肌腱组织工程中三维支架材料性能及其力学特性

目的：总结近年组织工程肌腱支架材料及组织工程技术修复肌腱缺损的研究进展。方法：以“组织工程,肌腱支架材料,力学特性,肌腱移植” 为中文关键词, “Tissue Engineering,tendon,Scaffold” 为英文关键词,采用计算机检索1993-01/2009-10相关文章。纳入与组织工程肌腱力学性能及组织工程化肌腱的实验研究与临床应用相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以24篇文献为主,重点对一下4个问题进行了讨论：①肌腱组织工程的研究进展。②组织工程肌腱支架材料的生物力学分析。③生物材料在肌腱组织工程中的应用。④组织工程技术在修复肌腱缺损的临床应用。结果：目前,肌腱组织工程研究的支架材料主要有天然高分子材料和合成高分子材料两大类。肌腱支架材料的制备和选择思路主要有两条：一是利用人工合成材料制造具有优异性能及结构的仿生材料;另一条是利用天然细胞外基质材料经处理后制备成天然衍生支架材料,利用生物组织原有生物结构特性构建组织工程化肌腱。组织工程化肌腱的构建必须模拟体内三维物理环境,采用微机控制步进电机对肌腱细胞-基质复合三维支架施以动态应变力,明显提高了肌腱细胞的增殖速率和胶原分泌量,且可牵引肌腱细胞沿应力方向延展。结论：目前,实验提供的物理刺激也相对单一,模拟体内三维物理环境构建人工肌腱的技术和设备需要进一步研究和完善。要真正实现体外预制有生命的种植体完全替代体组织和器官功能,还有许多问题有待进一步的研究和解决。关键词: 肌腱组织工程;生物材料;细胞支架;生物力学;人工肌腱doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.08.028     

不同支架材料构建组织工程化肌腱在运动性损伤的应用

目的：评价不同支架材料构建组织工程化肌腱的组织相容性存在问题和应用前景。方法：以 “支架材料,组织工程,肌腱,组织相容性”为中文关键词;以“support material;tissue engineering muscle tendon, tissue consistence” 为英文关键词,采用计算机检索1994-01/2010-03相关文章。纳入与有关生物材料与组织工程肌腱相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以32篇文献为主重点进行了讨论不同支架材料构建组织工程化肌腱的组织相容性存在问题和应用前景。结果：体外构建组织工程肌健时肌健细胞合成胶原能力最强,在现有条件下是体外构建组织工程肌腱的最佳种子细胞。而在材料方面,壳聚糖/聚乳酸羟基乙酸乳化膜是一种较理想的组织工程肌腱材料。应用组织工程技术在体外可以构建肌腱组织,施加周期性的应力可能更有利于肌腱组织的形成。结论：目前对于肌腱的组织工程研究主要集中在两方面,一是肌腱细胞的来源,二是生物支架材料的研究。目前的研究方向是以多种材料结合,并采用多种编织方法,使支架材料在具有良好生物相容性的同时,还能控制其降解速度,在支架降解的同时肌腱细胞增殖分化,并逐渐具有预想的生物力学性能,最终形成肌腱组织。     

