在多孔胶原支架上构建三维工程的心肌组织

背景：目前已有转化的SV40细胞系、C2C12成肌细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞以及胚胎干细胞用于修复哺乳动物心脏的细胞移植治疗，然而细胞移植治疗对严重缺失或损伤心肌结构的治疗的作用却不大。组织工程技术为此类心肌疾病的研究及治疗提供了新的可能性，目前已有可替代和改善骨、软骨、肾、肝、神经及皮肤等组织和器官的生物合成结构物。目的：探索多孔胶原作为构建三维工程心肌组织支架材料的可行性。设计：非随机、对照的实验研究。地点和对象：实验地点：军事医学科学院生物工程研究所。动物：清洁级1日龄Wistar大鼠400-500只，雌雄不限，体质量8～10g；成年Wistar大鼠五六只，雌雄不限，体质量250g，由军事医学科学院实验动物中心提供，饲养温度22～26℃，湿度40％～60％。干预：在无菌条件下，将经胰蛋白酶消化获得的新生鼠心肌细胞分别接种于三维多孔胶原支架和培养板上，比较心肌细胞在两种培养模式的代谢差异。主要观察指标：检测葡萄糖比消耗率、乳酸比产率、乳酸转化率、肌酸激酶及乳酸脱氢酶活力变化。结果：培养于多孔胶原支架上的心肌细胞的代谢特性近似于心肌细胞在培养板上培养的二维生长模式。结论：心肌细胞与多孔胶原支架形成了具有自律性同步收缩的三维工程心肌组织，多孔胶原作为心肌组织工程的支架材料有良好的应用前景。     

胶原支架上体外三维培养成年大鼠心肌细胞

背景：前期研究中已经在Atelocol agen胶原支架培养出了具有收缩功能的乳鼠心肌细胞.目的：在Atelocol agen胶原支架上三维培养成年大鼠心肌细胞. 方法：将成年SD大鼠心肌细胞经消化培养并纯化后,种植到Atelocol agen胶原支架上进行三维培养.应用倒置显微镜动态观察心肌细胞在 Atelocol agen 胶原支架上的生长状况;对三维培养的心肌细胞块进行冰冻切片,分别进行肌钙蛋白免疫组织化学和免疫荧光显色,对支架上生长的细胞进行鉴定. 结果与结论：成年SD大鼠心肌细胞接种12 h开始贴附支架生长,24 h与支架汇合、紧密黏附,但心肌细胞并不产生自律性搏动,细胞之间夹杂少量崩解的细胞碎片;48 h换液后支架网孔中崩解的细胞被换掉,剩下大部分细胞贴附在支架壁边缘生长.苏木精-伊红染色显示培养48 h细胞与支架形成复合体.形态学鉴定证明支架网孔中生长的主要是心肌细胞.免疫组织化学和免疫荧光显色均显示在支架内生长的大部分是心肌细胞,并且紧贴支架,生长良好.     

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.     

