自组装多肽构建神经组织工程支架材料的研究进展

神经组织工程是利用组织工程支架材料、种子细胞等工程学技术重建神经以治疗神经系统损伤与疾病,恢复病变或损伤神经的解剖结构与功能.神经组织工程支架能诱导轴突再生.减少或隔离局部胶质瘢痕形成,帮助重建轴突与靶细胞之间的连接.自组装多肽是构建神经组织工程支架的优秀材料,也是目前研究的热点.对自组装多肽构建神经组织工程支架的研究现状进行综述,并提出面临问题及今后的研究方向.     

多肽自组装支架材料的研究进展

多肽自组装构建神经组织工程支架材料用以恢复神经组织的解剖结构,为中枢神经系统损伤提供一种可行的治疗方法,对多肽自组装支架材料的研究现状进行综述。     

组织工程神经支架材料的临床应用

背景：神经损伤后没有自我修复的能力,因此,神经组织工程支架材料应用于神经修复、促进神经再生成为研究的热点。 目的：分析目前常用的神经组织工程支架材料的应用范围及效果。 方法：分别对胶原、壳聚糖、凝胶以及透明质酸与人工合成材料形成的聚合物用于神经损伤修复进行动物模型分析,应用免疫染色、生化检测等方法观察评估再生神经的结构和生理功能,确定不同神经组织工程支架材料的应用效果。 结果与结论：神经组织工程支架材料胶原、壳聚糖、凝胶、透明质酸以及人工合成材料均可以通过不同的方式用于损伤神经的再生修复,既可以联合细胞进行生物聚合,也可以联合神经片段移植形成损伤神经桥状联接导管,应用于动物模型实验均显示较好的治疗效果。     

神经组织工程技术治疗脊髓损伤的研究进展

严重的脊髓损伤(SCI)通常会引起损伤节段以下肢体感觉和运动丧失。作为目前难以治疗的疾病,SCI困扰着许多的患者。然而,神经组织工程技术为解决这一困境提供了许多新的治疗策略。与其他组织工程一样,神经组织工程也涉及到种子细胞、神经生长活性因子和生物支架材料三个方面。本文将就这三方面的最新研究进展逐一阐述,并着重介绍应用干细胞源性神经网络--外源性神经元中继器移植策略治疗脊髓损伤的研究工作,希望可以提供较为全面的神经组织工程技术治疗脊髓损伤研究概述。     

自组装多肽纳米纤维支架的结构特点及应用优势

背景：3D自组装肽纳米纤维凝胶支架能很好模拟体内的微环境,提供一种能促进细胞生长、改善细胞功能、具有合理构成细胞外基质的结构模式。 目的：综述自组装多肽纳米纤维支架的基础研究及其在神经组织工程中的研究现状。 方法：检索2000至2013年PubMed数据库、维普数据库有关自组装多肽纳米纤维支架研究进展的文献,关键词为“自组装多肽,纳米纤维支架,神经组织工程,神经干细胞;self-assembling peptide,nanofiber scaffold,RADA16,Nerve tissue engineering,Neural stem cell”。 结果与结论：自组装多肽纳米纤维支架作为新型组织工程支架材料不仅解决了材料与细胞相容性差的问题,而且在维持材料的三维特性、促进细胞活性、模仿细胞外基质等方面均优于其他支架材料,是一种理想的组织工程材料,为神经损伤修复研究提供了新的方法。但自组装多肽领域内仍面临一些挑战,短期的问题包括自组装多肽与新型生物高分子的整合,以及与相对成熟传统移植物的整合;长期问题涉及如何更好地应对体内免疫系统,如何对细胞内的靶点进行治疗,以及如何预测未来高整合支架的发展方向等。     

生物支架材料在神经损伤修复与再生中应用的研究进展

神经损伤修复与再生是当前的医学研究难题之一,而生物支架材料在神经组织工程的研究应用越来越广泛。生物支架材料分为天然材料和合成材料两大类。天然材料一般无免疫排斥反应,但其结构不能根据需要而进行修饰;合成材料一般有可以控制生物降解率、机械强度、空间结构等特性。天然材料包括细胞外基质组分、海藻酸盐、多聚糖类聚合物、天然蛋白质、脱细胞神经支架等。生物支架材料的种类很多,它们具备的共同特征是:①适中的生物降解速率且降解产物无不良反应;②良好的生物相容性;③既有一定的强度维持材料完整性,又有较好的弹性,避免拉伤神经组织;④具有神经生长所需的空间结构。本文拟就生物支架材料在神经损伤修复与再生相关研究中应用的进展予以综述,以供广大再生医学研究人员参考。     