组织工程肌腱材料修复肌腱损伤

摘要目的：总结和分析组织工程肌腱研究进展,在此基础上进一步分析组织工程肌腱作为替代物对于肌腱损伤修复的可能性,以及对未来发展进行展望。方法： 以“组织工程,种子细胞,肌腱,损伤修复,支架材料”为中文关键词,以“tissue engineering,seed cells,tendon,damage repair,scaffold”为英文关键词,应用计算机检索1994-01/2009-12 Pubmed数据库(http://www.ncbi.nlm. nih.gov/PubMed)及维普数据库(http://www.cqvip.com/)有关运动性肌腱损伤与组织工程肌腱的文献,排除重复研究或Meta分析类文章。共纳入25篇文献,重点对以下4个问题进行讨论：①运动性肌腱工程生物力学研究进展。②肌腱组织工程种子细胞的分类与筛选。③肌腱组织工程支架材料应具备的特点。④组织工程肌腱面临的问题与研究方向。 结果：目前,在肌腱组织工程中研究的种子细胞有肌腱细胞、皮肤成纤维细胞和骨髓基质干细胞。标准种子细胞的难以确立一直制约着组织工程的发展,如何获得大规模、再生性的种子细胞是当前组织工程化肌腱研究面临的最为关键的问题。组织工程化人工肌腱修复缺损肌腱,与其他传统方法相比,主要具有以下优点：①所形成的肌腱组织有活力和功能,可对肌腱缺损进行形态修复和功能重建,并达到永久性替代。②以相对少量的肌腱细胞经体外培养扩增后,修复严重的肌腱缺损。③按缺损肌腱形态任意塑形,达到形态修复。结论：组织工程肌腱要真正应用于临床,关键是如何模拟体内环境,在体外成功构建肌腱组织,因而在体外模拟体内环境进行组织工程的构建是未来的研究方向。     

组织工程化肌腱移植的进展

背景：肌腱移植是重建损伤肌腱功能的主要手段,目用于肌腱移植的材料有自体肌腱、同异体肌腱、异种异体肌腱、人工肌腱、组织工程化肌腱等,但均有各自的缺点。 目的：就近年肌腱缺损的自体和异体移植治疗进展进行总结,为组织工程修复肌腱损伤的研究提供理论基础。 方法：由第一作者于2010-03应用计算机检索PubMed数据库、万方数据库和维普数据库相关文献。英文资料的检索时间为2000/2010-03;中文资料的检索时间为2002-01/2010-03。英文检索词为“tendon tissue engineering, tendon allograft, transplantation”;中文检索词为“肌腱,损伤修复,移植,自体,异体,组织工程”。 纳入标准：①肌腱损伤修复的发展史。②自体或异体肌腱移植治疗肌腱损伤的研究。③动物实验及临床应用。阅读标题和摘要进行筛选,共纳入30篇用于文章分析。 结果与结论：随着组织工程研究的发展,利用细胞生物学、分子生物学及生物材料学技术构建组织工程复合物已成为是肌腱移植材料的研究热点。但异体肌腱移植后的排斥反应、粘连及转归情况等,尚需动物实验及临床研究做进一步观察和验证。     

生物材料在预防肌腱粘连中的作用

摘要：长期以来,肌腱损伤后的修复存在一个关键问题,即粘连的形成使肌腱原有功能降低或丧失。经过多年来众多科学家的共同努力,这方面的研究取得了大量成果,如对肌腱愈合机制的认识逐步深入、肌腱损伤的修补方法及粘连预防的改进均改善了肌腱的愈合效果。文章就目前常用的几种生物材料预防肌腱粘连的作用机制及特点进行了探讨,以便更好地发挥其预防肌腱粘连的作用。     

组织工程化肌腱应用于肌腱运动损伤的修复：研究与应用现状

目的：总结和分析肌腱组织工程应用于肌腱运动损伤修复的研究现状。 方法：以“tissue engineering,artificial biocompatible tendon”,为英文检索词,以“组织工程,肌腱”为中文检索词,计算机检索PubMed和万方数据库1994-01/2009-12的相关文献。纳入具有原创性,论点论据可靠的实验文章,排除重复性的研究,选择符合标准的33篇文献做进一步分析。 结果：肌腱运动损伤后若未予以及时修复常会导致肢体功能障碍,组织工程化人工肌腱修复缺损肌腱可对肌腱缺损进行形态修复和功能重建,并达到永久性替代。目前,组织工程学研究进展迅速,但要真正应用于临床仍存在一些问题。文章就以下问题进行了讨论：①种子细胞的来源。②对材料选取及如何合理改进,从而塑造理想的器官形状三维支架材料。③如何模拟体内环境,在体外构建肌腱组织。④如何使制造出来的组织工程肌腱有更好的生物力学性能。 结论：如何在体外利用生物反应器模拟体内环境,进行组织工程化肌腱的构建,将是未来的研究方向。 关键词：组织工程;肌腱;运动损伤;修复;材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.12.034     

