脂肪干细胞在骨组织工程的研究进展

脂肪干细胞是一类存在于脂肪组织中,能够自我更新、具有多向分化潜能的成体干细胞,在一定的条件下可以分化成许多有特定功能的细胞系,具有一般干细胞的特点,可作为多种组织工程的种子细胞。本文主要介绍脂肪干细胞的生物学特性以及在骨组织工程领域中的研究进展。     

Ⅰ型胶原支架材料与人脂肪干细胞体外生物相容性研究

目的 观察人脂肪干细胞与I型胶原支架材料的生物相容性,为脂肪组织工程选择适宜的种子细胞载体.方法 将人脂肪干细胞与Ⅰ型胶原支架体外培养复合,采用倒置相差显微镜和扫描电镜,观察细胞在支架上黏附、生长及增殖情况并计算细胞黏附率,XTT比色法检测细胞增殖率.结果 脂肪干细胞能良好的在支架上黏附、生长和增殖.结论 Ⅰ型胶原支架材料具有良好的细胞相容性,可作为脂肪组织工程的种子细胞载体.     

新型骨组织工程支架材料β-TCP/CPPF/PLLA的性能观察

目的:研究新型骨组织工程支架材料β-TCP/CP-PF/PLLA的降解性能及生物相容性.方法:将试样真空干燥至恒重后放入盛有人工降解液的试管中,在37℃下密闭降解,用扫描电镜观察材料的微观结构.将骨髓基质细胞(BM-SCs)与材料复合构建人工骨,在体外培养3,7 d后,扫描电镜观察骨髓基质细胞在材料上的附着及生长情况.结果:降解后的材料仍然具有三维网状的立体结构,扫描电镜(SEM)见在材料表面及内部有大量细胞正常生长.结论:β-TCP/CP-PF/PLLA骨组织工程支架复合材料具有合理的微孔直径、较高的孔隙率,良好的降解性及生物相容性,基本满足骨组织工程的要求.     

壳聚糖与Ⅰ型胶原制备组织工程复合支架材料的扫描电镜研究

【目的】通过扫描电镜观察壳聚糖和Ⅰ型胶原在不同温度下以不同比例制备成冻干状组织工程复合支架材料的微观结构，以获得最佳浓度、比例、温度匹配组合，制备理想的组织工程复合支架材料。【方法】在-5℃、-20℃和-80℃将不同浓度的壳聚糖、Ⅰ型胶原以及它们不同比例的混合液冷冻12h后冻干24h．扫描电镜观察不同材料表面和内部的微观结构，并计算其平均孔径和孔隙率。【结果】壳聚糖、Ⅰ型胶原以及它们的混合液冻干后都形成白色海绵状固体，冷冻温度越低冻干后材料的孔径越小，孔隙率越低；材料的浓度越高冻干后孔径越小，孔隙率越低；壳聚糖-Ⅰ型胶原混合液中壳聚糖含量越高，材料冻干后孔径越小，孔隙率越低。【结论】壳聚糖-Ⅰ型胶原复合支架的孔径和溶液浓度、二者配比以及冻干前的冷冻温度密切相关。     

壳聚糖/Ⅰ型胶原复合支架材料的制备及其性能的研究

目的：探讨壳聚糖／Ⅰ型胶原复合物作为软骨组织工程支架材料的物理性能和生物学特性。方法：将壳聚糖溶液与Ⅰ型胶原溶液混合,梯度冷冻后通过冷冻干燥法制备成复合支架。以纯壳聚糖支架材料作为对照。扫描电镜检测支架材料的形貌,检测支架材料的孔径、孔隙率和吸水率。酶消化法培养滑膜细胞,将第3代滑膜细胞接种于支架材料中,检测滑膜细胞在支架材料中的粘附情况,并通过噻唑蓝（MTT）法检测支架材料对滑膜细胞增殖的影响。结果：制备的支架材料呈孔隙分布均匀的海绵状。支架材料的平均孔径为（119．32±38．67）μm,孔隙率为（91．40±1．41）％,吸水率为（69．10±5．61）水g／支架于重g。滑膜细胞在壳聚糖／Ⅰ型胶原支架材料中的粘附率为98．73％,并且该支架材料对滑膜细胞的增殖具有明显促进作用。结论：壳聚糖／Ⅰ型胶原支架材料可作为细胞载体应用于软骨组织工程。     