组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用

背景：近年来,随着基础研究的发展,许多新方法、新策略已经开始用于脊髓损伤修复,其中组织工程学的发展开辟了一条新的途径,利用组织工程学的方法治疗脊髓损伤已逐渐成为当前新的研究热点。 目的：探讨组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用的研究进展。 方法：检索SCI数据库2002/2011有关组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用的文献,检索词为“组织工程(tissue engineering);脊髓损伤(spinal cord injury);支架材料(scaffold material);胶原(collagen);壳聚糖(chitosan);藻酸盐凝胶(alginate hydrogel);纤维蛋白凝胶(fibrin glue);聚羟基丁酸酯(poly-b-hydroxybutyrate);琼脂糖凝胶(agarose);聚乳酸(poly lactic acid);合成水凝胶(synthetic hydrogels);聚乙二醇(polyethylene glycol)”,对组织工程支架材料修复脊髓损伤的临床及基础文献进行深入分析。 结果与结论：组织工程支架是组织工程修复脊髓损伤研究的重点内容。组织工程支架的材料包括天然材料和人工合成材料,天然材料具有良好的细胞和组织相容性,人工合成的聚合物支架在结构形状、机械强度及规模化生产方面均具有很大的优势。近年来,组织工程支架材料在脊髓损伤中的应用有了很大发展,相继出现了新型支架材料。     

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。     

组织工程半月板支架材料研究进展

组织工程半月板为临床严重的半月板损伤提供了一种新的治疗手段,而半月板支架材料是组织工程半月板的基本要素,也是近年来组织工程半月板研究的热点领域。近年来组织工程半月板支架材料无论是天然生物材料还是合成高聚物材料的研究都取得了可喜的进展。目前胶原半月板移植物(collagen meniscus implant,CMI)已经开始应用于临床。制成的水凝胶支架材料由于含水量高,结构与体内细胞外基质类似,生物相容性好,还为临床微创手术提供可能,因此在近年来成为研究热点。同时,综合各种支架材料优点的生物复合材料更是组织工程半月板支架材料研究的重点。本文通过广泛查阅近年有关组织工程半月板研究的文献并从支架材料的角度进行综述,为组织工程半月板研究提供参考。     

静电纺丝在神经修复中的研究进展

随着近年来神经损伤患者人数不断上升,神经修复在神经组织工程中占据越来越重要的地位。静电纺丝作为一种新型细胞支架制备方式,能够连续不断地产生纳米级纤维,被广泛用于神经组织工程中。该文从纺丝材料以及纺丝结构等方面阐述了静电纺丝在神经修复中的研究进展。     

丝素蛋白材料在组织工程中的新进展

背景：丝素蛋白支架已被建议运用在组织工程骨和软骨重建、肌腱重建、血管重建,神经重建以及膀胱重建等各方面。 目的：总结丝素蛋白作为支架在生物材料和组织工程领域的应用与发展。 方法：由第一作者应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊数据库2000年1月至2011年11月有关丝素蛋白支架制备工艺,丝素蛋白支架修饰方法及丝素蛋白在组织工程中的应用等方面的文献。 结果与结论：丝素蛋白具有机械强度高、生物降解性慢、生物相容性良好、制备工艺多样等特点,支持多种细胞黏附、分化和生长,可应用于人工韧带、血管、骨、神经组织等方面。近期以丝素蛋白支架作为载体,通过多种方式添加各种生物制剂,比如各种生长因子和细胞因子,进一步扩大丝素蛋白在组织工程中的应用范围。     

Electrospun poly(epsilon-caprolactone)/gelatin nanofibrous scaffolds for nerve tissue engineering

Nerve tissue engineering is one of the most promising methods to restore nerve systems in human health care. Scaffold design has pivotal role in nerve tissue engineering. Polymer blending is one of the most effective methods for providing new, desirable biocomposites for tissue-engineering applications. Random and aligned PCL/gelatin biocomposite scaffolds were fabricated by varying the ratios of PCL and gelatin concentrations. Chemical and mechanical properties of PCL/gelatin nanofibrous scaffolds were measured by FTIR, porometry, contact angle and tensile measurements, while the in vitro biodegradability of the different nanofibrous scaffolds were evaluated too. PCL/gelatin 70:30 nanofiber was found to exhibit the most balanced properties to meet all the required specifications for nerve tissue and was used for in vitro culture of nerve stem cells (C17.2 cells). MTS assay and SEM results showed that the biocomposite of PCL/gelatin 70:30 nanofibrous scaffolds enhanced the nerve differentiation and proliferation compared to PCL nanofibrous scaffolds and acted as a positive cue to support neurite outgrowth. It was found that the direction of nerve cell elongation and neurite outgrowth on aligned nanofibrous scaffolds is parallel to the direction of fibers. PCL/gelatin 70:30 nanofibrous scaffolds proved to be a promising biomaterial suitable for nerve regeneration.     