组织工程化口腔黏膜构建的研究现状

背景：口腔黏膜组织工程期待能解决自体黏膜修复组织来源不足的难题。 目的：综述组织工程化口腔黏膜的种子细胞的来源及选择、各种常见支架材料的优缺点及相关生长因子的研究进展。 方法：由第一作者以“tissue engineering of oral mucosa, seed cells, scaffold material, growth factor”为检索词,检索PubMed数据库及Elsevier数据库2000-01/2011-12有关文章。 结果与结论：几种常见的口腔黏膜组织工程种子细胞在研究中都有较好的增殖或分化能力,脂肪干细胞与其他种子细胞相比具有更明显的优势,可作为一种较理想的种子细胞;各种常见的支架材料都有各自的优缺点,可以采用多种方式改善其性能;将一些关键的细胞因子运用到口腔黏膜组织工程中,能促进移植物血管化,加快伤口愈合过程。口腔黏膜组织工程将是在临床上能解决异体移植免疫排斥及传播疾病和自体黏膜修复组织来源不足等问题一种安全有效的修复方法。     

应用组织工程化肌腱修复跟腱缺损

背景: 间质干细胞或间质祖细胞的非造血细胞可在体内或体外分化为骨、软骨、肌肉、肌腱、脂肪及骨髓基质，这使得它们成为组织工程领域内非常有价值的种子细胞来源。 目的：以骨髓间充质干细胞为种子细胞，以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸为支架构建组织工程化肌腱，观察其修复跟腱缺损的效果。 设计、时间及地点：随机对照动物实验，于2003年在中南大学湘雅医学院进行。 材料：1.5~2.5 kg健康成年家兔由中南大学湘雅医学院动物学部提供，雌雄不限。聚羟基乙酸由威高集团康利达医用制品有限公司提供。SD大鼠由中南大学实验动物学部提供。 方法：提取家兔骨髓，通过离心和贴壁法培养获取骨髓间充质干细胞，将骨髓间充质干细胞进行分离、扩增。抽取SD大鼠尾腱，制备鼠尾Ⅰ型胶原溶液，并与聚羟基乙酸缝线混合培养构建胶原-聚羟基乙酸支架。将未经体外诱导的骨髓间充质干细胞接种于胶 原-聚羟基乙酸支架中构建组织工程化兔肌腱模型，以不加入细胞的为对照。切开30只家兔踝部皮肤，分离出兔跟腱，造成3 cm长缺损，实验组15只以自体骨髓间充质干细胞预制的组织工程化肌腱移植于缺损处，对照组15只以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸支架修复跟腱缺损。 主要观察指标：组织工程化肌腱修复兔跟腱缺损的效果。 结果：含自体骨髓间充质干细胞的Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸支架及不含自体骨髓间充质干细胞的Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸支架回植于体内时大体观察呈条形凝胶状。回植于体内4周后实验组和对照组均可见移植处形成条索状组织，聚羟基乙酸缝线已降解。8周时观察可见实验组组织工程化肌腱与受体肌腱组织完好连接，呈条索状，与周围其他组织无粘连，为白色、有光泽的致密腱样组织，对照组所形成的组织较实验组细小、与周围组织有粘连。 结论：以骨髓间充质干细胞为种子细胞，以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸为支架构建的组织工程化肌腱可明显促进肌腱损伤的修复。     

