复合支架材料在软骨组织工程中的研究进展

用于软骨组织工程的支架材料种类众多,但尚未发现一种理想的材料可满足组织工程的需要,但将各种材料进行复合可为组织工程的需要带来新的希望.现就复合支架材料在软骨组织工程中的研究作一综述.     

羟基磷灰石在骨软骨组织工程支架材料的研究进展

随着软骨组织工程技术的研究与发展,近年来认识到软骨修复中软骨下力学性能的支持对软骨修复起着关键的作用,同时软骨下骨促进移植物与宿主组织的锚定。羟基磷灰石因其具有良好的骨传导性能和生物活性,能与软骨下骨组织形成牢固的骨性结合促进支架材料的锚定,近年来被广泛应用于骨软骨组织工程支架材料,本文将对近年来羟基磷灰石在骨软骨组织工程支架材料中的应用作一综述。     

软骨组织工程支架材料的研究进展

软骨组织工程支架材料作为软骨组织工程技术的基本构架,其设计对软骨组织损伤修复成功与否至关重要,理想的软骨支架可以引导并促进新生软骨组织的形成,目前研究的众多支架材料中各有其优缺点.本文对近年来软骨组织工程支架材料做一综述. 1 理想的组织工程支架材料的作用及要求 理想组织工程支架材料应具有促进种子细胞生长、黏附、增殖、分化和代谢作用,并且应可以承载、协调生物活性因子和细胞之间的相互作用,影响细胞表面受体的表达和细胞的分化,为组织构建提供一个适宜三维空间结构.除了应符合一般生物医学材料的要求外,还应具备(1)良好的生物相容性;(2)材料降解速度需与种植入的细胞组织再生速率相匹配;(3)良好三维空间结构及容积稳定性,利于大量种子细胞的的生长、代谢及功能的发挥;(4)具有可塑性和一定的机械强度;(5)具有关节软骨的分层结构.     

医用PLGA（聚乳酸／羟基乙酸）／脱细胞软骨支架的研制与性能分析

目的在不同实验条件下制备多孔PLGA／脱细胞软骨基质支架，分析其结构与性能及作为软骨组织工程支架材料的可行性。方法将PLGA与猪脱细胞软骨基质按不同比例混合，在三种实验温度下，应用冷冻干燥法制备生物多孔复合物支架，并对各支架材料孔径、孔隙率、亲水性、生物力学强度和降解率进行研究。结果多孔PLGM脱细胞软骨基质支架平均孔径为100～300um，脱细胞软骨基质在PLGA三维结构中均匀分布，其结构和性能均符合软骨组织工程支架材料的要求。结论PLGM脱细胞软骨基质支架可用于软骨组织工程研究。     

壳聚糖-明胶多孔复合支架构建自体组织工程化软骨组织的实验研究

目的探讨壳聚糖一明胶多孔复合支架作为软骨组织工程支架的可行性。方法消化分离猪耳廓软骨细胞,接种于自制壳聚糖一明胶多孔复合支架上培养1周,将细胞一生物支架复合物种植于猪自体腹外侧壁皮下,第10、16周取材,分别从大体、组织学、Ⅱ型胶原免疫组化和生物化学对再生软骨组织进行评价。结果HE染色见10周时有软骨组织形成,所形成的软骨组织见软骨细胞均匀分布,包埋在软骨陷窝内,还可见未降解的支架材料。16周时软骨组织完成成熟,软骨细胞包埋在软骨陷窝内,支架材料完全降解,结构与正常软骨组织相似。Masson’s trichrome染色见所形成的软骨组织间质中都有被染成绿色的胶原分布。Vehoeff染色见16周时形成的软骨间质内含大量被染成蓝黑色弹性纤维。免疫组化证实形成的软骨组织有Ⅱ型胶原分布,生物化学证实所形成的软骨组织的蛋白聚糖含量与正常猪耳软骨的含量接近。结论利用自制壳聚糖一明胶多孔复合支架上可在具有免疫功能的自体动物内形成软骨组织,但形成的软骨不充分,壳聚糖一明胶多孔复合支架有以作为软骨组织工程支架的应用前景。     

耳廓再造术的研究进展

先天性小耳畸形、烧伤、创伤都会造成耳廓缺失。耳廓独特的立体造型和复杂的解剖结构,使耳廓再造成为整形外科最棘手、最具挑战性的工作。符合美学设计和耳廓精细结构的支架材料和覆盖支架的筋膜皮瓣是传统的耳廓再造术的发展瓶颈,软骨组织工程的兴起为耳廓再造带来了新的希望。该文就耳廓再造术的手术方式、支架材料、覆盖组织、手术时机和软骨组织工程的相关研究进展予以综述。     