Ⅰ型胶原物理涂层新型多孔硫酸钙支架对兔桡骨缺损修复的影响

目的 研究Ⅰ型胶原物理涂层新型多孔硫酸钙支架对其成骨效能的影响. 方法 选用27只新西兰大白兔,制成54侧双前肢15 mm的桡骨骨缺损模型,随机分为三组:A组植人新型多孔硫酸钙支架、B组植入Ⅰ型胶原物理涂层的新型多孔硫酸钙支架、C组植入自体骨.在术后4、8、12周处死动物,进行大体观察、X线检查、X线片的计算机图像分析、骨密度检测、组织学检测、组织切片的计算机图像分析、生物力学检测并对以上结果进行统计学分析. 结果 术后12周各组骨缺损有不同程度的愈合,由x线检查、骨密度检测、组织切片显示在各时相点骨缺损的修复B组优于A组,但较C组差.术后12周时生物力学检测显示B组三点弯曲最大应力值大于A组,但小于C组. 结论 Ⅰ型胶原物理涂层新型多孔硫酸钙支架能增强其成骨效能.     

I 型胶原支架材料与人脂肪干细胞体外生物相容性研究

目的观察人脂肪干细胞与I型胶原支架材料的生物相容性,为脂肪组织工程选择适宜的种子细胞载体。方法将人脂肪干细胞与I型胶原支架体外培养复合,采用倒置相差显微镜和扫描电镜,观察细胞在支架上黏附、生长及增殖情况并计算细胞黏附率,XTT比色法检测细胞增殖率。结果脂肪干细胞能良好的在支架上黏附、生长和增殖。结论I型胶原支架材料具有良好的细胞相容性,可作为脂肪组织工程的种子细胞载体。     

人鼠同源Ⅰ型胶原siRNA对TGF-β1诱导Ⅰ型胶原表达的抑制效应

目的 观察人鼠同源Ⅰ型胶原siRNA抑制TGF-β1诱导的Ⅰ型胶原高表达的有效性.方法 首先构建人鼠同源的Ⅰ型胶原siRNA表达质粒.转染大鼠系膜细胞,用KT-PCR.方法 观察对Ⅰ型胶原的直接抑制作用;经不同浓度(1 ng、5 ng、10 ng)的TGF-β1刺激后,再转染Ⅰ型胶原siRNA质粒,KT-PCK方法观察其抑制效应.结果 1～4 μg的Ⅰ型胶原siRNA质粒均能使COL1A1基因条带表达下调,并随siRNA质粒浓度增加,抑制作用逐渐增强.大鼠系膜细胞经TGF-β1刺激,Ⅰ型胶原基因表达明显增强,并具剂量依赖性.再转染Ⅰ型胶原siRNA质粒后,TGF-β1+Ⅰ型胶原siRNA质粒各组与相应浓度的单纯TGF-β1各组比较COL1A1基因条带均减弱,显示出抑制效应.结论 本实验构建的人鼠同源Ⅰ型胶原siRNA质粒,在大鼠系膜细胞内不仅能够直接抑制Ⅰ型胶原的基因表达,而且对TGF-β1诱导的Ⅰ型胶原表达增加同样具有较好的抑制作用.本实验结果可望为肾脏纤维化的防治提供思路.     

壳聚糖与Ⅰ型胶原制备组织工程复合支架材料的扫描电镜研究

【目的】通过扫描电镜观察壳聚糖和Ⅰ型胶原在不同温度下以不同比例制备成冻干状组织工程复合支架材料的微观结构,以获得最佳浓度、比例、温度匹配组合,制备理想的组织工程复合支架材料。【方法】在-5℃、-20℃和-80℃将不同浓度的壳聚糖、Ⅰ型胶原以及它们不同比例的混合液冷冻12h后冻干24h,扫描电镜观察不同材料表面和内部的微观结构,并计算其平均孔径和孔隙率。【结果】壳聚糖、Ⅰ型胶原以及它们的混合液冻干后都形成白色海绵状固体,冷冻温度越低冻干后材料的孔径越小,孔隙率越低;材料的浓度越高冻干后孔径越小,孔隙率越低;壳聚糖-Ⅰ型胶原混合液中壳聚糖含量越高,材料冻干后孔径越小,孔隙率越低。【结论】壳聚糖-Ⅰ型胶原复合支架的孔径和溶液浓度、二者配比以及冻干前的冷冻温度密切相关。     