组织工程化韧带在前交叉韧带运动损伤修复中的作用

背景：交叉韧带是膝关节内的核心性稳定结构,具有制导膝关节生理活动并限制非生理性活动的功能,其中前交叉韧带的作用更为重要,其损伤的治疗已成为目前运动医学研究的热点。目的：探讨前交叉韧带生理功能、损伤机制,综述其修复过程中组织工程化材料的研究成果。方法：应用计算机检索1990-01/2011-02 PubMed数据库及维普数据库有关前交叉韧带组织工程研究进展、肌腱支架材料生物力学分析、生物材料在肌腱组织工程中应用及组织工程技术在修复肌腱缺损临床应用方面的相关文献,英文检索词“anterior cruciate ligament,biological materials,damage,treatment”,中文检索词“前交叉韧带,生物材料,损伤,治疗”,检索文献量总计102篇。 结果与结论：前交叉韧带损伤后组织工程化康复措施得到了较快发展,从材料的选择来看,单一移植材料难免会存在诸多不足,不利于韧带的康复,复合材料可以结合不同材料的特性对韧带组织工程化材料进行配置,可以弥补单一材料的生物相容性、降解速度、生物力学性能、材料的韧性等不足,另外,对组织工程化材料进行功能结构加工也是尤为重要,这样可以更大程度的为细胞提供吸附、成长和分化的良好环境。同时,基因技术的进步以及各种新型材料的研制,必将在更大程度上满足前交叉韧带康复的需要。     

组织工程支架材料在脊髓损伤修复中的应用*

背景：脊髓损伤最初往往会导致细胞和组织的不断丢失,组织工程支架可以模拟细胞外基质的生理状态,从而有利于细胞的黏附、迁移、扩增和分化。 目的：总结近年来组织工程支架材料联合细胞和/或细胞因子修复脊髓损伤的新进展。 方法：应用计算机检索PubMed、Ovid Medline及CBM数据库中2000-10/2010-10 与组织工程支架材料修复脊髓损伤相关的文章。 结果与结论：组织工程材料治疗脊髓损伤需要3 因素：种子细胞、组织工程支架、细胞因子。组织工程支架对于损伤脊髓断端起到桥接作用,而种植于材料的种子细胞和/或细胞因子可以促进神经轴突的生长和迁移。可用于组织工程支架的材料可分为天然材料和人工合成材料,包括胶原、壳聚糖、琼脂糖/藻酸盐、聚乳酸、纤连蛋白、聚羟基乙酸/聚乳酸、聚β羟丁酸等,动物实验已经取得一些成果,显示组织工程支架材料联合细胞移植修复效果更好,但临床上目前尚无开展组织工程支架材料修复脊髓损伤的研究。     

不同支架材料构建组织工程肌腱的性能评价

摘要 目的：总结修复肌腱损伤的主要组织工程支架材料及研究进展。 方法：由第一作者采用电子检索的方式,在CNKI数据库中检索1902-01/2010-10有关生物材料应用于组织工程肌腱支架的研究文章,关键词为“重建肌腱,生物材料,人工肌腱,组织工程,支架材料”。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入18篇文献进行评价。 结果：来源于自然界的天然生物材料主要有蚕丝、小肠黏膜下层、胶原、衍生肌腱支架材料等,保留了组织正常的三维网架结构,组织相容性好,但力学性能较差、降解速度快。人工合成高分子材料主要为聚乳酸和聚羟基乙酸、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚磷酸钙纤维等,但存在亲水性低、细胞黏附性能差的不足。 结论：天然及合成高分子材料作为组织工程支架材料都有各自的优缺点,绝大多数还处于研究阶段,尚未应用于临床,因此改进支架材料的性能是目前研究的主要方向之一。 关键词：肌腱;重建;天然高分子材料;人工合成高分子材料;支架材料;生物相容性 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2011.03.039     

受损心肌组织工程修复材料的血管化

摘要 背景：心肌组织缺乏再生能力,受损后通过组织工程方法进行修复,而血管化在修复中起着重要作用。 目的：就受损心肌组织工程修复的支架材料设计、输送血管生长因子、体内预血管化和体外预血管化等方面的最新研究进展进行综述。 方法：以“Vascularization; Myocardium; Tissue Engineering; Regeneration Medicine”为检索词,应用计算机检索1995-01/2010-04 Sciencedirect数据库和Archive of Issues Nature数据库,检索到文献150篇,保留32篇进行分析。 结果与结论：支架的结构、成分和物理性质影响着血管化的速度以及新生血管的完整性和功能。合理添加各种不同的血管生成因子能加快血管化进程。目前的研究表明,体内预血管化是最高效的,但患者需要承受两次外科手术和部分血管缺失。体外预血管化技术风险小,但普通医院无法满足苛刻的培养条件。另外,有必要建立一种能模拟体内微环境并且没有异源物质的基质。直至今日,所有模型都只能达到微米级的厚度,离真正的临床治疗还有很远的差距。 关键词：心肌层;组织工程;血管化;血管生长因子;综述文献 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.34.029     