脱钙骨基质的制备及与软骨细胞体外复合的实验研究

目的：探寻良好的软骨组织工程支架材料。方法：制备兔脱钙骨基质（decalcified bone matrix,DBM）,采用液体置换法检测经脱钙2、3、4 d支架材料的孔隙率。扫描电镜观察DBM的超微结构,以及软骨细胞与DBM体外复合培养3 d的黏附情况。结果：脱钙3 d的DBM多孔结构及空隙适合软骨细胞的黏附和增殖。软骨细胞和DBM体外培养3 d黏附良好。结论：DBM是良好的软骨组织工程支架材料。     

应用凝胶接种技术体外分层构建工程化骨软骨复合组织的初步研究

目的 应用组织工程原理,探索体外构建骨软骨复合组织的关键技术,为移植修复关节骨软骨组织缺损创造条件.方法 采用组织分层构建策略,用兔成骨细胞和羟基磷灰石支架材料,采用凝胶接种技术,体外构建组织工程骨;用兔软骨细胞和聚乳酸/聚磷酸钙纤维支架材料,采用凝胶接种技术,体外构建组织工程软骨;体外培养48 h后,利用界面间凹凸进行压配,并结合蛋白胶粘贴形成工程化骨软骨复合组织;将构建组织移植到裸鼠皮下,以相同大小无细胞复合的支架材料为对照组,术后12周取材进行病理分析.结果 采用凝胶接种技术,在体外可以初步构建组织工程骨和软骨,进而构建工程化骨软骨复合组织;工程化骨软骨复合组织移植到裸鼠皮下,术后12周实验组5例样本在成骨和成软骨区域观察到成骨和成软骨表现,但缺乏正常的钙化层界面结构,而对照组5例未观察到软骨组织形成.结论 采用组织分层构建策略,采用简单的压配技术和新型凝胶接种技术可以在体外初步构建工程化骨软骨复合组织.     

软骨组织工程生物仿生支架研究

软骨组织工程支架为软骨组织再生提供三维模板和人造细胞外基质环境,具有非常重要的作用。本文综述了现有的软骨组织工程领域中一些仿生支架的研究,包括仿生性软骨组织工程支架的特性;生物支架的制备技术;以及生物活性蛋白传递方法等。     

聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯支架复合同种异体软骨细胞修复关节软骨缺损的实验研究

目的:探讨聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯(PHBV)三维多孔材料作为软骨组织工程支架的可行性及有效性.方法:采用"压片-热处理-粒子析出技术"制备PHBV多孔支架.体外分离培养软骨细胞后接种到PHBV支架体外培养4周,期间扫描电镜观察细胞在支架上的生长情况,然后与单纯PHBV支架同时植入兔膝关节软骨缺损区继续培养4、8、12周后取材,分别行大体、组织学、Ⅱ型胶原免疫组化观察.进行Wakitani评分,观察其体内修复关节缺损效果.结果:电镜观察示软骨细胞在支架上黏附、增殖良好并能分泌细胞外基质,组织学观察示PHBV支架浅层有新生软骨组织形成,于4周后开始形成透明软骨样结构且表面基本平整与宿主整合良好,组织学切片上可见类软骨形成并分泌甲苯胺蓝异染的软骨基质和软骨特异性Ⅱ型胶原. 结论:PHBV可以作为软骨组织工程支架材料,能够用于再生修复软骨的缺损.     

Ⅱ型胶原-透明质酸-软骨脱细胞基质制备组织工程软骨支架的实验研究

目的探索Ⅱ型胶原(CollagenⅡ,COLⅡ)-透明质酸(Hyaluronic acid,HA)-软骨脱细胞基质(Cartilageacellular extracellular matrix,CAEM)通过低温冷冻法制备组织工程软骨支架的可行性。方法将COLⅡ和HA及CAEM按15∶3∶45的比例混合,通过低温冷冻干燥的方法制备组织工程软骨支架,测定其孔隙率、吸水率、降解率,检测支架的理化性能,并行HE染色及甲苯胺蓝染色观察支架结构情况。用CCK8法评价其细胞毒性及粘附性情况。结果 COLⅡ-HA-CAEM复合支架孔隙率为87.3%±3.7%,吸水率为1522.0%±29.3%,21天降解率为29.2%±2.4%,CCK8法检测结果显示,COLⅡ-HA-CAEM复合支架对细胞具有良好的粘附性,其生物学性能良好。结论 COLⅡ-HA-CAEM复合支架能为软骨细胞的生长和增殖提供优良的微环境,在组织工程软骨重建中具有潜在的应用价值。     