同种异体骨髓单个核细胞移植急性心肌梗死大鼠:心肌细胞凋亡及相关基因的表达

背景:细胞凋亡增加所导致的进行性心肌细胞丢失是引起急性心肌梗死后充血性心力衰竭的主要原因之一,通过降低肿瘤坏死因子α浓度及Bax蛋白、PDCD5 mRNA表达可以抑制急性心肌梗死后心肌细胞凋亡.目的:探讨同种异体骨髓单个核细胞移植对急性心肌梗死大鼠心肌细胞凋亡及相关基因表达的影响.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2006-01/11在华中科技大学附属协和医院完成.材料:体质量为(240±20)g的Wistar大鼠60只,随机分为假手术组、模型对照组、细胞移植组,20只/组.另取体质量为100～150 g的Wistar大鼠60只用于制备骨髓单个核细胞.方法:模型对照组、细胞移植组大鼠结扎冠状动脉左前降支,建立急性心肌梗死模型;假手术组大鼠仅开胸,不结扎冠状动脉左前降支.造模后,细胞移植组大鼠在梗死心肌周围分4点于心外膜下植入骨髓单个核细胞悬液,每点100 μL(107个细胞);假手术组、模型对照组同法注射等量DMEM培养基,培养4周.主要观察指标:血清及非梗死区心肌组织中肿瘤坏死因子α的水平,左室非梗死区心肌细胞凋亡指数、Bax蛋白和PDCD5mRNA的表达.结果:移植后4周,细胞移植组在发生凝固坏死的宿主心肌内可以看到局灶BrdU标记阳性的骨髓单个核细胞.与假手术组比较,移植后4周模型对照组、细胞移植组血清和心肌组织中肿瘤坏死因子α水平均显著升高(P<0.05),但细胞移植组升高幅度明显小于模型对照组(P<0.05).与假手术组比较,模型对照组和细胞移植组左心室非梗死区心肌细胞凋亡指数、Bax蛋白和PDCD5 mRNA(PDCD5/GAPDH)均明显升高(P<0.05),但细胞移植组升高幅度明显小于模型对照组(P<0.05).结论:同种异体骨髓单个核细胞移植可以抑制大鼠心肌梗死后心肌细胞凋亡的发生,其机制可能与其抑制肿瘤坏死因子α的表达、降低Bax蛋白和PDCD5基因的促凋亡作用有关.     

基于可降解磁性生物支架的离体三维心肌补片构建及其生物学特性分析

目的：合成可降解磁性氧化铁-壳聚糖-芦荟胶多孔支架，构建新型离体三维心肌补片，并探索其生物学特性。 方法：配置不同质量分数的磁性氧化铁纳米颗粒-壳聚糖-芦荟胶的混合溶液，通过低温梯度冷冻干燥技术制备出三维多孔支架，并通过扫描电子显微镜，动态热机械分析，孔隙率测试和体外降解实验等对其物理、生物特性进行表征。将幼稚心肌细胞消化后接种至支架混合培养一周。用荧光定量PCR技术检测离体心肌补片中，心肌细胞特异性基因及细胞凋亡基因的mRNA水平表达量。 结果：0.1% 磁性氧化铁纳米颗粒-1%壳聚糖-0.2%芦荟胶多孔支架的表面孔洞均一，孔隙率=0.93±0.017；机械拉伸强度=0.33±0.06mPa，弹性极限应变约0.12±0.01，且随支架中芦荟胶含量增加而减小（p<0.001）；体外生理条件下，7天降解率82.9±2.4%，且降解过程可被核磁共振监测。支架可促进大鼠心肌细胞（H9C2）生长增殖，无细胞毒性。复合培养形成的离体心肌补片，可在外加电场下收缩-舒张，且补片中的心肌细胞成熟相关基因表达升高（p<0.05）, 凋亡抑制（p<0.01）。 结论：可降解磁性氧化铁-壳聚糖-芦荟胶多孔支架的适合心肌组织工程应用；其构建的离体三维心肌补片可促心肌细胞成熟，具有植入心脏治疗心梗后心肌损伤的潜能。     

软骨细胞复合胶原/壳聚槲/β-磷酸三钙层状梯度修复体的体外培养

背景:关节软骨缺损的修复涉及到软骨和软骨下骨的双重修复,需要将骨与软骨组织工程结合起来,构建骨软骨双层支架,或者在同一支架上构建组织工程化骨软骨.目的:观察胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体对软骨细胞的吸附作用及对细胞生物学性状的影响,评价其作为关节软骨工程支架的可行性.时间及地点:体外细胞学实验,于2007-12/2008-06在广东省构建与榆测实验室进行.材料:以胶原、壳聚糖、β-磷酸三钙制备复合支架,上层以胶原/壳聚糖为主,下层以胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙为主,孔隙率≥90%,孔径100 μm.方法:体外培养新西兰大白兔软骨细胞并成骨诱导3周,使之吸附于多孔胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体上三维立体培养3周.主要观察指标:通过生长曲线、倒置相差显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架在三维立体培养对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响.结果:修复体/细胞体外培养3周,修复体上细胞数量明显增多,并分泌细胞基质,包裹在软骨细胞周围,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性.结论:胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体的细胞相容性良好,有望成为一种比较理想的关节软骨组织工程支架材料.     

