胶原/生物活性玻璃/壳聚糖增强型复合支架

背景：生物活性玻璃/胶原复合材料具有优良的成骨活性和的生物学性能,然而其在人体环境中易降解而导致支架溃散、力学性能下降。 目的：构建具有良好力学性能、抗降解性能和骨修复特性的胶原/生物活性玻璃/壳聚糖增强型复合支架。 方法：以壳聚糖作为分散剂,将生物活性玻璃粉体预先在壳聚糖溶液中均匀分散,然后与胶原溶液混合,结合冷冻干燥法制备多孔胶原/生物活性玻璃/壳聚糖增强型复合骨修复支架。采用傅里叶变换红外光谱仪、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、动态生物力学试验机等对复合支架的结构和性能进行表征。 结果与结论：由于壳聚糖和生物活性玻璃粉体在微酸性环境下的电荷吸引,使在壳聚糖中预分散的生物活性玻璃颗粒在复合支架中分散更均匀;壳聚糖的引入大量增加了机体中的羟基和氨基,使分子间的相互作用增强,显著提高了材料的抗压模量和强度;壳聚糖和胶原在分子尺度的混合,使胶原分子被壳聚糖包裹,降低了胶原酶对胶原分子的酶切能力,显著提高了复合支架的抗胶原酶解性;壳聚糖分子使生物活性玻璃颗粒更均匀的包裹在大分子基相中,减少了生物活性玻璃颗粒的团聚和暴露,导致复合支架在模拟体液中的矿化活性略微降低。     

羧甲基壳聚糖/纳米胶原复合支架修复兔腓骨损伤

背景：研究证实,壳聚糖及其衍生物可作为骨损伤的填充材料以及骨组织工程支架材料,但壳聚糖降解缓慢且不可控制的特性限制了其在骨组织工程中广泛应用。目的：评估羧甲基壳聚糖/纳米胶原纤维复合支架对兔腓骨损伤的修复作用。设计、时间及地点：随机分组设计、对照动物实验,于2007-06/2008-03在清华大学生物科学与技术系生物膜与膜生物工程国家重点实验室完成。材料：以羧甲基壳聚糖和纳米胶原纤维为基础材料,模拟骨的结构设计制备了双层羧甲基壳聚糖/纳米胶原纤维复合支架。方法：选择成年新西兰大白兔10只,按随机数字表法分为3组,阴性对照组2只,壳聚糖支架组4只,复合支架组4只。制备兔腓骨10mm的损伤,分别以旷置缝合、植入壳聚糖支架、植入双层羧甲基壳聚糖/纳米胶原纤维复合支架处理各组。主要观察指标：扫描电镜观察支架微观形貌。术后12周,检测损伤部位的再生情况,以四环素荧光和Von Kossa染色检测实验动物骨损伤部位新生骨钙化情况。结果：10只兔均进入结果分析。①扫描电镜观察到外层致密光滑的壳聚糖膜和多孔的中心区域,多孔区域有大量纳米胶原纤维网络结构填充。其孔径分布的峰值为60～100μm,孔隙率大于85%。②手术后12周,不脱钙切片的四环素染色,可发现阴性对照组两个断端间还没有连上,依旧以游离端存在。复合支架组移植物中形成多个大的钙化岛,其中心网状材料已经大部分降解,钙化岛分布在整个支架的内部区域;而壳聚糖支架组,材料基本没有降解,未见钙化区域。③Von Kossa银染色显示,复合支架组动物骨损伤的中心区域,出现染成黑色的钙化区,中间夹杂着中性红复染的骨组织细胞。壳聚糖支架组动物没有明显的钙化区,多为组织细胞充斥在材料的孔隙中,可见材料基本没有降解。结论：双层羧甲基壳聚糖/纳米胶原纤维复合支架植入动物体内12周后,未见明显的炎症反应和坏死,降解明显,能够促进骨修复,是很有前景的骨组织工程用支架材料。     

