骨组织工程支架材料的种类及发展趋势*

摘要：组织工程支架材料不仅在细胞黏附、增殖和新骨组织形成中为细胞提供结构支撑,而且还起到模板作用,引导组织再生和控制组织结构。寻找一种既有良好生物相容性和生物降解性又具有特定形状的支架材料是骨组织工程的一个重要方面。文章对用于骨组织工程支架材料的天然高分子材料、人工合成聚合物及无机材料及复合材料等的研究现状进行探讨,并分析这些材料的优缺点及骨组织工程支架材料的发展趋势。     

生物可降解性消化道支架的应用及其生物相容性

摘要 背景：生物可降解支架可在消化道管腔内短期成形,具有良好的生物相容性,随后完全降解,并可以根据临床需要调节支架降解时间,避免了永久性支架的并发症。 目的：评价不同材料制成的生物可降解性消化道支架的应用、相容性评价以及研究进展。 方法：以 “生物可降解,消化道,支架,相容性” 为关键词,采用电子检索方式在万方数据库中检索1999-01/2009-12有关生物可降解性消化道支架的研究。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入22篇文献进行评价。 结果与结论：可降解支架在消化道疾病中的应用已经显示其有效的扩张性及临床安全性等。可降解材料大多是高分子材料,包括天然可降解高分子、微生物合成高分子材料和合成可降解高分子3类。天然可降解高分子大多是多糖类。天然可降解高分子一般生物相容性良好,但是力学性能较差。微生物合成高分子材料目前研究及应用尚较少。合成高分子种类比较多,常见的有聚丙交酯、聚己内酯、聚乙二醇等。合成高分子优点在于可以比较灵活的设计分子结构,通过发展共聚物、共混物来得到不同性质的材料。可降解支架可以解决良恶性狭窄的再通及瘘口的封堵等,但可降解支架在消化道系统中应用的效力还需要未来进行大量的研究工作来评估。 关键词：生物可降解性;支架;超声引导;材质;生物相容性;消化道 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2011.16.026     

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     

不同种类覆膜支架在食管恶性狭窄治疗中的临床应用

目的：探讨食管支架的种类及材料的选择，以及覆膜支架在食管恶性狭窄中的应用。 方法：作者用计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI：1980/2009)Medline database(1980/2009)据库，检索词分别为“食管癌；狭窄；食管支架；覆膜支架”和“esophageal carcinoma；esophageal stenosis；esophageal stent；fabric-covered metallic stent”，语言分别设定为中文和英文。共检索到61篇文献，按纳入和排除标准对文献进行筛选，由作者选择试验、提取资料，交叉核对并进行方法学质量评估，共纳入29篇文献。分别以食管支架的种类、材料学研究及覆膜支架在食管恶性狭窄中的临床应用等问题出发进行归纳和总结，探讨食管支架的适宜材料及覆膜支架在食管恶性狭窄中的临床应用现状。 结果：共纳入29篇文献。所有研究均未描述分配隐藏和盲法。结果显示：食管支架按材料不同可分为不锈钢金属支架、记忆金属支架和聚酯塑料支架。而作为组织工程支架的材料又可以分为可降解高分子基质材料和不可降解高分子材料。每种材料的支架都有其优缺点。覆膜支架可有效解除癌肿所致食管狭窄，有效阻止肿瘤向腔内生长，防止再狭窄。 结论：覆膜支架是一种治疗食管恶性狭窄和瘘的姑息性疗法，可有效提高患者生活质量，延长生存时间。     

人工食管材料生物相容性及其临床应用的安全性

摘要：尽管人工食管在治疗恶性食管狭窄和食管瘘等疾病取得了一定的疗效，但是这些方法手术打击大，术后并发症多，如吻合口瘘，狭窄，坏死，反流等，并且它们都以牺牲部分消化道为代价，常常造成消化功能紊乱和营养吸收障碍。在材料的选择，如何减少并发症以及解决生物组织相容性和力学相容性等方面仍颇有争议，文章从材料选取和安全性角度来探讨人工食管的应用和发展方向。 关键词：人工食管；生物材料；并发症；组织相容性     