韧带急性损伤与组织工程人工材料修复的生物相容性分析

摘要背景：阐述组织工程人工材料在韧带修复过程中生物相容性的必要性与重要性。方法：由第一作者应用计算机检索PubMed数据库与CNKI数据库中与韧带急性损伤治疗手段、材料学特点、生物相容性及其应用效果相关的文章。结果：韧带急性损伤后的修复手段中传统疗法较为保守,大多以物理疗法为主,在损伤不太严重的情况下修复效果较好,但对较为严重的韧带断裂或撕裂很难起到良好的修复效果。运用组织工程人工材料对严重的韧带断裂或撕裂进行韧带重建会起到很好的修复效果。在运用组织工程人工材料重建韧带过程中,理想生物材料的选择必须重视其良好的生物相容性,其生物相容性的好坏直接决定着韧带修复的效果,可以说良好的生物相容性应是组织工程治疗手段过程中生物材料选择的基础和必要条件。结论：随着组织工程人工材料研究的进步,在多样化的生物材料中,保证生物材料良好的生物相容性是选择理想材料的基础。     

半月板运动损伤修复中组织工程材料的应用

目的：以半月板运动损伤修复中组织工程材料为出发点,介绍了半月板的结构与功能、半月板种子细胞来源、细胞因子的作用及半月板损伤组织工程修复材料的应用。方法：以“半月板,组织工程,运动损伤,支架”为中文检索词;以“Meniscus,tissue engineering, Sports Injuries,Bracket” 为英文检索词,应用计算机检索中文期刊全文数据库1998-01/2009-12期间的相关文章。纳入与组织工程半月板生物支架材料研究相关文献,排除重复分析,重点对21篇文献进行归纳分析。结果：半月板生物支架材料按其来源可分为：天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。在半月板组织工程中支架材料起着非常重要的作用,选择合适的载体是一个首先要解决的问题。在生物材料研制与开发过程中,应特别注重细胞与生物材料相互作用的研究;避免生物材料研究与种子细胞研究脱节;复合材料的制备不仅包括同一类生物材料的复合,还包括不同类别生物材料之间的交叉复合;对材料进行生物或化学修饰的复合材料、纳米材料、仿生材料及智能材料等的研制与开发将是未来生物材料研究的重要内容。结论：通过对支架材料进行表面修饰、采用新型构建技术以及利用天然和合成材料的各自优势联合应用,进行多材料复合,以研制出具有生物相容性好、力学适应能力强的复合材料、仿生材料、智能材料将是近年来半月板生物支架材料的主要研究方向。关键词：半月板;组织工程学;运动损伤;修复;生物材料doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.12.037     

不同组织工程材料在神经损伤修复中的应用与比较

目的：评价组织工程修复神经损伤过程中各种生物材料的性能和应用,寻找生物相容性良好的代替材料。方法：以 “组织工程;神经损伤;修复;生物材料,神经细胞;胶原蛋白”为中文关键词;以:“tissue engineering, nerve injury, repair,biological material,collagen protein” 为英文关键词,采用计算机检索2006-01/2010-06相关文章。纳入与有关生物材料与组织工程神经相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以30篇文献为主重点进行了讨论组织工程神经修复材料的种类及其性能。结果：虽然自体组织材料修复神经缺损效果良好,但其来源有限。同种异体或异种异体材料可扩大材料来源,但是免疫反应会影响其修复神经缺损的效果。不可降解材料往往存在具有毒性、可导致异物反应、阻碍神经生长或者压迫再生组织等缺点,常需二次手术取出,而可降解材料则能克服上述不足。但却存在亲水性不足、细胞黏附力较弱、引起无菌性炎症、机械强度不足等缺点。 结论：组织工程神经支架材料近年来发展迅速,到目前为止,还没有发现一种很理想的支架材料。虽然现在天然生物材料成为研究的热点,但是物理机械性能并不能很好地符合支架要求,这就迫切需要新材料的出现,来更好地满足神经支架的要求,达到修复和重建的目的。     