生物活性玻璃与壳聚糖复合的骨修复材料

背景：生物活性玻璃是一种多相复合材料,具有良好的生物活性、骨传导性及生物相容性,但作为骨修复材料仍然存在不能完全降解、机械强度较低等不足。目的：设计生物活性玻璃/壳聚糖复合材料骨组织工程支架,并检测其理化性能。方法：将2.0%壳聚糖盐酸溶液与β-甘油磷酸钠以7∶1的体积比混合制备壳聚糖溶液。称取0.5,1.0,1.5 g生物活性玻璃分别加入上述壳聚糖溶液中,使得壳聚糖与生物活性玻璃的质量比为2∶1,1∶1及1∶1.5。将复合材料浸泡于模拟生理体液中7 d进行体外矿化。结果与结论：扫描电镜见复合支架具有相互贯通的多孔结构,孔隙率最高可达89%,孔径大小合适,为100-300μm,生物活性玻璃以针状形式分散在壳聚糖支架之间,均匀排列,被壳聚糖支架充分包裹结合紧密。随生物活性玻璃含量的增加,复合材料的孔隙率逐渐下降,断裂强度逐渐升高,他们之间呈正相关性。X射线衍射图及傅里叶变换红外光谱证实复合支架中的单一材料未发生性质改变,示差扫描量热法分析显示正常体温情况下材料无质量丢失。矿化3 d后材料表面形成的羟基磷灰石逐渐长大为绒毛状,数量也明显增多;矿化7 d后绒毛状的羟基磷灰石长成为针状,数量进一步增多,且众多的矿化物结成球状。     

体外培养脂肪组织来源干细胞与胶原/壳聚糖复合支架的亲和性

目的：制备适合脂肪组织来源的干细胞生长的支架,观察复合支架各组成的体积比率与细胞培养的亲和性. 方法：实验于2006-09/2007-01在大连理工大学干细胞与组织工程研发中心完成.①实验方法：将3.55 g/L Ⅰ型胶原和20 g/L壳聚糖分别以9∶1,7∶3,5∶5,3∶7,1∶9的体积比混合冻干,碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺交联后再次冻干并进行分析.②实验评估：扫描电镜观察不同材料交联前后的微观结构;IPP软件分析计算支架的平均孔径;测量支架的吸水性和孔隙率;通过胶原酶检测支架的体外生物可降解性;扫描电镜和苏木精-伊红染色观察脂肪组织来源的干细胞在复合支架上的生长情况. 结果：①交联前后的微观结构：冻干后的各种支架材料呈白色,表面粗糙,材料内部呈海绵状多孔隙结构,其中以胶原/壳聚糖体积比为9∶1的复合支架最为疏松,1∶9的支架最致密.扫描电镜下支架的胶原含量越高,支架内的胶原丝越多,支架的孔与孔之间相互连通构成了通孔.交联前后支架的形态结构无明显改变.②支架的平均孔径∶交联后体积比为9∶1,7∶3和5∶5的复合支架孔径50～200 μm,可用于细胞的三维培养.③支架的吸水性和孔隙率∶体积比为5∶5的复合支架的吸水性和含水量最高,而7∶3次之;多孔支架在水中未发生明显的溶胀现象;支架的孔隙率均在90%以上.④支架的体外生物可降解性：未交联的支架随着胶原含量的减少,支架的降解速率增加.而交联后随着胶原含量的减少,降解速率减慢,交联后的复合支架降解速度较未交联慢.⑤脂肪组织来源的干细胞在复合支架上的生长情况：脂肪组织来源的干细胞在支架上培养5 d后扫描电镜观察细胞在7∶3的支架上爬行生长并融合成片,苏木精-伊红染色观察支架孔内及表面出现大量的细胞团,并融合成片状,而5∶5支架上黏附生长的细胞较少. 结论：结合支架的孔径、吸水性、孔隙率、体外生物可降解性和细胞与支架的生物相容性,可知体积比为7∶3的复合支架对脂肪组织来源的干细胞的亲和性较好,适于脂肪组织来源的干细胞的三维培养.     

胶原蛋白复合壳聚糖支架的制备及生物学性状:壳聚糖及胶原比例筛选

背景:壳聚糖和胶原类支架已成为组织工程常用的载体材料.但是,现阶段如何能够通过调节二者比例而达到理想的细胞载体仍是目前需要解决的问题之一.目的:调节胶原与壳聚糖二者配制比例制备支架材料,检测及对比不同比例支架材料生物学性质.方法:制备1:1,1:2,1:3,1:4,1:5比例的壳聚糖、Ⅰ型胶原蛋白成分,经紫外线交联后冷冻干燥,再将其用NAOH与蒸馏水进行中和,二次冻干制备好支架.观察不同比例支架的材料性质、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:在壳聚糖含量固定,支架的大体孔径经统计比较差异有显著性意义(P<0.05).1:3比例制备的孔径最大,达到(298.0+36.0)μm;支架总体的孔隙率为93.9%～97.5%,胶原比例的增加对支架孔隙率的影响较轻微.各组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.在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.结果证实,通过紫外光交联法,按照1:3配比的胶原和壳聚糖的支架材料更加适合软骨组织工程的要求.     

