨膜细胞经分组培养后,第7天时,实验组和对照组骨膜细胞均有明显增殖,碱性磷酸酶的可被检测出,但量不多,细胞外形为梭形,实验组比对照组检测的碱性磷酸酶数量稍多;第14天时,实验组及对照组骨膜细胞均显著增殖,细胞外形由梭形变为宽梭形,实验组比对照组检测的碱性磷酸酶数量明显增多。第21天时,实验组及对照组骨膜细胞均增殖,其中实验组细胞增殖明显,细胞外形为宽梭形,实验组比对照组检测的碱性磷酸酶数量显著增多。经过统计学分析由骨形态发生蛋白7诱导的骨膜细胞的成骨标志物碱性磷酸酶阳性率明显高于对照组(P < 0.01)。提示骨膜细胞具有良好的成骨和再生能力, 骨形态发生蛋白7能诱导骨膜细胞加强碱性磷酸酶的表达,能诱导骨膜细胞向成骨细胞转化。     

磁性复合骨水泥的体外细胞毒性

背景：磁性复合骨水泥作为一种新型骨转移治疗材料,不仅能对骨缺损进行修复,还能在交变磁场下升温杀死骨肿瘤。 目的：检测磁性复合骨水泥对小鼠L929成纤维细胞增殖活性的影响及细胞毒性反应。 方法：采用CCK-8法检测含0%(即磷酸钙骨水泥组),10%,20% Fe3O4的磁性磷酸钙骨水泥浸提液及含0%(即聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥组),10%,20%Fe3O4的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥浸提液对对数生长期小鼠L929成纤维细胞的毒性作用,每种浸提液又分为50%与100%两个浓度梯度;以正常培养基培养的小鼠L929成纤维细胞作为阴性对照组。 结果与结论：①在100%浓度梯度下：除含20%Fe3O4的磁性聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥组细胞数量较少、细胞形态异常外,其余磁性聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥组细胞生长状态良好;含10%Fe3O4的磁性磷酸钙骨水泥组培养24 h时表现出轻度细胞毒性,毒性2级;含20%Fe3O4的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥在24-  72 h为表现出轻、中度细胞毒性,毒性为2,3级。各磁性磷酸钙骨水泥组细胞数量及形态正常。②在50%浓度梯度下：各组细胞形态均正常,细胞毒性为0级或1级。表明磁性聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥具有轻、中度细胞毒性,磁性磷酸钙骨水泥细胞相容性良好,基本无细胞毒性。     

Superparamagnetic iron oxide nanoparticles change endothelial cell morphology and mechanics via reactive oxygen species formation

Superparamagnetic iron oxide nanoparticles are used in various medical applications including magnetic resonance imaging, magnetic hyperthermia, and targeted drug and gene delivery. When used in vivo, these nanoparticles interact with endothelial cells lining all blood vessels, therefore it is crucial to understand endothelial cell functional changes and toxicity upon nanoparticle exposure. We incubated porcine aortic endothelial cells with varying concentrations of bare iron oxide nanoparticles (20-40 nm), and measured cellular reactive oxygen species (ROS) formation, morphology and cytoskeletal organization, death, and elastic modulus. Intracellular ROS increased more than 800% after 3 h of nanoparticle exposure (0.5 mg mL(-1)). Endothelial cells elongated to more than twice their initial length by 12 h, and actin stress fibers formed within the cells. This change in the actin cytoskeleton increased cell elastic modulus by 50%. When ROS formation was blocked using scavengers, initial cell morphology and the actin cytoskeleton remained intact, and cell viability increased. These studies suggest that iron oxide nanoparticles induce ROS formation, which disrupts the actin cytoskeleton and alters endothelial cell morphology and mechanics. If ROS formation is decreased using ROS inhibitors, either as a component of the nanoparticle coating or by systemic administration, higher nanoparticle concentrations might be used with greater efficacy and diminished side effects.     

