一种应用于应变场三维细胞培养的组织工程支架

我们从组织工程化组织构建的角度，提出了一种可用于应变场细胞三维培养的组织工程支架。采用表面化学和材料力学方法，探讨了支架的组成、结构、表面特性、力学性质及细胞相容性。利用生物医用聚乙烯醇（PVA）耐水泡沫，表面裱衬生物可降解聚乳酸羟基乙酸共聚物（PLGA）后，具有良好的表面特性和适宜的孔隙率，既能产生一定的弹性回缩，又具有良好的细胞相容性。结果表明，PVA耐水泡沫表面裱衬PLGA为组织工程研究应变对细胞三维培养的影响提供了一种良好的三维支架。     

磷酸盐粘结羟基磷灰石支架及其生物相容性研究

以羟基磷灰石为原料,镁、铝酸式磷酸盐为粘结剂,采用有机泡沫浸渍法制备骨组织工程羟基磷灰石多孔支架。扫描电镜(SEM)观察表明,高温煅烧的支架较好地复制了泡沫的三维结构孔隙特征,可满足组织工程对支架结构方面的要求。XRD分析表明,在1150℃下煅烧时间较短时,支架由HA和Ca7Mg2P6O24组成,煅烧时间较长时,支架由(Ca,Mg)3(PO4)2组成,没有发现CaO的衍射峰。体外细胞与支架复合培养研究表明,支架具有良好的生物相容性,并且表现出一定的降解性能。     

胶原复合梯度磷酸三钙负载软骨细胞的体外培养

目的 观察新型三维支架材料胶原复合梯度磷酸三钙在体外与软骨细胞的相容性和黏附性,评价其作为软骨组织工程支架的可行性.方法 取8周龄新两兰大白兔膝关节软骨,以酶消化法获得高纯度软骨细胞,培养3代后与三维支架材料胶原复合梯度磷酸三钙在体外复合培养.用倒置相差显微镜、HE染色、免疫组织化学及扫描电镜观察软骨细胞形态、Ⅱ型胶原表达及成软骨能力,同时观察支架材料与软骨细胞的相容性.结果 扫描电镜观察显示支架材料具有疏松多孔结构,孔隙结构规则,孔径100～150 μm,材料内部孔与孔之间贯通良好.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,可分泌细胞外基质.结论 胶原复合梯度磷酸三钙三维支架具有良好的细胞相容性.     

壳聚糖在软骨组织工程的应用

软骨组织工程的出现 ,为解决软骨修复这个临床难题提供了新的方案 ,然而目前软骨组织工程的热点在于寻找一种合适的生物载体材料。壳聚糖 (chitosan) ,一种人工合成的多聚糖材料 ,具有良好的生物相容性、可降解性和生物活性 ,可作为细胞三维生长支架 ,维持种子细胞新陈代谢和生长表型。本文将就壳聚糖的理化特性、生物活性和在软骨组织工程方面应用的状况及前景作一综述。     

新型脊髓纳米组织工程支架的组织相容性

背景：纳米技术可改善脊髓组织工程生物材料的性能。 目的：分析新型脊髓纳米组织工程支架的组织相容性。 方法：以胶原为原料制备纤维定向排列及非定向排列的纳米纤维膜,培养及鉴定SD大鼠脊髓源性神经干细胞。将两种纳米纤维膜与SD乳鼠脊髓源性神经干细胞共培养,以正常培养的神经干细胞为对照,通过MTT实验检测纳米纤维膜的细胞相容性;以扫描电镜检测细胞在纳米纤维膜表面的黏附及增殖情况;将纳米纤维膜植入SD大鼠体内,通过组织学检查确定其降解情况及组织相容性;通过免疫组织化学实验确定神经干细胞在体内的存活及移动情况。 结果与结论：两种纳米纤维膜表面的神经干细胞黏附及增殖情况良好,MTT实验结果表明纳米纤维膜的细胞相容性佳,电镜结果表明细胞在纳米纤维膜表面黏附良好,增殖情况佳;在体内纳米纤维膜降解情况良好,组织相容性佳;BrdU标定的神经干细胞在SD大鼠体内存活并移动情况良好。结果表明新型纳米组织工程支架具有良好的细胞及组织相容性。     

壳聚糖在软骨组织工程的应用

软骨组织工程的出现，为解决软骨修复这个临床难题提供了新的方案，然而目前软骨组织工程的热点在于寻找一种合适的生物载体材料。壳聚糖（chitosan)，一种人工合成的多聚糖材料，具有良好的生物相容性，可降解性和生物活性，可作为细胞三维生长支架，维持种子细胞新陈代谢和生长表型。本将就壳聚糖的理化特性，生物活性和在软骨组织工程方面应用的状况及前景作一综述。     