应用组织工程化肌腱修复跟腱缺损

背景:间质干细胞或间质祖细胞的非造血细胞可在体内或体外分化为骨、软骨、肌肉、肌腱、脂肪及骨髓基质,这使得它们成为组织工程领域内非常有价值的种子细胞来源.目的:以骨髓间充质干细胞为种子细胞,以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸为支架构建组织工程化肌腱,观察其修复跟腱缺损的效果.设计,时间及地点:随机对照动物实验,于2003年在中南大学湘雅医学院进行.材料:1.5～2.5 kg健康成年家兔由中南大学湘雅医学院动物学部提供,雌雄不限.聚羟基乙酸由威高集团康利达医用制品有限公司提供.SD大鼠由中南大学实验动物学部提供.方法:提取家兔骨髓,通过离心和贴壁法培养获取骨髓间充质干细胞,将骨髓间充质干细胞进行分离、扩增.抽取SD大鼠尾腱,制备鼠尾Ⅰ型胶原溶液,并与聚羟基乙酸缝线混合培养构建胶原-聚羟基乙酸支架.将未经体外诱导的骨髓间充质干细胞接种于胶原-聚羟基乙酸支架中构建组织工程化兔肌腱模型,以不加入细胞的为对照.切开30只家兔踝部皮肤,分离出兔跟腱,造成3cm长缺损,实验组15只以自体骨髓间充质干细胞预制的组织工程化肌腱移植于缺损处,对照组15只以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸支架修复跟腱缺损.主要观察指标:组织工程化肌腱修复兔跟腱缺损的效果.结果:含自体骨髓间充质干细胞的Ⅰ型胶原一聚羟基乙酸支架及不含自体骨髓间充质干细胞的Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸支架回植于体内时大体观察呈条形凝胶状.回植于体内4周后实验组和对照组均可见移植处形成条索状组织,聚羟基乙酸缝线已降解.8周时观察可见实验组组织工程化肌腱与受体肌腱组织完好连接,呈条索状.与周围其他组织无粘连,为白色、有光泽的致密腱样组织,对照组所形成的组织较实验组细小、与周围组织有粘连.结论:以骨髓间充质干细胞为种子细胞,以Ⅰ型胶原-聚羟基乙酸为支架构建的组织工程化肌腱可明显促进肌腱损伤的修复.     

心肌组织工程支架材料:从研究到应用还有多远?

目的:寻求在心肌组织工程中,能为培养的种子细胞提供可靠的仿生型心肌细胞外基质材料.方法:应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中1996-01/2007-08关于组织工程支架材料的文章.结果:具有良好的生物相容性和机械性能的天然生物支架材料是心肌组织工程支架快速成形技术的首选材料.天然生物材料如胶原、壳聚糖等机械性能较差,可塑性不强,但生物相容性好,可用于心肌支架的快速成形.三维打印、激光烧结、立体印刷技术、选择性激光烧结快速成形技术制备出的支架均具有高的孔隙率,高的表面积体积比,孔与孔之间完全通透,宏观形状可控,孔隙率和孔径独立控制等优点.结论:采用离散,堆积成型原理,利用计算机和纳米高分子技术等高科技,结合传统心肌组织工程支架生物材料,对生物材料应用表面修饰或改性技术,有望为心肌组织工程提供较理想的支架材料.     

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。     

体外构建工程化心肌组织的研究与应用

背景：＂工程化心肌组织＂是应用组织工程的方法,构建出具有天然心肌组织特征的心肌,将它移植到体内,最终修复或完全替代病损组织。但以往研究获得的工程化心肌组织存在较多的缺陷,仍不能满足实际需要。目的：总结体外构建工程化心肌组织方法的研究进展。方法：由第一作者用计算机检索中国期刊全文数据库（CNKI：2000/2010）和Medline（2000/2010）数据库,检索词分别为＂心肌,组织工程,心肌构建物＂和＂Myocardial Constructionmaterials,Tissue Engineering,Myocardial＂。从种子细胞、支架材料、体外培养环境和生物反应体系、工程化心肌组织的再血管化、移植实验5方面进行总结,对不同的种子细胞及生物支架材料和体外培养的环境、移植工程化组织的再血管化等方面进行了介绍。共检索到150篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入30篇文章。结果与结论：适合心肌细胞生存和心肌细胞形成的新型生物活性支架,理想的种子细胞、体外培养环境与生物反应体系、移植工程化组织的再血管化,动物移植实验等方面都是组织工程化心肌组织再造的关键所在。构建的组织工程化心肌组织应同时具备良好的收缩功能、稳定的电生理特性、力学强度和柔韧性、无免疫原性及自身能血管化或在移植后能迅速血管化的条件,但未来还需进一步研究。     