不同质量浓度异烟肼对体外培养乳鼠成骨细胞的毒性作用

文题释义： 异烟肼：对结核杆菌有抑制和杀灭作用,其生物膜穿透性好,由于疗效佳、毒性小、价廉、口服方便,故被列为首选抗结核药。该药品常需和其他抗结核病药联合应用,以增强疗效和克服耐药菌。 成骨细胞：主要由内外骨膜和骨髓基质内的间充质始祖细胞分化而来,能特异性分泌多种生物活性物质,调节并影响骨的形成和重建过程。 背景：异烟肼作为抗结核的一线药物,对细胞内外结核菌都具有极强的杀菌效果,但目前还没有研究报道异烟肼对成骨细胞的毒性作用。 目的：探讨不同质量浓度异烟肼对新生SD大鼠成骨细胞增殖、分化的影响。 方法：将不同质量浓度(0,10,20,30,40,50,60,100 mg/L)异烟肼分别加入新生SD大鼠第3代成骨细胞中,采用CCK-8法、碱性磷酸酶活性试剂盒和免疫荧光染色法检测异烟肼对成骨细胞增殖、分化的影响。 结果与结论：与对照组比较,异烟肼质量浓度在30 mg/L时,成骨细胞增殖开始受到抑制;随着异烟肼质量浓度增高,碱性磷酸酶活性、Ⅰ型胶原表达明显降低。结果表明,异烟肼质量浓度过高对成骨细胞增殖和分化具有抑制作用。 ORCID: 0000-0002-8210-9063(陈强) 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     

miR-132-3p过表达对MC3T3-E1细胞增殖分化的影响

文题释义： miRNA：是一类小的非编码RNA,长度约为22个核苷酸,其主要通过结合靶标mRNA的3'UTR区诱导靶标mRNA降解或抑制其翻译,从而在转录及转录后水平调控相关基因的表达。miRNA在细胞增殖、分化及凋亡等多种生物学活动过程中起着非常重要的调控作用,并且发现它是调控骨组织细胞增殖和分化过程的重要因子之一。 MC3T3-E1细胞：是新生C57BL/6小鼠颅顶骨中分离培养所建立的一株成骨细胞株,它能够展现骨组织中成骨细胞的各个发育阶段和各种生物学特性。作为研究成骨细胞增殖和分化的理想模型,被广泛应用于国内外各种骨组织工程学研究。 背景：机械牵引力能够影响MC3T3-E1细胞的增殖分化过程,并引起细胞内miR-132-3p的差异表达。然而,牵引力是否通过调控miR-132-3p的表达来影响成骨细胞增殖分化仍需进一步研究。 目的：明确12%牵引力作用下MC3T3-E1细胞中成骨分化标志因子及miR-132-3p表达变化,并进一步探讨miR-132-3p对细胞增殖分化的影响。 方法：MC3T3-E1细胞分别加载0%,12%牵张应力,检测应力加载后碱性磷酸酶活性、骨钙蛋白及miR-132-3p mRNA的表达水平;细胞内瞬时转染miR-132-3p模拟物及其阴性对照,qRT-PCR检测转染后碱性磷酸酶、骨钙蛋白、Runt标志转录因子2 mRNA的表达,CCK-8法检测miR-132-3p对细胞增殖能力的影响。 结果与结论：①12%牵张应力作用下,MC3T3-E1细胞中碱性磷酸酶活性、骨钙蛋白mRNA表达水平下调(P < 0.01),miR-132-3p表达水平显著升高(P < 0.05);②细胞内转染miR-132-3p后,miR-132-3p模拟物组成骨分化标志因子碱性磷酸酶、骨钙蛋白、Runt标志转录因子2 mRNA表达水平显著降低(P < 0.05);③相比于阴性对照组,miR-132-3p 模拟物转染24,48,72 h后细胞增殖能力明显降低(P < 0.001),且在转染48 h后降低最明显;④结果说明12%周期性循环牵张应力能够通过过表达miR-132-3p负向调节MC3T3-E1细胞的增殖和成骨分化。 ORCID: 0000-0003-0696-3329(孙芬) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