组织工程引导骨再生膜的体外构建

采用多孔的 PCL/ PL A共聚膜 ,对材料进行亲水性和细胞亲和性表面加工后 ,用作组织工程载体材料。通过将 5× 10 6 / ml成骨诱导 10 d的 MSCs与 PCL/ PL A共同培养 7d,扫描电镜观察细胞在材料中的生长状态。发现材料作为细胞生长的支持结构与细胞的相容性良好 ,细胞可以黏附在材料的表面和孔隙中。实验证明该材料具有良好的生物相容性 ,可以在体外与骨髓间质干细胞共同构建组织工程化的细胞 -材料复合物用于引导性骨再生。     

聚合物表面生物修饰对肌腱细胞黏附特性的影响

为了探讨增强肌腱细胞与聚合物材料黏附力学特性的措施 ,采用生物可降解聚合物—乳酸与羟基乙酸共聚物 85 / 15 ,制成透光的薄膜 ,在膜表面裱衬聚赖氨酸的基础上 ,表面裱衬细胞外基质 ( I型胶原蛋白、纤维粘连蛋白 ,以及相应的抗体 )和生长因子 (类胰岛素生长因子 1) ,接种转化人胚肌腱细胞后 ,利用微吸管实验技术测定转化人胚肌腱细胞与聚合物薄膜的黏附力。结果显示 :在聚合物薄膜表面裱衬纤维粘连蛋白或 I型胶原蛋白 ,可明显提高转化人胚肌腱细胞与聚合物薄膜的黏附力 ( P<0 .0 5 ) ,但若在此基础上进一步分别复合裱衬纤维粘连蛋白抗体或 I型胶原蛋白抗体 ,则引起转化人胚肌腱细胞与聚合物薄膜的黏附力明显下降 ( P<0 .0 5 ) ;肌腱细胞对聚合物薄膜的黏附力与细胞外基质蛋白 (纤维粘连蛋白或 I型胶原蛋白 )的裱衬浓度有很好的依赖性 ;I型胶原蛋白和纤维粘连蛋白介导转化人胚肌腱细胞与聚合物薄膜的特异性黏附作用 ;二者复合裱衬浓度达到一定比例时 ,可产生协同作用 ,增强黏附效果 ;这种特异性黏附作用可被相应的抗体分子所抑制 ;生长因子对转化人胚肌腱细胞有明显的促黏附作用。提示 ,材料表面生物修饰可促进转化人胚肌腱细胞与聚合物的黏附作用 ,这对构建组织工程化肌腱具有重要的指导意义     

三维多孔支架材料PLLA/n-HA的体外生物相容性研究

目的：研究三维多孔支架材料聚乳酸/纳米羟基磷灰石(PLLA/n-HA)的体外生物相容性,探讨其作为细胞培养材料和骨组织工程支架的可行性。方法将大鼠成骨细胞接种于PLLA/n-HA复合支架上,体外共同培养后,CCK-8法检测大鼠成骨细胞增殖活性,荧光倒置显微镜、扫描电子显微镜下观察PLLA/n-HA复合支架材料表面和孔隙内细胞粘附情况。结果 CCK-8法检测显示实验组复合支架材料上细胞的增殖与空白对照组的差异无统计学意义（P>0.05）;电镜观察到细胞在复合支架材料表面和孔隙内大量黏附、生长,并且随着共培养时间的增加,材料表面的细胞数量呈几何级增长。结论三维多孔支架材料PLLA/n-HA的生物相容性较好,可望成为一种性能良好的骨组织工程支架材料。     

多孔HA/PU复合支架材料生物相容性的评估

进行了三维多孔立体结构的纳米羟基磷灰石/聚氨酯(HA/PU)复合支架材料体外细胞培养和体内肌肉埋植实验研究,评估材料的生物相容性。实验选用SD大鼠的骨髓基质干细胞(BMSCs)和健康的SD雌性大鼠,进行细胞相容性、形态学观察和组织学切片分析。HA/PU支架材料的多孔性为细胞的生长提供了良好的微环境,细胞在内部贴壁爬行、增殖并分化,细胞毒性为零级,材料与周围组织有良好的结合,降解的空间有结缔组织纤维长入。实验表明,HA/PU复合支架材料具有良好的细胞亲和性和组织学相容性,可作为一类新型组织工程支架材料。     