异体脱矿松质骨基质和纳米羟基磷灰石材料应用于牙周组织工程中的可行性探讨

目的进行人牙周膜细胞(PDLCs)三维立体培养的体外实验研究,初步探讨两种支架材料应用于牙周组织工程的可行性,为进一步研究牙周组织生理病理及牙周组织工程奠定实验基础。方法组织块法培养人PDLCs,传代扩增后,接种于脱矿松质骨基质(CBM)和纳米羟基磷灰石材料(nHAC)两种三维支架上,体外继续培养3d,进行细胞计数和扫描电镜观察。结果人PDLCs在两种支架材料上均能形成良好贴附并增殖,扫描电镜可见两种支架材料均具有良好的多孔网状结构,细胞在支架材料上生长旺盛,伸展充分。结论CBM和nHAC均有望成为牙周组织工程的支架材料。     

肝细胞生长因子促进脊髓组织块离断神经突起再生的体外观察

背景:肝细胞生长因子可促进体外培养的皮层神经细胞突起生长,在无血清条件下支持皮层神经元的存活,因此被认为是一种新发现的神经营养因子。目的:采用半固体培养基系统培养脊髓组织块,原位观察脊髓组织块神经突起再生及肝细胞生长因子对组织块神经突起再生的作用。设计:观察对比实验。单位:解放军军事医学科学院放射医学研究所实验血液学研究室。材料:实验于2004-08/2005-05在解放军军事医学科学院放射医学研究所实验血液学研究室和基础医学研究所神经生物学研究室完成。选用40只Wistar胚胎大鼠,孕期14-16d,由解放军军事医学科学院动物中心提供。鼠尾胶原取自成年250±50g雄性Wistar大鼠。方法:①用自备的鼠尾胶原制作半固体培养基系统,无菌条件下快速分离出孕期14-16d胚鼠的脊髓,剪成0.5-1.0mm3的小块,置于半固体培养基中作为原代培养,组织块生长5d时,将发出的神经突起在距离脊髓组织块约200mm处离断,并在离断远端将约2mm2大小的鼠尾胶去除,用2mL鼠尾胶原重新铺缺损区,待新铺鼠尾胶原固化后加液体培养基作为二代培养,在离断后0,1,6,12和24h,通过显微镜原位连续观察神经突起再生。②将突起离断后的培养基改为含0.5%的N3条件培养基,以加入10μg/L肝细胞生长因子作为实验组,加入含0.5%N3的无血清的DMEM培养基作为对照组,用每个组织块再生突起最长的3根突起长度均值代表这个组织块神经再生情况,每组分别观察12个组织块,24h后观察计算两组神经再生突起长度,比较两组神经突起再生情况。主要观察指标:①原位神经突起再生情况。②对照组与实验组神经突起再生状况比较。结果:①原位神经突起再生情况:刚离断时在离断部位两侧神经突起开始崩解,持续时间约1-2h,在离断近端延伸的距离约20mm。此后近端神经突起逐渐变得增粗、肿胀,神经突起停止崩解并开始向外延伸,神经再生开始,而且再生速度在划伤12h后明显加快。再生的神经纤维较划伤前的纤维分支增多。②对照组与实验组神经突起再生情况:实验组神经再生突起长度明显大于对照组[(375±96)mm,(200±75)mm,(P<0.05)]。结论:①建立了一种原位观察神经组织块突起再生的方法,此方法简单、经济。②肝细胞生长因子体外能促进脊髓组织块神经突起再生。     