颅骨缺损修复材料的选择及其生物相容性

摘要 目的：评价修复颅骨缺损各种生物材料的性能和应用,寻找合理的颅骨替代物。 方法：采用电子检索的方式,在万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn/)中检索1999-01/2009-12有关生物材料应用于颅骨缺损的研究文章,关键词为“组织工程,颅骨缺损,生物材料”。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入24篇文献进行评价。 结果：传统的非降解生物假体仅可作为颅骨缺损的填充材料。随着医学和组织工程技术的发展,各种合成生物材料相继出现。目前国内使用的颅骨修补材料有有机玻璃、硅橡胶、钛网、高分子复合材料等。这些材料分别存在着易老化、易破损、不易塑形或生物相容性差等缺点,其中以钛网、高分子复合材料因其良好的生物相容性及理化特性成为目前临床应用最广泛的颅骨缺损修补材料。利用自体细胞和支架完成颅骨缺损的修复是当前生物医学工程研究的热点之一。 结论：虽然钛网、高分子复合材料是目前临床上大量使用的颅骨修补材料,但由于其存在各自不可避免的缺点,颅骨缺损修复材料仍需进一步开发。 关键词：颅骨缺损;修补;材料;生物相容性;组织工程 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.21.024     

心血管支架材料生物力学及生物相容性特征

目的：分析心血管支架材料的特点和植入后生物力学与生物相容性的研究现状。 方法：检索Pubmed数据库和中国期刊全文数据库文献，然后对资料进行初审，选取包括心血管、冠状动脉、支架材料、生物相容性的文献开始查找原文，并查看文献后的引文文献。纳入标准：文章所述的内容为心血管支架材料及其生物相容性的研究；以近5年且发表在较权威的杂志者优先。排除标准：重复的研究或Meta分析类文章。 结果：①心血管支架中不论是金属裸支架、药物涂层支架和生物可降解支架，其支架材料的改进更新均以改善生物相容性和生物力学性能为目标。②心血管支架的生物相容性是一个复杂的连锁过程，血液相容性和组织相容性是评定生物相容性的两项基本内容。③利用有限元分析心血管支架材料的力学特性可为未来支架的优化设计提供有益的帮助。 结论：现行的心血管支架尚未完全解决生物相容性问题，理想的心血管支架还有待进一步的深入开发与研究。     

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     

体外构建犬组织工程化食管的 初步试验☆

背景：近年来组织工程技术的发展为人工食管的研究开辟了新的思路，有研究者应用体外培养的食管黏膜上皮细胞接种于复合高分子材料上，构建组织工程食管获得成功。 目的：探讨应用体外培养的犬食管黏膜上皮细胞种植于猪的主动脉脱细胞基质支架上，构建组织工程化人工食管的可行性。 设计：观察实验。 单位：泰山医学院中心实验室。 材料：实验于2004-06/2004-12在泰山医学院中心实验室完成，选用3只出生24 h 内杂种犬，由泰山医学院动物园提供。 实验过程中对动物的处置过程符合动物伦理学标准。二氧化碳培养箱MCO-15AC（ SANYO），RC-26低温高速离心机（杜邦）。胰蛋白酶、转铁蛋白、II型胶原酶（GIBCO）；DMEM、DispaseII分离酶、鼠抗人角蛋白单克隆抗体 （Sigma）。 方法：用酶-去污剂法对猪主动脉进行脱细胞处理，体外分离、培养、扩增新生杂种犬的食管黏膜上皮细胞，接种于去细胞基质支架体外培养，种植后3天、1周通过组织学及电镜观察食管黏膜上皮细胞在脱细胞基质支架上的生长情况。 主要观察指标：体外培养的食管黏膜上皮细胞的形态；脱细胞基质与犬食管上皮细胞的生物相容性。 结果： 酶化学除垢剂法能使猪主动脉细胞脱落，基质三维结构变疏松。 体外扩增的犬食管黏膜上皮细胞可以种植在脱细胞基质上并能生长，增殖。 结论：脱细胞的基质与犬食管上皮细胞具有良好的生物相容性，能结合在一起并形成人工食管移植体。     