大鼠脂肪源性干细胞与三维打印明胶支架的相容性

目的通过观察大鼠脂肪源性干细胞(ADSCs)与三维打印(3DP)及戊二醛交联的明胶支架的相容性,筛选出最适合细胞生长的支架孔径,为进一步构建组织工程化组织或器官提供实验依据。方法采用酶消化法分离提取大鼠ADSCs,并用流式细胞术和多向诱导分化的方法进行鉴定;然后与不同孔径的3DP明胶支架复合培养,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察其超微结构,细胞活力分析仪检测其存活率;用MTT法检测二维(2D)与三维(3D)培养对ADSCs细胞活力的影响。结果获得的ADSCs具有多向分化潜能,具备干细胞的基本特征。接种ADSCs到3DP明胶支架后,扫描电子显微镜可看到细胞呈椭圆形或纺锤形,区别于传统二维培养的梭形形态;透射电子显微镜可看到细胞在支架空隙内散在分布,细胞核、细胞器等结构清晰,表明其与支架的相容性良好;90μm孔径的支架细胞存活率最高;3D培养的方法更有利于维持ADSCs的活力。结论 ADSCs与3DP明胶支架的相容性良好,90μm孔径的支架最适合ADSCs的生长。     

Fabrication and characterization of chitosan/OGP coated porous poly(ε-caprolactone) scaffold for bone tissue engineering

As one of the stimulators on bone formation, osteogenic growth peptide (OGP) improves both proliferation and differentiation of the bone cells in vitro and in vivo. The aim of this work was the preparation of three dimensional porous poly(ε-caprolactone) (PCL) scaffold with high porosity, well interpore connectivity, and then its surface was modified by using chitosan (CS)/OGP coating for application in bone regeneration. In present study, the properties of porous PCL and CS/OGP coated PCL scaffold, including the microstructure, water absorption, porosity, hydrophilicity, mechanical properties, and biocompatibility in vitro were investigated. Results showed that the PCL and CS/OGP-PCL scaffold with an interconnected network structure have a porosity of more than 91.5, 80.8%, respectively. The CS/OGP-PCL scaffold exhibited better hydrophilicity and mechanical properties than that of uncoated PCL scaffold. Moreover, the results of cell culture test showed that CS/OGP coating could stimulate the proliferation and growth of osteoblast cells on CS/OGP-PCL scaffold. These finding suggested that the surface modification could be a effective method on enhancing cell adhesion to synthetic polymer-based scaffolds in tissue engineering application and the developed porous CS/OGP-PCL scaffold should be considered as alternative biomaterials for bone regeneration.     

组织工程肌腱研究进展

肌腱组织工程是组织工程中开展较早的研究领域之一[1] 。经过几十年有关肌腱替代物以及十余年肌腱组织工程的研究 ,取得了一些突破性进展。但由于肌腱解剖结构和功能要求的特殊性 ,特别是常见的人体手部肌腱损伤的修复 ,至今仍是临床工作和组织工程研究的难点之一。主要存在以下几个方面的问题 :肌腱组织工程种子细胞的来源 ;同种异体肌腱细胞的免疫学反应 ;特殊力学强度和降解性能支架材料的制备和筛选 ;细胞与支架材料之间相互作用关系及细胞—材料复合体与周围组织相互关系的问题等等。现对上述问题的研究进展作一综述。1　肌腱组织工程…     

Fabrication and characterization of hydrophilic poly(lactic-co-glycolic acid)/poly(vinyl alcohol) blend cell scaffolds by melt-molding particulate-leaching method

Porous PLGA/PVA scaffolds were fabricated by blending poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) with polyvinyl alcohol (PVA) to improve the hydrophilicity and cell compatibility of the scaffolds for tissue engineering applications. PLGA/PVA blend scaffolds with different PVA compositions up to 20wt% were fabricated by a melt-molding particulate-leaching method (non-solvent method). The prepared scaffolds were investigated by scanning electron microscopy (SEM), mercury intrusion porosimetry, the measurements of water contact angles and bi-axial tensile strengths, etc. for their surface and bulk characterizations. The scaffolds exhibited highly porous and open-cellular pore structures with almost same surface and interior porosities (pore size, 200-300 microm; porosity, about 90%). The PLGA/PVA blend scaffolds with PVA compositions more than 5% were easily wetted in cell culture medium without any prewetting treatments, which is highly desirable for tissue engineering applications. In vitro cell compatibility of the control hydrophobic PLGA and hydrophilized PLGA/PVA (5wt%) blend scaffolds was compared by the culture of human chondrocytes in the scaffolds and the following analyses by MTT assay and SEM observation. It was observed that the PLGA/PVA blend scaffold had better cell adhesion and growth than the control PLGA scaffold. For in vivo evaluation of tissue compatibility, the scaffolds were implanted into the skull defects of rabbits. The results were evaluated by histology examinations. The PLGA/PVA (5wt%) blend scaffold showed better bone ingrowth into the scaffold and new bone formation inside the scaffold than the PLGA scaffold. It seems that 5% addition of PVA to PLGA to fabricate PLGA/PVA blend scaffolds is enough for improving the hydrophilicity and cell compatibility of the scaffolds.     