胶原-壳聚糖复合支架用作组织工程心瓣膜的可行性

目的:构建组织工程心脏瓣膜的先决条件之一是构建最佳解剖结构和性能的支架材料,拟证明胶原-壳聚糖复合支架可以作为组织工程心脏瓣膜的最佳支架材料。方法:实验于2004-03/2005-02在中国科学院昆明动物研究所完成。将胶原与壳聚糖分别按7∶1,5∶1,3∶1质量比混合,冷冻干燥法成膜,碾压平整后制成胶原-壳聚糖复合多孔支架。将复合支架制成直径1.0cm的圆片,依次经过固定、冲洗、脱水、透明、浸蜡、包埋、切片、展片与烘片行一般物理性状观察、苏木精-伊红染色和Masson染色观察内部结构;再将另一圆片依次经过固定、洗涤、脱水、置换、浸透、包埋后聚合、临界点干燥、喷镀、安置处理后制成超薄切片进行电镜扫描,观察其超微结构特性。结果:胶原-壳聚糖复合支架外观呈微黄色,半透明状,可见微孔状结构,柔韧适度,富有弹性,抗张强度约为4.0MPa,孔径大小基本一致,保持在80～260μm,孔隙率在95%以上,且孔与孔相互贯通,呈立体网状结构。结论:胶原-壳聚糖复合支架的结构和物理性状符合组织工程心瓣膜材料的要求。     

生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸仿生复合支架的成骨及矿化效应

背景:研制具有结构与功能化仿生作用的骨修复替代材料,应在模拟体内细胞生长环境中进行.目的:观察生物活性玻璃,胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸仿生复合支架材料植入体内后诱导成骨和促进矿化的能力.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2005-0612006-02在南方医科大学珠江医院血液科实验室完成.材料:生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸支架、生物活性玻璃,胶原蛋白支架和58S生物玻璃支架为自制.40只健康成年日本大耳白兔制造两侧桡骨10 mm骨缺损模型.干预:将40只模型兔随机分成4组,生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸组12只、生物活性玻璃,胶原蛋白组12只、58S生物玻璃组12只分别植入相应支架材料,空白对照组4只不植入任何物质.主要观察指标:检测植入材料2,4,8,12周后缺损部位X射线、硬组织切片、骨形成率和矿化沉积率.结果:40只模型兔80条桡骨全部进入结果分析.①术后所有动物伤口愈合良好,未发生骨折.②生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸,磷酸丝氨酸组术后4周硬组织切片可见大量玫瑰红色新骨和绿色骨小梁形成,术后12周支架已基本由新生骨组织替代,哈弗系统形成:术后8周X射线显示骨皮质连接完整,12周缺损完全修复,髓腔基本再通.③生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸组术后4周的矿化沉积率和新骨形成速率比58S生物玻璃组高出了2.85倍和3.16倍,且明显优于生物活性玻璃/胶原蛋白组(P＜0.001).结论:生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸仿生复合支架在诱导成骨和促进生物矿化方面性能优越,其矿化机制有待进一步观察探讨.     

胶原-壳聚糖支架与软骨细胞的生长

背景:目前软骨支架材料的种类比较多,但还没有一种材料能完全符合软骨修复的要求。目的:观察在混合材料胶原-壳聚糖支架中软骨细胞的生长情况。方法:采用冷冻干燥法将质量分数为2%胶原与3%壳聚糖混合制备胶原-壳聚糖多孔支架。将分离培养的第2代兔软骨细胞接种到胶原-壳聚糖支架上,对照组将软骨细胞接种到无支架的培养板中。观察支架的孔隙率、吸水性及内部形态结构,MTT法检测软骨细胞在支架上的增殖情况,组织切片苏木精-伊红染色,扫描电镜观察细胞在支架的生长、贴附情况,RT-PCR检测细胞支架复合物蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达情况。结果与结论:胶原-壳聚糖支架的吸水性为(80.0±0.55)%,孔隙率为(88.5±1.5)%,孔径为100～150μm,复合细胞培养2周后,细胞增殖活力高,软骨细胞分泌的蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达明显高于对照组。说明质量分数为2%胶原与3%壳聚糖的混合支架适合软骨细胞生长和快速增殖,是一种良好的修复和重建软骨载体。     