Ⅰ型胶原-整合素α2β1系统对成骨细胞生物学特性的调控

为进一步探讨I型胶原及其受体系统是否为成骨细胞功能活动所必需, 使用Ⅰ型胶原和整合素α2β1的一抗阻断Ⅰ型胶原整合素α2β1系统,以细胞计数法比较成骨细胞的增殖能力,流式细胞仪分析成骨细胞的凋亡情况,RTPCR技术研究I型胶原、整合素α2β1 及骨钙素的mRNA表达情况。结果发现阻断I型胶原整合素α2β1系统后,成骨细胞的增殖能力减弱,凋亡率增高,Ⅰ型胶原、整合素α2β1 及骨钙素的mRNA表达减少,其中I型胶原一抗的阻断作用大于整合素α2β1的一抗,这种阻断作用具有可复性,随抗体的去除可部分恢复,表明Ⅰ型胶原整合素α2β1系统为成骨细胞功能活动所必需,构建骨组织工程的支架材料时要考虑到骨组织的基质成份,应为成骨细胞提供相对正常的胞外基质环境。     

Ⅰ型胶原—整合素α2β1系统对成骨细胞生物学特性的调控

为进一步探讨Ⅰ型胶原及其受体系统是否为成骨细胞功能活动所必需,使用Ⅰ型胶原和整合素α２β１的一抗阻断Ⅰ型胶原－整合素α２β１系统,以细胞计数法比较成骨细胞的增殖能力,流式细胞仪分析成骨细胞的凋亡情况,ＲＴ－ＰＣＲ技术研究Ⅰ型胶原、整合素α２β１及骨钙素的ｍＲＮＡ表达情况。结果发现阻断Ⅰ型胶原－整合素α２β１系统后,成骨细胞的增殖能力减弱,凋亡率增高,Ⅰ型胶原、整合素α２β１及骨钙素的ｍＲＮＡ表达减     

生物支架材料及间充质干细胞在骨组织工程中的研究与应用

目的探讨生物支架材料及间充质干细胞在骨组织工程中的应用价值。方法通过从中国知网数据库以及PubMed数据库检索2015年12月至2020年1月与生物支架材料及间充质干细胞在骨组织工程的相关文献,进行综合分析相关应用,检索关键词以“骨组织工程、生物支架材料、间充质干细胞”为主,英文检索词为“bone tissue engineering,biomaterials,mesenchymal stem cells”。结果当前生物支架材料大致分为两大类,其一为人工合成生物支架,另一种为天然支架材料,各具优缺点。间充质干细胞当前是应用较为广泛的种子细胞,当前已有间充质干细胞-3D支架材料的相关实验。结论根据实际情况使用生物支架材料与间充质干细胞结合,能够设计出骨组织修复效果良好的复合材料,对骨组织工程的发展具有重要的意义。部分纳米材料已经投入实验,生物支架材料及间充质干细胞在骨组织工程中的发展前景良好。     

构建中空纤维聚砜膜/Ⅰ型胶原支架中3个胶原浓度的比较

目的 Ⅰ型胶原对中空纤维聚砜膜和鼠肾小管上皮细胞NRK-52E粘附的影响.方法 按照中空纤维聚砜膜和0.20%、0.25%和0.30% 3种浓度的Ⅰ型胶原制备支架,分为4组,用原子力显微镜评价其表面的粗糙度,植入鼠肾小管上皮细胞NRK-52E培养7天,观察细胞在材料表面的生长情况,AO-EB染色荧光显微镜观察增殖细胞数目,扫描电镜观察细胞形貌.结果 0.20%、0.25%和0.30% 3种浓度的Ⅰ型胶原制备支架粗糙度均比聚砜膜组明显增加(P<0.05),3组支架上NRK-52E生长增殖的数目均比聚砜膜组明显增加(P<0.01),0.20%、0.25%和0.30%浓度Ⅰ型胶原3组间无显著性差异(P>0.05),细胞形态结构良好.结论 较低浓度(0.20%)Ⅰ型胶原构建的中空纤维聚砜膜/Ⅰ型胶原制备支架是可行的,能增加NRK-52E粘附、生长和增殖.     