嗅鞘细胞/细胞外基质夹层支架的制备和形态学观察

目的研究嗅粘膜嗅鞘细胞在细胞外基质夹层支架内的生长特性,为治疗神经系统损伤寻找新的移植供体。方法嗅鞘细胞/细胞外基质夹层支架由四层毯状细胞外基质支架和三层嗅粘膜嗅鞘细胞相间叠加构成。纤维蛋白原、层粘连蛋白和纤粘连蛋白按一定比例混合后,在新鲜大鼠血浆促凝作用下,构建单层毯状细胞外基质支架,在支架表面种植嗅粘膜来源的嗅鞘细胞。于倒置显微镜下观察嗅鞘细胞在支架上/内的生长过程,培养3d后,在细胞表面再次滴加上述细胞外基质混合胶以构建第二层毯状支架,依次重复两次。夹层支架制成组织切片和超薄切片后,用光镜和电镜观察和分析夹层支架的内部结构以及嗅鞘细胞在支架内的生长情况。结果由顶层至底层,支架内的嗅鞘细胞数量逐渐增多,细胞突起逐渐延长,细胞内分泌颗粒逐渐增多及其电子密度逐渐增高;细胞可在支架之间迁移,其水平排列方向具有一致性;嗅鞘细胞的细胞膜可与支架紧密粘附,支架内局部区域出现组织间隙。结论嗅粘膜嗅鞘细胞可在细胞外基质夹层支架内正常增殖和分化,细胞与支架具有良好的组织相容性。该夹层支架可作为嗅鞘细胞三维生长的载体,用于移植治疗神经损伤。     

蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物复合编织支架的力学性能及细胞相容性

背景：与通常的合成纤维相比,蚕丝力学性能好,又具有一定的延展性,是制作组织工程韧带/肌腱的良好支架材料,但蚕丝丝素纤维降解速度缓慢,难以与组织再生速率相匹配。 目的：分析蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物编织绳状支架的力学性能及其与骨髓间充质干细胞体外共培养的细胞相容性。 方法：通过捻拧编织蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物细丝混合支架,并以纤维连接蛋白作表面修饰,检测支架的力学性能。将兔骨髓间充质干细胞种植在蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物细丝混合支架上进行体外共培养,观察细胞与支架复合生长、基质形成,以及细胞与支架结合的情况。 结果与结论：蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物混合编织支架呈乳白色,质地均匀,韧性强,为螺旋上升的绳索状,直径为2.3 mm。支架材料的最大负荷、拉伸强度、断点伸长率、弹性模量分别为(315.06±30.77) N、(75.83±7.46) MPa、(61.39±7.26)%、(213.58±23.45) MPa。扫描电镜观察显示,骨髓间充质干细胞贴附于支架表面生长,增殖良好,细胞大多呈梭形,伸出伪足匍匐于材料的表面,形态较佳,伸展良好,呈立体状生长,并分泌基质。表明蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物编织绳状支架具有良好的机械性能及细胞相容性。     

通过骨支架的数字化建模分析其力学性能与内部流场分布

目的研究不同骨支架结构的力学性能与内部流场分布,为模型结构的优劣提供直观上的比较和评判,为骨支架结构设计提供有效的指导方法。方法利用Pro/Engineer和MIMICS等软件重建自然结构骨支架、编织状骨支架和球形孔骨支架,并通过有限元方法分析3种支架的有效弹性模量、应力分布和三维灌注培养下支架内部流场分布。结果采用相同材料设计得到的自然结构骨支架表现出更小的有效弹性模量;当3种支架受到相同压力时,自然结构骨支架内部应力峰值更小且应力分布更均匀;初始流速和流体黏度相同时,自然结构骨支架表现出更小的内部流速、壁面剪切应力和壁面压力。结论自然结构骨支架模型具有相对较好的生物力学性能,在3种骨支架中最适合用于骨组织工程中骨支架结构选型。     