转化生长因子β1基因修饰的间充质干细胞／仿生基质材料的体外复合培养

目的 探讨转化生长因子β1（TGF－β1)基因转染对间充质干细胞（MSCs)增殖分化的影响,评价涂覆多聚赖氨酸（PLYS）的聚DL乳酸（PDLIA）仿生基质材料能否作为关节软骨组织工程学研究的支架材料。方法 将组织工程学与分子生物学有机结合,体外将具有多重生物学效应的TGF－β1基因转入关节软骨组织工程首选种子细胞－－间充质干细胞（MSCs）,并与表面涂覆PLYS的PDLLA可降解三维多孔基质材料体外复合培养。以单纯空载体转染MSCs为对照,通过扫描电镜等方法观察种子细胞的粘附、增殖及分化等情况。结果 基质材料孔隙率为88％,其中孔径为150－200μm的有效孔占80％。所有细胞增能很好地粘附于基质材料上,其中TGF－β1基因修饰的MSCs增殖分化活性明显优于对照组。结论 利用扮子组织工程学原理可使TGF－β1持续高效发挥作用,使提高关节软骨缺损的修复质量和远期疗效成为可能。涂覆PLYS的PDLLA仿生基质材料不仅具有良好的生物相容性和结构相容性,而且具有更好的表面相容性和生物学活性,在一定程度上解决了细胞－－基质材料之间非的界面不相容问题,是关节软骨缺损修复的良好基质材料。     

RGD修饰的聚乳酸-羟基乙酸骨组织工程材料的研究进展

[摘要]PLGA骨组织工程支架在骨损伤修复和再造方面有着重要的应用,但由于PLGA亲水性差,不利于种子细胞在支架上的粘附和增殖。RGD肽修饰PLGA支架后,材料的细胞亲和性可得到有效改善,促进种子细胞粘附和增殖。本文就近年来RGD修饰的PLGA骨组织工程材料的相关研究作一综述。     

静电纺丝纤维支架在软骨组织重建中的设计应用

软骨损伤是临床常见疾病之一。软骨是一种无神经和血管营养的组织,其自身修复能力很差。组织工程学为解决这一难题提供了新方法。组织工程学主要由支架材料、种子细胞和生长因子三要素构成。而其中支架材料是近年来组织工程学研究的热点。静电纺丝技术更是由于其能形成多孔隙的纳米纤维支架而备受青睐。本文具体介绍静电纺丝技术在软骨组织工程学中的设计应用。     

软骨细胞与复合水凝胶的生物相容性研究

目的构建光固化壳聚糖与自固化海藻酸钠复合水凝胶体系,研究其与软骨细胞的体外生物相容性,探索其作为软骨组织工程支架的可行性。方法以三维多孔光固化壳聚糖水凝胶作为细胞的空间载体,利用自固化海藻酸钠水凝胶将软骨细胞胶封入光固化壳聚糖水凝胶支架,构成复合水凝胶-细胞复合体。采用扫描电子显微镜观察光固化壳聚糖的结构形貌以及细胞在支架内部的分布与形态;CCK8法绘制细胞增殖曲线;DAPI细胞核染色荧光显微镜观察细胞核形态变化,判断细胞活性。结果纯光固化壳聚糖水凝胶材料呈孔隙较为均匀一致的多孔结构,平均孔径为300μm左右。复合水凝胶能够模拟天然软骨细胞外基质环境,使细胞保持圆形生长状态;促进成软骨细胞的增殖,具有良好的生物相容性。结论复合水凝胶能够为软骨细胞提供一个类似天然的生活环境,并能够促进其增殖、生长,有望作为软骨组织工程支架应用于软骨缺损修复的实验研究。     

In vitro and In vivo Evaluation of the Developed PLGA/HAp/Zein Scaffolds for Bone-Cartilage Interface Regeneration