Defining conditions for covalent immobilization of angiogenic growth factors onto scaffolds for tissue engineering

Rapid vascularization of engineered tissues in vitro and in vivo remains one of the key limitations in tissue engineering. We propose that angiogenic growth factors covalently immobilized on scaffolds for tissue engineering can be used to accomplish this goal. The main objectives of this work were: (a) to derive desirable experimental conditions for the covalent immobilization of vascular endothelial growth factor (VEGF) and angiopoietin‐1 (Ang1) on porous collagen scaffolds; and (b) to determine whether primary endothelial cells respond to these scaffolds with covalently immobilized angiogenic factors. VEGF and Ang1 were covalently immobilized onto porous collagen scaffolds, using 1‐ethyl‐3‐(3‐dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC) chemistry. To improve covalent immobilization conditions: (a) different reaction buffers [phosphate‐buffered saline (PBS), distilled water, or 2‐(N‐morpholino)ethanesulphonic acid (MES)] were used; and (b) step immobilization was compared to bulk immobilization. In step immobilization, growth factors are applied after EDC activation of the scaffold, while in bulk immobilization, reagents are simultaneously applied to the scaffold. PBS as the reaction buffer resulted in higher amounts of VEGF and Ang1 immobilized (ELISA), higher cell proliferation rates (XTT) and increased lactate metabolism compared to water and MES as the reaction buffers. Step immobilization in PBS buffer was also more effective than bulk immobilization. Immobilized growth factors resulted in higher cell proliferation and lactate metabolism compared to soluble growth factors used at comparable concentrations. Tube formation by CD31‐positive cells was also observed in collagen scaffolds with immobilized VEGF or Ang1 using H5V and primary rat aortic endothelial cells but not on control scaffolds. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Effects of electrical stimulation in C2C12 muscle constructs

Electrical stimulation affects the deposition of extracellular matrices and cellular differentiation. Type I collagen is one of the most abundant extracellular matrix proteins; however, not much is known about the effects of electrical stimulation on collagen type I deposition in C2C12 cells. Thus, we studied the effects of electrical voltage and stimulation frequency in 3D cultured C2C12 muscle cells in terms of metabolic activity, type I collagen deposition and cell morphology. Electrically excitable C2C12 muscle cells were seeded in collagen scaffolds and stimulated with rectangular signals of voltage (2, 5, 7 V) and frequency (1, 2 Hz), using parallel carbon electrodes spaced 1 cm apart. Metabolic activity was quantified by the glucose:lactate concentration ratio in the medium. Apoptotic activity was assessed by TUNEL staining and changes in collagen deposition were identified by immunohistology. The ultrastructure of the tissue was examined by TEM. Glucose and lactate analysis indicated that all groups had similar metabolic activity. TUNEL stain showed no significant difference in apoptotic damage induced by electrical stimulation compared to the control. Samples stimulated at 2 Hz exhibited reduced collagen deposition compared to the control and 1 Hz stimulated samples. Muscle-protein marker desmin was highly expressed in constructs stimulated with 1 Hz/5 V sample. TEM revealed that the stimulated samples developed highly organized sarcomeres, which coincided with improved contractile properties in the 1 Hz/5 V- and 2 Hz/5 V-stimulated groups. Our data implicate that a specific electrical frequency may modulate type I collagen accumulation and a specific voltage may affect the differentiation of muscle sarcomeres in excitable cells.     