Ad-OPG转染脂肪干细胞复合Ⅰ型胶原修饰的PLGA对骨质疏松骨折愈合后生物力学的影响

目的探讨骨质疏松骨折后腺病毒介导的骨保护素(Ad-OPG)转染脂肪干细胞复合Ⅰ型胶原修饰的PLGA对骨折骨愈合过程中生物力学的影响。方法建立大鼠骨质疏松骨折模型,将成功建立模型的27只大鼠分为治疗组和空白对照组,大鼠的左侧股骨骨折肢Ad-OPG转染脂肪干细胞复合I型胶原修饰的PLGA(ADSCs-COL/PLGA)为治疗组A组,右侧为脂肪干细胞与PLGA复合体(ADSCs/PLGA)是治疗组B组,空白对照组(C组)为股骨骨折处注射蒸馏水。治疗后2、4、8周处死大鼠,取股骨测量新生骨痂的大小及相关生物力学指标。结果 Ad-OPG转染ADSCs-COL/PLGA组在骨折后2周骨痂横截面积与ADSCs/PLGA组和空白对照组,比较差异有统计学意义(P<0.01)。骨折后4周3组骨痂比较差异无统计学意义。骨折后4、8周,以Ad-OPG转染ADSCs-COL/PLGA组的剪切强度,弹性模量增高最为显著,与ADSCs/PLGA组和空白对照组比较差异有统计学意义(P<0.01);同时该组剪切应变随着时间推移降低最为显著,与ADSCs/PLGA组和空白对照组比较有统计学意义(P<0.01)。Ad-OPG转染ADSCs-COL/PLGA组在骨折后4、8周最大载荷及最大应力均比其它2组增加明显(P<0.01)。骨折后2周,各组应力比较无统计学意义。结论 Ad-OPG转染脂肪干细胞复合I型胶原修饰的PLGA可以促进早期骨痂的形成,增加剪切强度、弹性模量、最大应力及最大载荷、降低剪切应变,改善骨折愈合后的力学强度。     

新型脱细胞骨基质-壳聚糖骨组织工程支架的制备及性能评价

目的探寻新型脱细胞骨基质（Acellular Bone Extracellular Matrix,ABECM）材料及脱细胞骨基质-壳聚糖（Chitosan,CS）复合多孔支架的制备方法,并对其性能进行评价。方法采用Triton X-100、十二烷基硫酸钠（Sodium Dodecyl Sulfate,SDS）的脱细胞方法对猪股骨进行脱细胞处理,应用溶液共混、冷冻干燥法制备脱细胞骨基质-壳聚糖复合支架。对ABECM材料进行定性分析,观察ABECM-CS复合多孔支架的形态学、孔隙率、力学性能和细胞-支架复合培养的相容性。结果 ABECM材料HE染色、Hoechest33258荧光染色均无细胞残留,茜素红染色、Ⅰ型胶原免疫组织化学染色、骨形态发生蛋白-2抗体染色阳性。扫描电镜显示支架具有多孔结构,孔径50-200μm,孔隙率为（53.50±4.23）%,力学测试支架干燥状态纵向压缩模量为（33.23±14.45）MPa,支架湿润状态下的压缩模量为（2.27±1.13）MPa。细胞-支架复合培养相容性良好。结论制备的ABECM-CS复合多孔支架去细胞彻底,保留了脱细胞骨基质主要成分,具备合适的孔径和孔隙率,细胞相容性良好,是理想的骨组织工程支架。     

Ⅰ型胶原对脂肪细胞分化的影响及其分子机制初探

目的 观察不同浓度的Ⅰ型胶原(type Ⅰ collagen,Col Ⅰ)对3T3-L1前脂肪细胞诱导分化为成熟脂肪细胞的影响,初步分析其可能的作用机制.方法 3T3-L1前脂肪细胞诱导分化过程中加入不同浓度的Ⅰ型胶原:①采用MTT法检测3T3-L1前脂肪细胞的增殖;②油红O染色法观察分化成熟脂肪细胞形态学变化;③免疫印迹法测定脂肪细胞分化转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferators-activated receptorγ,PPARγ)和CCAAT增强子结合蛋白α(CCAAT/enhan-cer-binding proteinα,C/EBPα)蛋白表达水平.结果 不同浓度Ⅰ型胶原干预后,各组3T3-L1前脂肪细胞的增殖与对照组比无显著变化.随着Ⅰ型胶原浓度升高,油红O染色逐渐变浅,提示分化成熟的脂肪细胞逐渐减少.脂肪细胞分化转录因子PPARy和C/EBPα的蛋白表达水平逐渐降低,呈剂量依赖性,且浓度为10-5mol/L和10-4mol/L时与对照组比较差异有统计学意义(P＜0.05).结论 Ⅰ型胶原在本实验中不影响3T3-L1前脂肪细胞增殖,但呈剂量依赖性抑制其向成熟脂肪细胞分化,下调脂肪细胞分化转录因子PPARγ和C/EBPα的表达可能是其作用机制之一.     