颅骨缺损的组织工程学修复研究进展

传统方法修复损伤的颅骨常常遇到组织相容性不佳,材料不足,无法随个体生长等问题,用组织工程学的方法修复缺损的颅骨可以解决上述问题,因而具有广阔的发展前景。本文介绍了在修复颅骨缺损中,组织工程学的基本问题,如种子细胞的选择,诱导细胞成骨的条件,支架材料的选择以及基因工程技术的应用并展望该项领域的主要发展方向。     

脊髓细胞移植支架的理论研究进展***

神经组织工程技术的发展在脊髓损伤后神经功能恢复的研究方面取得了较大的进步。细胞支架做为神经组织工程的重要部分,按材料可分为天然生物支架材料、人工合成支架材料和复合型支架材料3大类。此外,纳米技术也开始在支架材料中得到应用并取得初步成效。目前细胞支架在应用方面还存在许多问题,需进一步研究和改进。随着生物学技术和其它相关技术的发展, 细胞移植支架在脊髓损伤修复中将发挥更大的作用。     

组织工程支架材料在泌尿外科应用中的生物相容性评价

摘要：泌尿系组织由于先天性异常或后天性损害造成缺失,需要进行修复与重建。以往利用自身某些组织作为替代材料,存在取材操作复杂、材料来源局限、并发症多等问题;而且这种修复很少能完全替代原组织器官的结构和功能。随着组织工程学技术的发展,组织工程支架材料给泌尿系统组织的修复与重建带来了新的希望。组织工程支架材料根据来源不同可以分为人工合成支架成材料、天然支架材料以及细胞外基质材料三类。天然支架材料有良好的生物相容性、低抗原性,但来源相对少。人工合成支架材料不仅具有良好的物理机械性能,但是聚乳酸等人工合成材料不具备细胞可识别的特定位置信息, 从而不具备良好的细胞亲和性。细胞外基质材料同其他材料相比与泌尿系局部组织的生物相容性更好。但其组织观察时间短,在体内是否会产生副作用或其它问题,还需长时间的观察和研究。文章分析以上三种组织工程支架材料在泌尿外科修复重建中的应用特点，探讨其应用前景。     

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

摘要 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10~100 µm；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。 关键词：支架材料；骨形态发生蛋白7多肽；壳聚糖；胶原；纳米羟基磷灰石；骨组织工程；细胞相容性 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2011.08.014     

人工材料在急性运动骨损伤中的应用与表面修饰

摘要 背景：选择合适的表面修饰材料,有针对性的对基质支架材料进行表面改性和表面修饰,提高材料表面的细胞黏附性以及促进细胞的增生是骨组织工程支架材料研究的重要内容。 目的：概述骨组织工程支架材料的运用情况,支架材料表面修饰材料的运用以及修饰方法或途径。 方法：由第一作者检索1995/2010 PubMed数据及万方数据库文章,选择与组织工程支架材料运用及表面修饰相关的文献。 结果与结论：成骨细胞与支架材料的作用依赖于材料的表面特性、局部形态、表面能或化学能等,这些表面特性决定了细胞怎样吸附到材料表面、细胞的定位以及细胞的功能行为等。因此生物材料的复杂性和细胞-生物材料表面的相互作用决定着进行生物支架材料表面修饰的重要性。理想的表面修饰应该兼顾表面拓扑结构、特异性识别、亲水与疏水平衡、蛋白质吸附等各个方面才能得到功能化的新生组织。目前,应用最多的表面修饰材料是Ⅰ型胶原,未来研究中将多种表面修饰材料进行复合发挥材料的互补作用,以及基因疗法和纳米材料的发展,将成为骨组织工程学领域研究的热点问题。 关键词：骨;支架材料;表面修饰;运动损伤;生物材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2011.03.041     

骨组织工程支架材料的研究进展

寻找理想的支架材料是目前骨组织工程研究的热点之一。文章阐述了用于骨组织工程的天然支架材料,人工合成支架材料及其复合材料的研究现状。分析了这些材料的优缺点,并展望了骨组织工程支架材料的发展趋势。     