静电纺丝纳米纤维膜作为骨骼肌组织工程支架材料的细胞相容性

背景:有报道以生物可降解的胶原盘或聚L-乳酸、聚羟基乙酸、聚L-乳酸/聚羟基乙酸共聚物等作为骨骼肌组织工程的支架材料,各有优缺点,不能完全满足骨骼肌组织工程的需要。目的:探讨静电纺丝纳米纤维膜作为骨骼肌组织工程支架材料的可行性。方法:制备7种不同组分的静电纺丝纳米纤维膜,以其浸提液为培养基培养第3代SD乳鼠成肌细胞,以含体积分数20%新生小牛血清的F12培养基培养的为对照。采用MTT法和扫描电镜检测成肌细胞在各组材料的黏附及生长情况。结果与结论:各组分静电纺丝纳米纤维膜吸光度值与对照组间差异无显著性意义(P>0.05)。各组分静电纺丝纳米纤维膜组成肌细胞黏附率差异有显著性意义(P<0.05)。扫描电镜与上述结果一致。含70%聚乳酸+20%蚕丝蛋白+10%胶原组成电纺丝纳米纤维膜组可见大量成肌细胞黏附,呈梭形,两极伸展,排列规律,效果最好。其他各组细胞少,形态不规则,似衰退期成肌细胞。提示静电纺丝纳米纤维膜无细胞毒性,对成肌细胞的增殖无影响,成肌细胞能良好地黏附;以70%聚乳酸+20%蚕丝蛋白+10%胶原组分效果最佳。     

Cultivation of human bone marrow stromal cells on three-dimensional scaffolds of mineralized collagen: influence of seeding density on colonization, proliferation and osteogenic differentiation

In this study human bone marrow stromal cells (hBMSCs) were cultured on three-dimensional porous scaffolds of biomimetically mineralized collagen type I developed for bone engineering. Three different cell numbers were used for seeding of the nanocomposites, and the impact of the seeding density on proliferation and osteogenic differentiation of hBMSCs was investigated. In addition, the effect of the seeding cell number on seeding efficiency and distribution of the cells within the scaffolds was studied. Our data revealed that the open and interconnecting porosity of the mineralized collagen scaffolds allows a very efficient seeding for all seeding densities tested. Although penetration of the cells into the interior of the scaffolds was demonstrated for all seeding densities, the application of higher cell numbers resulted in a better colonization also of the deeper scaffold regions. A substantial influence of the seeding density was observed on proliferation and osteogenic differentiation of hBMSCs. Thus, the highest proliferation rate and specific alkaline phosphatase activity was found for the cell matrix constructs seeded with the lowest density. RT-PCR analyses revealed a higher expression of alkaline phosphatase and bone sialoprotein II at lower seeding densities; however, expression of osteopontin was unaffected by the seeding cell number. Our results demonstrated that the seeding density might be an important factor for the development of optimal cell matrix constructs for bone tissue engineering.     

A collagen network phase improves cell seeding of open‐pore structure scaffolds under perfusion

Scaffolds with open‐pore morphologies offer several advantages in cell‐based tissue engineering, but their use is limited by a low cell‐seeding efficiency. We hypothesized that inclusion of a collagen network as filling material within the open‐pore architecture of polycaprolactone–tricalcium phosphate (PCL–TCP) scaffolds increases human bone marrow stromal cells (hBMSCs) seeding efficiency under perfusion and in vivo osteogenic capacity of the resulting constructs. PCL–TCP scaffolds, rapid prototyped with a honeycomb‐like architecture, were filled with a collagen gel and subsequently lyophilized, with or without final crosslinking. Collagen‐free scaffolds were used as controls. The seeding efficiency was assessed after overnight perfusion of expanded hBMSCs directly through the scaffold pores using a bioreactor system. By seeding and culturing freshly harvested hBMSCs under perfusion for 3 weeks, the osteogenic capacity of generated constructs was tested by ectopic implantation in nude mice. The presence of the collagen network, independently of the crosslinking process, significantly increased the cell seeding efficiency (2.5‐fold), and reduced the loss of clonogenic cells in the supernatant. Although no implant generated frank bone tissue, possibly due to the mineral distribution within the scaffold polymer phase, the presence of a non‐crosslinked collagen phase led to in vivo formation of scattered structures of dense osteoids. Our findings verify that the inclusion of a collagen network within open morphology porous scaffolds improves cell retention under perfusion seeding. In the context of cell‐based therapies, collagen‐filled porous scaffolds are expected to yield superior cell utilization, and could be combined with perfusion‐based bioreactor devices to streamline graft manufacture. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Basic fibroblast growth factor enhances osteogenic and chondrogenic differentiation of human bone marrow mesenchymal stem cells in coral scaffold constructs