58S生物玻璃／壳聚糖复合多孔支架材料的制备

背景:在前期研究的基础上用壳聚糖溶液与纯的58S生物玻璃支架进行复合,通过体外测试考察其生物活性,以确定是否符合组织工程对支架材料的要求.目的:观察58S生物玻璃/壳聚糖复合多孔支架的生物矿化特性及其与鼠骨髓问充质干细胞之间的体外相容性.设计、时间及地点:观察性实验,于2008-03/10在华南理工大学材料科学与上程学院生物材料研究所完成.材料:选用58S生物活性玻璃粉体为原料,利用预先处理过的聚氨酯泡沫作为模板,通过浸渍法制备58S生物玻璃支架基体,与壳聚糖复合后制成生物玻璃,壳聚糖复合支架.方法:①将试样放置于37℃恒温静态的100mL模拟生理溶液中,分别浸泡1,3,7,15d后取出样品,测试备用·②将第6代的小鼠骨髓间充质十细胞悬液以2×105/每个材料的密度接种到12孔培养板中的支架材料上复合培养.主要观察指标:采用X射线衍射分析和红外光谱分析方法对支架矿化不同时间表面生成的矿物进行分析和表征;利用扫描电子显微镜观察支架表面矿物生成情况和小鼠骨髓间充质十细胞在多孔支架材料上的生长情况.结果:①X射线衍射分析结果碌示支架在模拟生理溶液中矿化7d后即出现标志羟基磷灰石形成的弱衍射峰,矿化15d后这些衍射峰变得更强.说明材料表面形成了低结晶度的羟基磷灰石.②红外光谱分析测试结果显示支架在矿化7 d后即出现了标志羟基磷灰石形成的特征蜂.③扫描电镜观察支架表面在矿化1 d后有颗牲状的矿物生成,矿化15 d后所形成的矿物成绒毛状,几乎覆盖整个支架表面.④小鼠骨髓间充质干细胞在支架材料上培养5 d后黏附生长良好,进一步表明此支架材料具有较高的生物矿化特性和细胞相容性.结论:制备的58S/壳聚糖复合生物玻璃多孔支架具有较高的生物活性、与鼠骨髓间充质干细胞相容性良好.     

胶原-壳聚糖支架与软骨细胞的生长

背景：目前软骨支架材料的种类比较多,但还没有一种材料能完全符合软骨修复的要求。目的：观察在混合材料胶原-壳聚糖支架中软骨细胞的生长情况。方法：采用冷冻干燥法将质量分数为2%胶原与3%壳聚糖混合制备胶原-壳聚糖多孔支架。将分离培养的第2代兔软骨细胞接种到胶原-壳聚糖支架上,对照组将软骨细胞接种到无支架的培养板中。观察支架的孔隙率、吸水性及内部形态结构,MTT法检测软骨细胞在支架上的增殖情况,组织切片苏木精-伊红染色,扫描电镜观察细胞在支架的生长、贴附情况,RT-PCR检测细胞支架复合物蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达情况。结果与结论：胶原-壳聚糖支架的吸水性为（80.0±0.55）%,孔隙率为（88.5±1.5）%,孔径为100～150μm,复合细胞培养2周后,细胞增殖活力高,软骨细胞分泌的蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达明显高于对照组。说明质量分数为2%胶原与3%壳聚糖的混合支架适合软骨细胞生长和快速增殖,是一种良好的修复和重建软骨载体。     

壳聚糖/介孔生物活性玻璃多孔膜的制备和表征

背景：壳聚糖和介孔生物玻璃都具有良好的生物相容性和止血性能,但壳聚糖止血作用有限,介孔生物玻璃粉体方式止血,给应用带来不便。目的：制备壳聚糖/介孔生物玻璃复合多孔膜并检测材料的性能。方法：采用冷冻干燥法制备壳聚糖/介孔生物玻璃复合多孔膜。结果与结论：通过冷冻干燥法可以实现壳聚糖和介孔生物玻璃的均匀复合。制备的复合多孔膜的孔隙分布较均匀;多孔膜具有很好的吸水性,吸水率的大小与壳聚糖和介孔生物玻璃质量比相关;多孔膜的孔隙率高。     