温敏性壳聚糖水凝胶对脂肪来源干细胞生物学性能影响的实验研究

目的检测温敏性壳聚糖水凝胶对脂肪来源干细胞（ADSCs）的生物学性能影响。方法提取大鼠ADSCs和制备温敏性壳聚糖水凝胶,体外检测在温敏性壳聚糖水凝胶携带下的ADSCs细胞活力、增殖情况、多向分化潜能等生物学性能。结果与正常培养条件下ADSCs相比,温敏性壳聚糖水凝胶携带下的ADSCs细胞活力良好、增殖能力正常,并仍能保持多向分化潜能。结论温敏性壳聚糖水凝胶材料具有良好的细胞相容性,有望作为可注射性心肌组织工程研究中良好的可注射性支架材料。     

多肽水凝胶复合支架对大鼠脂肪干细胞体外增殖和分化的影响

目的:研究多肽水凝胶复合骼金(nano-hydroxyapatite/collagen, nHAC)对大鼠脂肪干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)体外增殖和早期骨向分化的作用?方法:用1%的多肽水凝胶与nHAC制备复合支架,未复合水凝胶的nHAC为对照组,使用扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope,FESEM)和共聚焦显微镜(Confocal laser scanning microscope,CLSM)进行表征,将ADSCs接种到两种支架材料上,以CCK-8检测1?3?5?7 d的增殖情况,以碱性磷酸酶(ALP)活性为早期骨向分化指标,检测其3?5?7 d 的活性?结果:多肽水凝胶在nHAC表面形成涂层,ADSCs在有涂层的nHAC上黏附?铺展得更好,两种支架上的ADSCs在1?3?5?7 d都持续增殖,其中两组间在1?3 d无差异,5?7 d有差异,实验组增殖更快(P < 0.05);ALP值在3?5?7 d都持续增高,实验组更高,两组间有差异(P < 0.05),但在3?5?7 d时两两比较差异不显著(P > 0.05)?结论:多肽水凝胶复合支架材料能显著促进ADSCs的黏附增殖,对细胞早期骨向分化有一定的促进作用,但不如对细胞增殖的促进作用显著?     

人脂肪干细胞与聚L-谷氨酸/海藻酸钠可注射水凝胶的生物相容性研究

天然高分子聚合物聚L-谷氨酸(PLGA)与氧化海藻酸钠(OAg)共价交联合成PLGA/OAg水凝胶,将人脂肪来源干细胞(hADSCs)接种于水凝胶内,倒置显微镜、扫描电镜观察细胞在支架中的存活、增殖、黏附情况,DNA定量法检测细胞的增殖。体外证实该水凝胶材料生物相容性良好,具有性能可控性和微创性等优势,对于进一步开发脂肪组织工程材料具有指导性意义。     

外源性Ⅰ型胶原对人胚骨膜成骨细胞生物学特性的影响

目的　研究 型胶原对人胚骨膜来源成骨细胞生物学特性的影响 ,为 型胶原在组织工程人工骨中的应用提供依据。方法　在不同浓度 型胶原涂层上培养成骨细胞 ,用细胞计数法研究成骨细胞粘附情况 ,3 H- Td R掺入实验观察成骨细胞增殖能力 ,通过检测成骨细胞胶原、骨钙素和碱性磷酸酶的合成情况 ,以不涂层 型胶原为对照组 ,比较骨膜来源成骨细胞成骨能力的改变。结果　 型胶原对成骨细胞发挥以下作用 :1增加粘附细胞数量 ,且在 2 5 μg/ m l浓度达最大效应 ;2减弱成骨细胞增殖能力 ,且以 12 .5 μg/ ml以上浓度作用显著 ( P<0 .0 5 ) ;3轻度减弱成骨细胞 型胶原合成能力 ,以 2 5 μg/ ml以上浓度作用显著 ( P<0 .0 5 ) ;4增加骨钙素合成 ,以6 .2 5 μg/ m l以上浓度作用显著 ( P<0 .0 5 ) ,2 5 μg/ m l浓度达最大效应 ;5增加成骨细胞碱性磷酸酶活性 ,以 12 .5 μg/ml以上浓度作用显著 ( P<0 .0 5 )。结论　 型胶原能促进成骨细胞的粘附与分化 ;支架材料上复合 型胶原涂层可增强成骨细胞的成骨能力 ; 型胶原最佳复合浓度为 2 5 μg/ ml