酒精诱导嗜铬细胞瘤细胞自噬及其与P62作用的关系

目的 采用不同浓度酒精作用于大鼠嗜铬细胞瘤（PC12）细胞,观察细胞自噬发生及其与P62变化的关系。 方法 用四甲基偶氮唑盐比色法（MTT）观察酒精对PC12细胞生存率的影响;间接免疫荧光法检测细胞自噬标志性蛋白LC3和P62的变化;高内涵活细胞成像系统检测细胞LC3荧光强度;透射电镜检测细胞自噬的超微结构;Western blotting方法检测P62蛋白量的表达。 结果 50～800mmol/L浓度酒精对PC12细胞的增殖有显著的抑制作用,呈浓度依赖性。酒精致PC12细胞自噬标志性蛋白LC3在细胞核周围密度增高,并与P62形成点状聚集共定位,其中在200mmol/L浓度酒精作用2h,PC12细胞LC3自噬荧光强度最高;透射电镜也观察到酒精作用的PC12细胞质中自噬体和自噬溶酶体。Western blotting结果显示,不同浓度酒精处理PC12细胞2h,P62蛋白表达量显著增加 (P<0.01);用200mmol/L浓度酒精处理PC12细胞,P62蛋白表达在2h达到最高值。 结论 酒精诱导PC12细胞的自噬作用,P62蛋白参与自噬调控过程。     

转化生长因子β3对人乳牙牙髓干细胞增殖和矿化能力的影响

背景：目前已有研究报道转化生长因子β超家族对各类干细胞成骨矿化的作用,但转化生长因子β3与肝素联合作用后对人乳牙牙髓干细胞的增殖和矿化能力的作用仍有待研究。 目的：观察转化生长因子β3对人乳牙牙髓干细胞增殖和矿化能力的影响。 方法：采用酶消化法将人乳牙牙髓分离培养,测定细胞集落克隆形成率,流式细胞术鉴定细胞表面标记物CD146,细胞爬片行Vimentin和STRO1免疫化学染色进行人乳牙牙髓干细胞鉴定;对体外培养的第3代人乳牙牙髓干细胞给予肝素和质量浓度1,5,25 μg/L的转化生长因子β3进行干预。MTS法测细胞生长曲线;茜素红染色;碱性磷酸酶试剂盒检测碱性磷酸酶活性的改变。 结果与结论：实验所得细胞集落克隆形成率高,细胞表面标记物CD146呈阳性,Vimentin和STRO1免疫化学呈强阳性,鉴定获得人乳牙牙髓干细胞。MTS结果显示,给予转化生长因子β3刺激人乳牙牙髓干细胞后并无明显的促增殖的作用。碱性磷酸酶活性检测结果显示,转化生长因子β3-肝素联合作用可随着浓度的增加而增强人乳牙牙髓干细胞的碱性磷酸酶活性,其中质量浓度分别为5,25 μg/L转化生长因子β3和肝素联合作用组与转化生长因子β3单独作用组、肝素单独作用组以及对照组相比显著性升高(P < 0.01)。转化生长因子β3-肝素联合作用组的茜素红染色均呈阳性,其中以5 μg/L转化生长因子β3-肝素联合作用组染色最强。结果证实,转化生长因子β3与肝素联合作用可促进人乳牙牙髓干细胞矿化能力。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程全文链接：     

降钙素基因相关肽诱导藻酸钙凝胶复合脂肪干细胞的成骨细胞分化

背景：降钙素基因相关肽已被证实具有诱导成骨细胞分化作用,但其是否可使三维培养下的脂肪干细胞向成骨细胞分化构建组织工程骨的相关报道少见。 目的：探讨外源性降钙素基因相关肽诱导兔脂肪干细胞复合藻酸钙凝胶三维培养成骨分化的可行性。 方法：取新西兰兔双侧腹股沟区皮下脂肪垫,Ⅰ型胶原酶消化离心贴壁法分离培养脂肪干细胞,取第3代与海藻酸钠混合制备凝胶,于24孔板分组培养：对照组加入含10^-2 mol/L β-甘油磷酸钠、10^-7 mol/L地塞米松、50 mg/L抗坏血酸、体积分数10%胎牛血清的DMEM/F-12骨诱导培养基,实验组在此基础上再加入1.5 µg/L降钙素基因相关肽进行诱导培养。于诱导不同时间点MTT法检测细胞增殖,RT-PCR法检测诱导细胞Ⅰ型胶原和骨钙素mRNA的表达,并检测碱性磷酸酶及钙离子浓度。 结果与结论：兔脂肪干细胞的增殖曲线呈“S”型,实验组诱导1,3,5,7,14,21 d的A值高于对照组(P < 0.05);诱导2周后两组细胞碱性磷酸酶、茜素红染色均阳性,但实验组钙结节较对照组明显增多。实验组诱导7,14 d的Ⅰ型胶原和骨钙素mRNA表达均强于对照组。实验组诱导1,2,3,4周的碱性磷酸酶活性及钙离子浓度均高于对照组(P< 0.05)。结果表明降钙素基因相关肽能诱导复合藻酸钙凝胶的脂肪干细胞向成骨细胞分化。     