壳聚糖/介孔生物活性玻璃多孔膜的制备和表征

背景:壳聚糖和介孔生物玻璃都具有良好的生物相容性和止血性能,但壳聚糖止血作用有限,介孔生物玻璃粉体方式止血,给应用带来不便。目的:制备壳聚糖/介孔生物玻璃复合多孔膜并检测材料的性能。方法:采用冷冻干燥法制备壳聚糖/介孔生物玻璃复合多孔膜。结果与结论:通过冷冻干燥法可以实现壳聚糖和介孔生物玻璃的均匀复合。制备的复合多孔膜的孔隙分布较均匀;多孔膜具有很好的吸水性,吸水率的大小与壳聚糖和介孔生物玻璃质量比相关;多孔膜的孔隙率高。     

丝素蛋白/壳聚糖复合支架材料的细胞相容性

背景:大量研究表明丝素蛋白、壳聚糖为天然高分子材料,具有良好的细胞生物相容性.目的:探讨丝素蛋白/壳聚糖复合支架材料与诱导的兔骨髓间充质干细胞的生物相容性.方法:将兔骨髓间充质干细胞分离培养、诱导后,与丝素蛋白/壳聚糖三维支架材料体外共培养,以材料的细胞毒性、细胞增殖活力、材料细胞黏附率及扫描电镜等检测评价材料的细胞相容性.结果与结论:经诱导后的骨髓间充质干细胞在支架材料上黏附、生长良好,保持正常的分裂增殖速度;随时间的增加,细胞黏附率增加,材料组较对照组黏附率强,差异有显著性意义(P<0.05).扫描电镜观察发现细胞接种48 h 后细胞生长良好,与支架黏附紧密,增殖分裂活跃.说明丝素蛋白/壳聚糖三维支架材料具有良好的细胞相容性.     

丝素蛋白/壳聚糖复合支架材料的细胞相容性

背景：大量研究表明丝素蛋白、壳聚糖为天然高分子材料,具有良好的细胞生物相容性。目的：探讨丝素蛋白/壳聚糖复合支架材料与诱导的兔骨髓间充质干细胞的生物相容性。方法：将兔骨髓间充质干细胞分离培养、诱导后,与丝素蛋白/壳聚糖三维支架材料体外共培养,以材料的细胞毒性、细胞增殖活力、材料细胞黏附率及扫描电镜等检测评价材料的细胞相容性。结果与结论：经诱导后的骨髓间充质干细胞在支架材料上黏附、生长良好,保持正常的分裂增殖速度;随时间的增加,细胞黏附率增加,材料组较对照组黏附率强,差异有显著性意义（P〈0.05）。扫描电镜观察发现细胞接种48h后细胞生长良好,与支架黏附紧密,增殖分裂活跃。说明丝素蛋白/壳聚糖三维支架材料具有良好的细胞相容性。     

聚乳酸/壳聚糖纤维复合支架的制备与性能

背景:聚乳酸/壳聚糖纤维复合支架材料既可提高支架的力学性能,又可中和聚乳酸的酸性降解产物,提高生物相容性,从而满足组织工程支架的要求.目的:制备用于组织工程的聚乳酸/壳聚糖纤维复合支架.方法:采用热致相分离法制备了聚乳酸/壳聚糖纤维复合支架.测定了复合支架的微观形貌、孔隙率、压缩模量、降解特性、蛋白质吸附特性.结果与结论:复合支架具有纳米微米共存的亚微观结构.在聚乳酸纳米纤维网络中引入壳聚糖纤维,有效地增强了复合支架的压缩模量和蛋白质吸附能力,复合支架压缩模量为纯聚乳酸纳米支架的3.75倍,蛋白质吸附能力比纯聚乳酸纳米支架提高了112%.体外降解实验表明复合支架降解液的pH值随时间的下降明显变缓.提示,在聚乳酸纳米纤维网络中引入壳聚糖纤维,可有效增强支架的压缩模量,提高蛋白质吸附能力,并可有效减缓聚乳酸降解过程中pH值的下降,克服酸性产物引发的无痛性炎症问题.     