运动性软骨损伤与组织工程化软骨及生物支架材料的修复

摘要 背景：篮球运动中造成软骨损伤较为常见。随着组织工程和生物材料的应用发展,利用软骨组织工程化或支架材料修复已成为趋势。 目的：对篮球运动中造成软骨损伤的因素进行探讨,重点对组织工程支架材料修复过程中关注的3个要素的研究和运用情况进行概括。 方法：由第一作者检索2005-01/2010-10PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及万方数据库(http://www. wanfangdata.com.cn)。英文检索词为“crtilage,damage,treatment, biological materials”,中文检索词为“组织工程;软骨损伤;修复;生物材料;种子细胞”。检索文献量总计120篇,选择文章内容与软骨治疗方法、材料学特点、生物相容性、材料改性、表面修饰及其应用效果相关等方面的文献,排除陈旧及重复实验文章,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志的文章,最终纳入30篇符合标准的文献。 结果与结论：种子细胞、支架材料和体外培养环境,构成了软骨组织工程学注重的3个要素,3者组成了一个相互促进相互制约的整体,以组织工程技术修复软骨损伤时应注重到3者间的恰当选择和配置。 关键词：组织工程;软骨损伤;修复;生物材料;种子细胞 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2011.08.039     

人工肌腱材料与运动性肌腱损伤的修复

摘要背景：运动或疾病导致肌腱损伤,若未予以及时修复常会导致肢体功能障碍,植入人工肌腱后,可形成类似生物腱的组织。目的：分析运动导致肌腱损伤的原理,以及人工肌腱在运动导致的肌腱损伤的应用价值。方法：作者检索1990/2010 PubMed数据库及中国知网数据库检索与人工肌腱在运动导致的肌腱损伤的应用的相关研究。结果与结论：过度运动可导致肌腱断裂损伤,人工肌腱由细胞、生长因子及可降解生物材料构成,在植入人体后,能恢复患者肌腱原有的生物学特性,部分人工肌腱甚至可以增殖和合成胶原。随人工肌腱支架材料的降解,患者体内将逐渐形成在功能和形态上与正常肌腱相似的新生肌腱组织。且随组织工程学的发展,将出现更多应用于运动导致的肌腱损伤、断裂等疾病治疗的新型人工肌腱。关键词：运动损伤;肌腱损伤;人工肌腱;生物材料;组织工程doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2011.08.041     

组织工程软骨支架材料研究热点与软骨运动损伤的修复

摘要 背景：从大量研究资料来看,运用组织工程支架材料修复软骨损伤日趋成熟与多样,构建生物特性与正常关节软骨相似的组织工程软骨已经成为目前研究的热点。 目的：对软骨生理特点及损伤因素进行探讨,对目前在关节软骨修复中的生物支架材料进行分类和归纳。 方法：作者应用计算机检索PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及CNKI数据库(www.cnki.net/ index.htm),在标题和摘要中以“Cartilage,Damage,Biological Materials,Suppor”或“软骨,损伤,生物材料,支架”为检索词进行检索。选择文章内容与软骨支架材料治疗手段、材料学特点、生物相容性及其应用效果相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。共纳入28篇文献。 结果：人体软骨组织损伤后自我康复较难,植入组织工程支架材料成为软骨组织修复的重要手段。软骨组织工程支架材料的选择与研制经历了天然材料、合成材料等由单一材料向复合材料研制的快速发展时期,可注射材料、基因技术和纳米材料以及改性修饰材料技术的运用,正成为目前研究的热点和发展趋势。