槲寄生多糖促进小鼠颅骨前骨细胞系MC3T3-E1的增殖及抑制凋亡的机制

目的 检测槲寄生多糖对小鼠颅骨前骨细胞（MC3T3-E1）增殖、凋亡的影响并探讨其机制。 方法 提取槲寄生多糖,分别配置成不同质量浓度（0.625 g/L,1.25 g/L,2.5 g/L,5 g/L）作用MC3T3-E1小鼠颅骨前骨细胞及对照组。流式细胞术检测细胞周期及凋亡情况,用BrdU和碱性磷酸酶（ALP）试剂盒分别检测细胞增殖及细胞外碱性磷酸酶分泌变化,通过Real-time PCR检测成骨细胞相关基因mRNA的表达水平。 结果 与对照组相比,药物处理组随槲寄生多糖浓度的上升,细胞周期S期和G₂/M的占比增多,在Annexin Ⅴ+/PI-象中的细胞百分数明显下降,细胞数量明显递增,细胞外ALP的活性呈明显递减,Runt相关转录因子2（Runtx2）、Ⅰ型胶原α1（COL1A1）链转录水平升高,且递增、递减效果都在2.5 g/L浓度之后趋于平稳。而骨钙素（OC）mRNA表达水平逐渐升高,在1.25 g/L之后平稳。 结论 槲寄生多糖能促进成骨细胞MC3T3-E1的增殖,抑制其凋亡,其机制可能与抑制碱性磷酸酶分泌以及促进骨钙素、Runt相关转录因子2、Ⅰ型胶原α1链的mRNA表达水平有关。     

人牙周膜细胞在羧甲基壳聚糖和血小板衍生生长因子BB环境中的增殖

背景：羧甲基壳聚糖或血小板衍生生长因子均可促进对体外培养人牙周膜细胞的增殖。 目的：观察羧甲基壳聚糖和血小板衍生生长因子BB联合应用对体外培养人牙周膜细胞增殖和分化能力的影响。 方法：取生长良好的第4或5代人牙周膜细胞,分组培养：对照组(仅含体积分数2%FBS的DMEM培养液)、10 μg/L 血小板衍生生长因子BB组、100 mg/L羧甲基壳聚糖+10 μg/L 血小板衍生生长因子BB组、800 mg/L 羧甲基壳聚糖+10 μg/L 血小板衍生生长因子BB组、100 mg/L羧甲基壳聚糖组、800 mg/L羧甲基壳聚糖组。 结果与结论：①MTT检测：与对照组比较,其余各组均能促进人牙周膜细胞增殖,且100 mg/L羧甲基壳聚糖+ 10 μg/L血小板衍生生长因子BB、800 mg/L 羧甲基壳聚糖+ 10 μg/L血小板衍生生长因子BB组细胞增殖高于其他组(P < 0.05),100 mg/L 羧甲基壳聚糖+10 μg/L血小板生性生长因子BB促增殖作用最显著(P < 0.05)。②细胞周期检测：与MTT检测结果相符。③碱性磷酸酶活性：与对照组比较,除10 μg/L 血小板衍生生长因子BB组降低外,其余组均增强(P < 0.05)。表明羧甲基壳聚糖和血小板衍生生长因子BB联合应用可促进人牙周膜细胞增殖和骨向分化。