骨髓间充质干细胞出现软骨细胞表型后与壳聚糖/胶原三维多孔支架的复合培养

背景：体外单层诱导骨髓问充质干细胞转化为软骨细胞后，但仍存在难以长期扩增培养，容易出现去极化的现象。 目的：观察体外诱导骨髓间充质干细胞出现软骨细胞表型后，在自制复合壳聚糖，胶原三维多孔支架上构建组织工程化软骨的特点。 设计、时间及地点：以细胞为对象的单一样本观察，于2006—12／2007—09在首都医科大学细胞与遗传实验室完成。 材料：1岁龄骨骼成熟的健康绵羊。雌雄不拘，体质量20～30kg。 方法：采用密度梯度离心法分离羊骨髓间充质干细胞，体外培养至第3代时，实验组以特定诱导液培养2周，以未经诱导培养的细胞为对照，两组均接种于自制的壳聚糖／胶原三维多孔支架中。 主要观察指标：在相差显微镜和扫描电镜下观察细胞形态、增殖和功能改变情况，Ⅱ型胶原免疫组织化学染色鉴定形成软骨组织的特征。 结果：壳聚糖/胶原接种细胞悬液后，细胞迅速扩散到支架孔隙内，分布均匀，不易脱落，有较好的亲水性和黏附性。实验组细胞在三维立体诱导培养环境中，一直成球状聚集生长，生长旺盛，2周时肉眼即可隐约看见支架孔隙内的细胞团块，4周时则更加明显，甚至向支架表面外向生长。组织学检查发现诱导分化后的细胞分泌大量的细胞外基质，Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性说明分泌的细胞外基质中含有软骨组织特有的Ⅱ型胶原，形成类似于正常软骨组织的组织工程化软骨。结论：在壳聚糖肢原三维立体诱导培养环境中，骨髓间充质干细胞能够很好的转化为软骨细胞，保持表型不变，继续增殖、代谢以及分泌细胞外基质，形成软骨组织。     

兔骨髓间充质干细胞/壳聚糖-胶原支架复合体构建软骨组织工程支架

背景:软骨组织工程的核心是利用少量的细胞经体外培养、扩增后,在一定环境下附着在三维多孔支架上,再将细胞/支架复合体移植到体内形成新的组织.目的:拟构建兔骨髓间充质干细胞/壳聚糖-胶原支架复合体,探讨该支架作为软骨组织工程支架的可行性.设计、时间及地点:细胞-支架学体外观察,于2008-03/2009-02在武警医学院生物化学教研室完成.材料:日本大耳白兔6只用于分离培养骨髓间充质干细胞.医用壳聚糖粉末为山东奥康生物科技有限公司产品.Ⅰ型胶原为Sigma公司产品.方法:取3%的壳聚糖和2%的胶原混合的醋酸溶液,倒入72孔板内,-20℃预冷冻10 h,冻干机冷冻抽干24 h制作成壳聚糖-胶原支架.取第3代兔骨髓间充质干细胞,以1×109L-1密度接种于支架内,构建细胞/支架复合体.主要观察指标:傅里叶红外光谱、扫描电镜、液体置换法测定支架的理化性质,观察三维培养后细胞在支架上的生长情况.结果:壳聚糖-胶原支架孔径为160～380 μm,平均为270 μm,孔相通性好,支架孔隙率为(86.00±5.12)%.傅里叶红外光谱仪测定数据表明复合支架组成物有典型的壳聚糖、胶原峰,未发现有聚乙二醇峰.细胞/支架共培养24,48,72 h后,骨髓间充质干细胞可渗入支架多孔结构内,并黏附在支架上成簇生长,部分细胞已与支架融合.结论:壳聚糖-胶原支架基本符合软骨组织工程支架要求,能够作为种子细胞的承载体.     

