基于组织工程研究的可降解支架材料选择策略

目前,器官或组织移植是治疗器官衰竭或大范围组织缺损唯一长期有效的方法,但存在供体短缺、免疫排斥等问题。组织工程技术作为一种潜在的替代治疗方法,支架材料的选择是其中具有决定意义的组成部分。组织工程支架材料按其来源可分为天然及其改性修饰材料、人工合成与复合支架材料3种。组织工程目的就是修复临床上的病损组织或器官,并达到较理想的结构和功能的恢复。因此组织工程支架也必须从基本性质上具有一定的仿生化结构及功能,即"活"支架,这样才能彻底代替病损组织或器官。通过多种支架材料的优化组合(即材料的复合),对材料进行表面改性、制备工艺优化及添加细胞因子缓释微球等技术,模拟病损器官组织的特性及周围环境,有望打开组织工程的新局面。理想的组织工程支架应当以临床需要为根本目的,依靠材料学、分子生物学、工程学等多学科间的交叉研究,取各家之长,优化配比组合,达到仿生的目的。本课题组前期工作已经将骨髓间充质干细胞体外诱导分化为胆管上皮样细胞,并设计出左旋聚乳酸/聚己内酯共聚物(PLCL)胆道支架,内部混有包含生长因子的纳米缓释微球,供细胞因子的远期释放,支架内表面涂有基质胶/胶原混合层,且胶内加入bFGF、EGF,提供诱导因子的早期释放。将诱导细胞与PLCL胆道支架复合,制备组织工程胆管。文中综述了现存各类支架材料的研究状况,简单介绍了制备工艺、表面修饰等影响支架性能的因素,力求探索组织工程支架材料的选择策略。     

组织工程支架制备中超临界CO2技术的应用*

作为组织工程研究中三大要素之一,组织工程支架可为细胞的附着、迁移和增殖提供理想的环境。传统的组织工程支架制备方法,如粒子沥滤法、相分离法及静电纺丝法等在理论和技术上已较为成熟,但由于大多需要有机溶剂的参与,在制备过程中仍存在有机溶剂难以去除,以及支架孔洞难以控制、连通性较差等问题。超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,SC-CO₂)密度近似液体,黏度和扩散系数近似气体,具有流动性强、溶解能力大、传热效率高等特殊的理化性质,与传统工艺相结合,可在绿色温和的反应体系中有效规避上述问题,在组织工程支架制备及药物负载方面具有广阔前景。     

静电纺丝法构建食道上皮组织

为了模拟食道上皮基膜构造,促进上皮组织的再生,以聚乳酸 (PLA) 和丝素蛋白 (SF) 为材料,利用静电纺丝法制备了PLA及PLA/SF等多孔纤维膜支架;并从猪食道粘膜组织中分离提取包括IV型胶原蛋白、层粘连蛋白、巢蛋白及蛋白聚糖等基膜蛋白的提取液,涂覆接枝于支架表面。通过扫描电镜 (SEM)、力学测试系统、体外降解等手段对支架材料的特征和性能进行检测。结果显示这两种支架的力学性能、纤维特性等均与基膜相仿;而细胞培养实验与CK14抗体进行的免疫组化分析表明,PLA/SF相对于PLA支架更能促进上皮细胞的增殖和粘附,基膜蛋白提取液的包被是有利于上皮细胞的生长和功能表达,研究结果将为工程化食道的构建提供重要的实验依据。     

肌腱组织工程支架与种子细胞研究进展

目的:综述肌腱组织工程支架材料、细胞来源、制备技术及体外构建的研究进展.方法:查阅近期肌腱组织工程研究的相关文献,对组织工程肌腱支架的材料来源、制备技术,复合细胞种类,体外构建力学刺激等进行分析、归纳.结果:肌腱组织工程支架材料有天然材料、人工合成材料及复合材料等;制备技术包括静电纺丝和编织法等;其中支架材料的表面修饰是组织工程化肌腱构建的重要环节.与肌腱材料进行复合的种子细胞有肌腱细胞、骨髓间充质干细胞及成纤维细胞等.结论:复合材料是近年肌腱组织工程支架材料研究的重点,静电纺丝技术是一种具有潜力的支架制备技术,支架材料的表面修饰可促进细胞在支架上的黏附及肌腱的形成,种子细胞的研究仍是肌腱组织工程发展的瓶颈,周期性张力的存在为组织工程化肌腱的形成创造了条件.     