Engineering three-dimensional macroporous hydroxyethyl methacrylate-alginate-gelatin cryogel for growth and proliferation of lung epithelial cells

Three-dimensional (3D) growth of cell is of particular interest in the field of tissue engineering and regenerative medicine. Scaffolds used for this purpose are often tailor-made to mimic the microenvironment and the extracellular matrix of the tissue with defined role such as to provide appropriate structural, chemical, and mechanical support. The aim of the study was to design the macroporous matrix with potential in the field of tissue engineering especially for lung muscle regeneration. Blend of hydroxyethyl methacrylate-alginate-gelatin (HAG) cryogel scaffold was synthesized using cryogelation technique and this polymer material combination is being reported first time. The rheology study showed the elastic property of the material in wet state with no variation in storage modulus (G′), loss modulus (G″), and phase angle upon temperature variation. The microcomputer tomography (micro-CT) analysis confirmed the homogenous polymer structure with average pore diameter of 84?μm. Scaffold synthesized using polymer combinations which is mixture of polysaccharide (alginate) and protein (gelatin) provides supportive environment for human lung epithelial cell proliferation confirmed by cytoskeletal stain phalloidin and nuclei staining 4′,6-diamidino-2-phenylindole checked for over three?weeks. The in vivo biocompatibility was further performed which showed integration of scaffold to the surrounding tissue with ability to recruit cells. However, at first week, small amount of infiltrating mast cells were found which subsequently diminished in following weeks. Immunohistochemistry for dendritic cells confirmed in vivo biocompatible nature of the HAG scaffold. The mechanical strength, stiffness, elastic measurements, in vivo compatibility, and in vitro lung cell proliferation show the potentiality of HAG materials for lung tissue engineering.     

Biological characterization of woven fabric using two- and three-dimensional cell cultures

The integration and long-term functional retention of tissue implants are both strongly linked to the implant material characteristics. As a first approach, the cytocompatibility and bioactivity of such materials are evaluated using in vitro-based cell culture models. Typically, in vitro bioactivity is assessed by seeding single cells onto the test material to evaluate certain parameters such as cell adhesion, survival, proliferation, and functional differentiation. Probably, due to the reduction from three dimensional (3D) toward the two dimensional (2D) situation the data obtained from 2D culture models falls short of predicting the in vivo behavior of the biomaterial in question. In this study, a three dimensional (3D) in vitro cell culture model was applied to evaluate the bioactivity of well characterized fiber-based scaffolds using scaffold colonization as a bioactivity indicator. Cell behavior in this culture model was evaluated against a classical comparable, 2D cell culture system using polyethylene terephthalat and polyamide 6.6 fabrics. By using the 3D culture model, however, differences in cell population performance as a function of fiber diameter and mesh angle were evident. The use of 3D cell culture model clearly outperformed typical cell culture setup as means to evaluate cell population-scaffold interaction.     

碳纤维-聚乳酸-聚乙二醇复合支架的制备及性能检测

背景：长期实验发现聚乳酸-聚乙二醇支架的力学性能及细胞相容性能较差,因此多数研究向支架中加入其他材料,以提高其生物活性及力学性能。 目的：制备改性碳纤维-聚乳酸-聚乙二醇支架,并检测其性能。 方法：采用溶液潘注/粒子沥滤法制备改性碳纤维-聚乳酸-聚乙二醇复合支架。对比改性碳纤维-聚乳酸-聚乙二醇复合支架与聚乳酸-聚乙二醇支架的超微结构、孔隙率、吸水性、降解率及力学性能。将改性碳纤维-聚乳酸-聚乙二醇复合支架与聚乳酸-聚乙二醇支架分别与SD大鼠成骨细胞共培养,12 h后采用沉淀法检测细胞黏附率;培养1,3,5,7,9 d后,采用 MTT 法检测细胞增殖。 结果与结论：聚乳酸-聚乙二醇支架材料表面孔结构分布均匀,孔径为(404.0±10.5) µm;改性碳纤维-聚乳酸-聚乙二醇支架碳纤维表面见大量纵向沟槽,表面孔结构分布均匀,孔径为(433.0±3.0) µm,两组支架孔径比较差异有显著性意义(P < 0.05)。改性碳纤维-聚乳酸-聚乙二醇支架的孔隙率、吸水性、弹性模量和抗压强度、降解率、细胞黏附率与增殖率均高于聚乳酸-聚乙二醇支架(P < 0.05)。表明改性碳纤维的加入改善了聚乳酸-聚乙二醇复合支架的力学性能及细胞相容性。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