Temporomandibular joint (TMJ) disorders are commonly occurring degenerative joint diseases that require surgical replacement of the mandibular condyle in severe cases. Transplantation of tissue-engineered mandibular condyle constructs may solve some of the current surgical limitations to TMJ repair. We evaluated the feasibility of mandibular condyle constructs engineered from human bone marrow-derived mesenchymal cells (BMSCs). Specifically, human BMSCs were transfected with basic FGF (bFGF) gene-encoding plasmids and induced to differentiate into osteoblasts and chondroblasts. The cells were seeded onto mandibular condyle-shaped porous coral scaffolds and evaluated for osteogenic/chondrogenic differentiation, cell proliferation, collagen deposition and tissue vascularization. Transfected human BMSCs expressed bFGF and were highly proliferative. Osteogenesis was irregular, showing neovascularization around new bone tissue. There was no evidence of bilayered osteochondral tissue present in normal articulating surfaces. Collagen deposition, characteristic of bone and cartilage, was observed. Subcutaneous transplantation of seeded coral/hydrogel hyaluran constructs into nude mice resulted in bone formation and collagen type I and type II deposition. Neovascularization was observed around newly formed bone tissue; bFGF expression was detected in implanted constructs seeded with bFGF expressing hBMSCs. This report demonstrates that engineered porous coral constructs using bFGF gene-transfected human BMSCs may be a feasible option for surgical transplantation in TMJ repair.     

脑啡肽和多巴胺在实验性脑震荡大鼠脑组织中的表达及意义

背景:脑震荡的机制未明,脑啡肽和多巴胺在其中的表达及意义不清。目的:探讨大鼠脑震荡脑组织中脑啡肽和多巴胺的表达及意义。设计:随机对照实验研究。地点和材料:实验地点:解放军军事医学科学院。健康Wistar雄性二级(清洁级)大鼠80只,军事医学科学院实验动物中心清洁级动物房饲养,水料任意,用于复制脑震荡动物模型。依致脑震荡所用砝码质量的不同随机分为对照组和50,100,200g组。干预:实验大鼠于伤后1,3,7,14及30d活杀,取脑组织,经免疫组化染色等技术,研究脑震荡发生发展中脑啡肽和多巴胺的变化规律。主要观察指标:①临床表现。②病理学改变。③脑啡肽和多巴胺表达的免疫组化染色结果。结果:100g大鼠组出现典型的脑震荡临床表现,其病理改变为脑血管收缩与扩张、脑组织瘀血与水肿、神经元变性、凋亡与坏死。脑啡肽于伤后1d表达增强,阳性部位见于大脑、小脑和海马区的血管内皮细胞浆中;于伤后7d达高峰。14d后表达逐渐减少,30d仍高于正常水平。多巴胺于伤后7d,在大脑、海马区、丘脑及小脑各部分血管内皮细胞、血管壁的表达明显增多,但各时间点无明显变化。结论:脑震荡后以血液循环障碍和实质细胞变性和坏死为主要病理改变。脑啡肽和多巴胺参与了脑震荡发生时脑损伤的病理生理过程,可能对血管损伤、血脑屏障     

深低温冻存软骨细胞构建组织工程化软骨

目的 :研究深低温冻存的软骨细胞作为种子细胞构建组织工程化软骨的能力。方法 :取 2周龄新西兰兔关节软骨细胞 ,经深低温冻存、复苏及体外培养 ,取第 3代对数生长期培养细胞 ,制成细胞悬液 ,调整其为 5× 10 7个 / ml左右 ,接种于 PGA三维支架材料上 ,复合物体外培养 1周 ,移植于裸鼠皮下 ,术后 12周取材 ,行大体及组织学观察。结果 :经深低温冻存的软骨细胞与新鲜的软骨细胞一样形成了预定形态的软骨结构 ,组织学观察有软骨生成及基质分泌 ,单纯PGA支架及单纯的细胞悬液无软骨组织生成。结论 :经深低温冻存的软骨细胞保持了分裂增殖及合成基质的能力 ,可用于组织工程构建组织工程化软骨