新型组织工程软骨支架材料及其构建技术的改进

软骨组织损伤后自身修复能力有限, 组织工程学使得关节软骨的生物学替代物即人工软骨显示出美好的前景。软骨生物支架材料为组织工程的重要一环, 探讨软骨生物支架材料的研究进展对构建人工软骨具有重大意义。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人工软骨生物支架材料的主要研究方向。     

组织工程血管构建中支架材料的特征

摘要：组织工程血管的构建是组织工程的重要内容,它是将种子细胞在体外种植于生物可吸收材料的血管支架上,形成多层细胞层,随着支架的吸收,可建立自体血管。组织工程血管应具有高度生物相容性、可塑性、异物反应小、无致血栓生成、无感染等特点,并且随着组织的长大,最终可成为完全意义上的自体血管。文章比较了几种人造血管材料,支架的加工技术,种子细胞和血管培养的内容,便于探寻一种更好制备人造血管的方法。     

组织工程化生物活性骨膜应用于兔腰椎横突间的融合

背景：脊柱后路融合是在特殊解剖、特殊生物学作用下的骨性融合过程，影响因素很多，对融合材料的选择考虑因素亦很多。近年随着骨组织工程学的发展，种子细胞复合支架材料体外构建组织工程化骨膜有望解决这一临床难题。 目的：评价体外构建组织工程化生物活性骨膜为骨移植替代物应用于兔腰椎横突间融合的效果。 方法：体外构建组织工程化生物活性骨膜植入24只健康成年新西兰大白兔腰椎横突间，每只兔子取3个横突间隙(Left L4,5,6，Right L4,5,6)植入3种材料。复合支架组Right L4,5植入诱导后骨髓间充质干细胞复合猪小肠黏膜下层、单纯支架组Right L5,6植入无细胞支架即单纯小肠黏膜下层、自体髂骨组Left L5,6植入自体髂骨。术后12周处死动物进行大体标本、影像学、组织学观察。 结果与结论：大体标本比较复合支架组、自体髂骨组差异无显著性意义，均与单纯支架组比较差异有显著性义，影像学观察复合支架组、自体髂骨组上下横突间可见明显有骨小梁通过，单纯支架组未见骨密度影。复合支架组Ⅰ型胶原、骨钙素免疫组织化学染色强阳性，与自体髂骨组之间差异有显著性意义，单纯支架组未见阳性表达。实验提示利用猪小肠黏膜下层复合经诱导后向成骨细胞转化的骨髓间充质干细胞体外构建组织工程化生物活性骨膜是横突间融合骨移植的良好替代物。 关键词：小肠黏膜下层；骨髓间充质干细胞；组织工程化生物活性骨膜；脊柱融合；膜生物材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.08.001     

不同比例壳聚糖胶原复合骨、软骨缺损支架材料的制备及性状比较

摘要 背景：骨组织工程支架材料由最初的自体骨,软骨材料到生物活性陶瓷,乃至后来的有机材料胶原蛋白等细胞外基质材料,其生物相容性及性能越来越优越,越来越接近体内的真实情况。但是这些材料在抗压性及强度方面还有待进一步提高。 目的：应用胶原与壳聚糖制备生物支架并对其检测其生物学性质,为骨、软骨缺损提供移植替代物。 方法：将不同比例壳聚糖-胶原蛋白溶解,经冷冻冻干后紫外线交联后冷冻干燥,二次冻干制备好支架。检测不同比例支架的孔隙率,降解率,溶胀率。扫描电镜观察孔径的大小及形态。 结果与结论：制备的支架外观呈海绵多孔状。支架的孔径大小随着胶原比例增加而减小。胶原比例的增加对支架孔隙率的影响较轻微。支架的溶胀率可达到80%左右,支架的溶胀程度随胶原比例增加而减少。胶原含量越大支架柔韧度增加明显。支架的降解率随着胶原比例增加而增加,而壳聚糖含量越高,降解速度越慢。结果提示,通过调整壳聚糖-胶原蛋白比例使支架具有作为骨、软骨缺损移植材料的替代物可能。 关键词：壳聚糖;胶原蛋白;骨;生物支架;组织工程 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.42.006