组织工程神经支架的研究进展

周围神经损伤在临床上非常多见,周围神经损伤给患者带来了高致残率,并给社会及患者家庭带来了巨大的经济负担.这些都使得周围神经损伤成为全球所面临的严峻的健康问题之一.目前,随着神经组织工程的发展,为临床上神经缺损的修复带来了新的希望.神经支架在修复神经缺损方面具有重要作用,可为神经细胞提供暂时的支持、黏附、生长环境,促进神...     

组织工程神经支架的研究进展

周围神经损伤在临床上非常多见,周围神经损伤给患者带来了高致残率,并给社会及患者家庭带来了巨大的经济负担.这些都使得周围神经损伤成为全球所面临的严峻的健康问题之一.目前,随着神经组织工程的发展,为临床上神经缺损的修复带来了新的希望.神经支架在修复神经缺损方面具有重要作用,可为神经细胞提供暂时的支持、黏附、生长环境,促进神经缺损的修复.就神经支架的分类、特性、应用及存在的问题和发展趋势作一综述.     

Anisotropic scaffolds facilitate enhanced neurite extension in vitro

Tissue engineering (TE) techniques to enhance nerve regeneration following nerve damage have had limited success in matching the performance of autografts across short nerve gaps (< 10 mm). For regeneration over longer nerve gaps, TE techniques have been less successful than autografts. Most engineered scaffolds do not present directional cues to the regenerating nerves. In our efforts to design a TE scaffold to replace the autograft, we hypothesize that anisotropic hydrogel scaffolds with gradients of a growth-promoting glycoprotein, laminin-1 (LN-1), may promote directional neurite extension and enhance regeneration. In this study we report the engineering of three-dimensional (3D) agarose scaffolds with photoimmobilized gradients of LN-1 of differing slopes. Dorsal root ganglia (DRG) from chicken embryos were cultured in the agarose scaffolds and their neurite extension rate was determined. DRG neurite extension rates were significantly higher in the anisotropic scaffolds, with a maximal growth rate in an anisotropic scaffold twice that of the maximal growth rate in isotropic scaffolds of LN-1. We suggest that these anisotropic scaffolds, presenting an optimal gradient of LN-1, may significantly impact nerve regeneration. Such anisotropic scaffolds may represent a new generation of tissue engineered materials with built-in directional cues for guided tissue or nerve regeneration.     

Porous chitosan tubular scaffolds with knitted outer wall and controllable inner structure for nerve tissue engineering

In this study, a novel method was developed to create porous tubular scaffolds with desirable mechanical properties and controllable inner structure from chitosan, for nerve tissue engineering. Chitosan fiber-based yarns were first used to create porous hollow tubes, which served as the outer wall of the scaffolds, through an industrial knitting process. Then, an innovative molding technique was developed and used to produce inner matrices with multiple axially oriented macrochannels and radially interconnected micropores. Acupuncture needles were used as mandrels during molding to improve the safety and controllability of the process. In vitro characterization demonstrated that the scaffolds possessed suitable mechanical strength, porosity, swelling, and biodegradability for applications in nerve tissue engineering. In vitro cell culture experiments showed that differentiated Neuro-2a cells grew along the oriented macrochannels and the interconnected micropores were beneficial for nutrient diffusion and cell ingrowth to the scaffold's interior. Collectively, the well-defined architectural features in addition to the desirable mechanical and biological properties of the scaffolds make them promising for nerve tissue engineering.     

Aligned and random nanofibrous substrate for the in vitro culture of Schwann cells for neural tissue engineering

The current challenge in peripheral nerve tissue engineering is to produce an implantable scaffold capable of bridging long nerve gaps that will produce results similar to autograft without requiring the harvest of autologous donor tissue. Aligned and random polycaprolactone/gelatin (PCL/gelatin) nanofibrous scaffolds were fabricated for the in vitro culture of Schwann cells that assist in directing the growth of regenerating axons in nerve tissue engineering. The average fiber diameter attained by electrospinning of polymer blend (PCL/gelatin) ranged from 232 ± 194 to 160 ± 86 nm with high porosity (90%). Blending PCL with gelatin resulted in increased hydrophilicity of nanofibrous scaffolds and yielded better mechanical properties, approaching those of PCL nanofibers. The biocompatibility of fabricated nanofibers was assessed for culturing and proliferation of Schwann cells by MTS assay. The results of the MTS assay and scanning electron microscopy confirmed that aligned and random PCL/gelatin nanofibrous scaffolds are suitable substrates for Schwann cell growth as compared to PCL nanofibrous scaffolds for neural tissue engineering.