壳聚糖复合支架材料的生物学功能

壳聚糖无毒性,具有优良的生物相容性、生物可降解性、抑菌性、可修饰性及无毒和无抗原性,是理想的细胞外基质材料,可促进多种组织细胞的黏附和增殖。壳聚糖     

胶原/羟基磷灰石复合支架负载软骨细胞构建组织工程软骨

背景:新型复合软骨组织工程支架克服了传统支架的诸多不足,如组织相容性差、生物力学性能不足、降解过快、材料单一、难与关节软骨的分层结构相匹配等,为软骨组织工程的发展提供新的途径。目的:观察具有柱状分层结构的胶原/羟基磷灰石复合支架对软骨细胞的吸附作用,以及对软骨细胞生物学性状的影响,评价其作为软骨组织工程支架的可行性与价值。设计:开放性实验。单位:中山大学附属第三医院骨科,华南理工大学材料学院。材料:实验于2004-06/11在中山大学附属第三医院动物实验中心完成。选取2周龄普通级健康新西兰白兔1只,雄性,饲养环境温度20℃,湿度40%。方法:①在羟基磷灰石中加入少量的去离子水,分散后加入I型胶原溶液搅拌复合,并按一定比例加入碳二亚氨,调配形成不同比例的胶原/羟基磷灰石复合物,并逐层加入模具,最上层采用纯胶原,底层为纯羟基磷灰石。将制备好的柱状分层的胶原/羟基磷灰石复合材料冷冻干燥后,经环氧乙烷气体消毒后备用。②体外培养幼兔关节软骨细胞并扩增,吸附于多孔胶原/羟基磷灰石复合支架上三维立体培养,通过相差倒置显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响。主要观察指标:①胶原/羟基磷灰石多孔支架的形貌观察。②体外培养的软骨细胞生物学性状观察。③胶原/羟基磷灰石多孔支架材料与软骨细胞相容性的观察。结果:①胶原/羟基磷灰石多孔支架的形貌观察:胶原/羟基磷灰石为具有一定力学强度的柱状分层的三维多孔支架,最上层为纯胶原,底层为纯羟基磷灰石,中间为胶原与羟基磷灰石复合。扫描电镜可见支架内具有不规则的通孔结构,孔径较均匀,相互连通,平均孔径约为147μm。②体外培养的软骨细胞生物学性状观察:刚分离的软骨细胞为球形,活细胞率达95%。24h后细胞开始贴壁,逐渐伸展为三角或多角形,内含分泌颗粒。细胞保持单层生长,传代后增殖速度加快,4d铺满培养瓶。随着传代次数的增加,增殖速度开始减慢,当传到第6代时,细胞分裂能力明显下降,细胞变形明显,体积变大,梭形为主,边沿模糊,折光性弱,表现出细胞老化和向成纤维细胞反分化的趋势。③胶原/羟基磷灰石多孔支架材料与软骨细胞相容性的观察:多孔胶原/羟基磷灰石复合支架亲水性好,软骨细胞吸附于支架表面,增殖并逐渐顺孔隙迁徙至支架内部,在孔壁贴附良好,表型维持稳定,分泌胞外基质。结论:柱状分层结构的胶原/羟基磷灰石复合支架具有良好的细胞相容性,较单纯胶原力学性能更强,是比较理想的软骨组织工程支架材料。     

结合转化生长因子β1的肝素化胶原/壳聚糖支架复合脂肪干细胞修复免关节软骨缺损

背景:通过制各肝素化胶原/壳聚糖支架来提高与转化生长因子β1的结合率,将脂肪干细胞种植于该支架材料上后直接种植于体内,可避免体外诱导过程,缩短组织工程构建的时间.目的:探索结合有转化生长因子β1的肝索化胶原/壳聚糖支架与脂肪干细胞复合修复兔软骨缺损的可行性.设计、时间及地点:软骨组织工程体外和体内实验相结合的研究,于2007-09/2008-07在南京大学生命科学院和解放军南京军区南京总医院动物试验中心完成.材料:分离培养兔脂肪间充质干细胞,行体外扩增培养至第3代,达到一定数量后接种于结合有转化生长因子β1的肝素化胶原/壳聚糖支架上得到细胞支架复合物.方法:取30只新西兰大白兔制备兔膝全层软骨缺损模型.随机选取一侧植入细胞支架复合物(实验组),其中15只另一侧植入结合有转化生长因子β1的肝素化胶原/壳聚糖支架(单纯支架组),余15只另一侧不做任何处理,作为空白对照.主要观察指标:于12周取材,从大体和组织学方面观察软骨修复情况.结果:实验组缺损区大部分被修复,缺损区被软骨组织充填,组织学检查提示形成典型的透明样软骨结构.而单纯支架组多不完全充填,其本为纤维组织状物覆盖,组织学检查未见明显软骨修复.空白对照组无明显修复.结论:结合有转化生长因子β1的肝素化胶原/壳聚糖支架与脂肪干细胞复合能较好修复软骨缺损.