Objective To investigate the effect of electronspun PLGA/HAp/Zein scaffolds on the repair of cartilage defects.
Methods The PLGA/HAp/Zein composite scaffolds were fabricated by electrospinning method. The physiochemical properties and biocompatibility of the scaffolds were separately characterized by scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), human umbilical cord mesenchymal stem cells (hUC-MSCs) culture and animal experiments.
Results The prepared PLGA/HAp/Zein scaffolds showed fibrous structure with homogenous distribution. hUC-MSCs could attach to and grow well on PLGA/HAp/Zein scaffolds, and there was no significant difference between cell proliferation on scaffolds and that without scaffolds (P>0.05). The PLGA/HAp/Zein scaffolds possessed excellent ability to promote in vivo cartilage formation. Moreover, there was a large amount of immature chondrocytes and matrix with cartilage lacuna on PLGA/HAp/Zein scaffolds.
Conclusion The data suggest that the PLGA/HAp/Zein scaffolds possess good biocompatibility, which are anticipated to be potentially applied in cartilage tissue engineering and reconstruction.     

负载TGF-β1微球的壳聚糖-丝素支架复合骨髓间充质干细胞修复兔关节软骨缺损的实验研究

目的研制负载转化生长因子β1（transforming growth factor—β1,TGF—B。）壳聚糖微球的壳聚糖-丝素支架复合骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）体外构建组织工程软骨,观察将其移植修复兔膝关节软骨缺损的效果。方法通过密度梯度离心法及贴壁培养法分离纯化MSCs,以抗兔CD14、CD44等单抗采用流式细胞仪进行MSCs表面抗原鉴定,获得纯化的MSCs。采用乳化交联法获得包裹TGF—B,壳聚糖缓释微球,并将该微球负载在冷冻干燥获得的壳聚糖一丝素支架上。将培养的MSCs种植到支架上,体外构建组织工程软骨,移植到兔关节软骨缺损处。移植空白支架的为实验对照组,移植体外构建的组织工程软骨为实验组。主要观察指标,流式检测的MSCs细胞表面标记情况,微球的形态,支架与细胞共培养后电镜下情况,支架移植后的兔关节修复情况及组织学检查。结果流式检测MSCs第4代及第9代细胞的CD14及CD44表面抗原的表达情况发现两代MSCsCD14表达基本呈阴性,CD44表达呈阳性,符合间充质干细胞的特性。扫描电镜观察所制备的微球基本呈球形,表面光滑,直径约为1μm,大小较均一,分散度好。细胞在壳聚糖-丝素三维支架上生长状态良好,电镜观察,可见支架孔隙内有细胞黏附生长。移植治疗后发现实验组修复明显好于对照组,实验组术后3个月实验组已经有较硬的类软骨组织填充修复,切片显示有软骨细胞规则排列,甲苯胺蓝染色为阳性,而对照组仅为纤维组织修复,切片显示为纤维组织或纤维软骨组织修复,软骨细胞排列紊乱,甲苯胺蓝染色阴性或弱阳性。结论负载TGF—β1壳聚糖微球的壳聚糖-丝素支架复合骨髓间充质干细胞体外复合培养后移植治疗修复兔膝关节软骨缺损,具有较好的疗效。     

抗坏血酸/聚已酸内酯生物材料修复新西兰白兔软骨缺损

目的 探讨抗坏血酸复合聚已内酯(PCL-AA)生物材料在关节软骨缺损修复过程中的作用.方法 将8只雄性6月龄新西兰白兔完全随机分成3组,每只动物于双侧膝关节股骨膑股关节面制备直径3.5 mm、深3 mm的单纯软骨缺损模型,不钻通骨髓腔.A组:PCL-AA;B组:单纯PCL材料;C组:单纯手术空白对照,其中A、B两组填充材料后加入制备好的纤维蛋白胶(10 μg)和凝血酶原(10 μg)混合物以固定材料,空白对照组制备缺损仅冲洗缝合,不予特殊处理.于术后6周和12周,取材,进行大体观察、HE染色、番红固绿染色、Wakitani修复效果评分以及相关定量分析.结果 6周标本外观上A组修复效果明显优于B组,C组未见软骨缺损修复,边界清楚,中央凹陷明显.A组缺损被白色半透明坚硬组织修复,富有光泽.Wakitani评分A组优于B、C两组(P＜0.05).12周A组番红固绿染色显示软骨修复情况优于6周A组标本.HE染色各组均未见急慢性炎症细胞浸润.新生软骨面积百分数和新生软骨细胞数定量分析提示PCL-AA组均明显大于单纯PCL材料组(P＜0.05),C组未见明显软骨长出.结论 PCL-AA生物材料具有良好的生物相容性,可以有效修复兔关节软骨损伤,可能成为关节软骨损伤治疗新的治疗方法.