壳聚糖在神经组织工程中的应用

功能性高分子材料壳聚糖(CS)及其复合其他材料作为组织工程的支架材料已在生物医学领域等方面取得了一定的进展。CS自身的功能基团可聚合一些聚合物来增强其复合支架的各方面性能,从而使其应用范围更广泛,应用效率更高。在神经损伤中,CS支架材料对促进神经的再生和修复起着至关重要的作用,主要对CS在神经组织工程方面的应用研究做了简要概述。     

生物可降解材料构建组织工程软骨的研究进展

关节软骨修复困难,目前临床上治疗关节软骨损伤难以达到满意的效果。组织工程学的兴起为其提供了新的选择。本文介绍了组织工程软骨的发展历史,重点叙述了各种天然支架材料、人工合成材料、复合材料及纳米材料在软骨组织工程中的应用及其优势。目前应用的天然材料存在力学强度差及免疫源性的不足;人工合成材料降解速率快,降解产物具有细胞毒性,有待进一步完善。表面修饰等技术的应用在一定程度上克服了某些材料的不足;复合材料综合了数种材料的优点,是今后材料技术发展的方向;纳米技术的出现使新合成的材料成为纳米量级,具有了普通材料无可比拟的优势,这为组织工程材料的发展提供了新的思路。本文还对组织工程支架材料存在的问题、下一步的发展方向和前瞻性研究做了介绍。     

聚己内酯在组织工程中的应用进展

聚己内酯(PCL)以其具有的良好生物相容性及其力学特点,在组织工程领域已经成为主要的生物支架材料之一。利用生物支架材料,组织工程的目的是对组织、器官的丧失或功能障碍进行修复与重建。本文综述了对生物支架材料聚己内酯(PCL)的研究进展以及其在组织工程中的应用。     

微环境对细胞的影响以及仿生学在组织工程支架中的应用

微环境影响着细胞的增殖、迁移、分化以及细胞功能,细胞微环境影响细胞命运的因素包括细胞之间相互作用、细胞与细胞外基质相互作用、可溶性信号分子以及缺氧和营养对细胞的影响。组织工程支架的制备就是要利用仿生学原理最大程度模拟细胞微环境,从而应用于细胞行为研究以及临床治疗。全面了解细胞微环境对细胞的影响因素是制备组织工程支架的重要条件,而组织工程支架的研究也进一步推动了细胞微环境对细胞影响的认识。组织工程支架研究在组织工程研究中仍具有广阔前景,新的制备工艺也在组织工程支架研究中发挥着巨大推动作用。     

蚕丝纳米纤维在组织工程领域的研究进展

在组织工程中最为关键的是提供理想的生物材料支架,而结构和功能仿生是组织工程支架最重要的性能要求,但仿生组织工程支架的设计与构建必须由纳米纤维来实现.本文介绍蚕丝纳米纤维的性能特点,并通过国内外文献证实了家蚕丝素具有良好的生物相容性等优良特性,在组织工程领域广泛应用.然而,与家蚕丝相比,野蚕丝更利于细胞的黏附、生长,因此我们推测利用我国特有的野蚕丝素进行静电纺丝制取纳米纤维,有望在生物医学领域获得新的进展.     

PHB/PLLA组织工程前交叉韧带支架材料改性的实验研究

目的:探索体外构建组织工程前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)的三维支架材料。方法:以聚羟基丁酸已酯/聚左旋乳酸(PHB/PLLA1:1)制备"三明治"样结构共聚物并测量其孔隙率等指标。以I型胶原对制备的PHB/PLLA支架进行杂化,获得PHB/PLLA胶原杂化支架。扫描电镜观察其表面结构。将兔皮肤成纤维细胞(SF)接种于PHB/PLLA支架与PHB/PLLA胶原杂化支架,观察其在材料上生长情况。结果:PHB/PLLA支架杂化后胶原填充于纤维空隙,分布比较均匀。体外培养的胶原杂化支架材料上要比PHB/PLLA支架有更多的皮肤成纤维细胞生长。结论:胶原杂化有利于细胞种植和生长,PHB/PLLA胶原杂化支架具有良好的三维构型和生物相容性,有望为前交叉韧带损伤的修复提供了一种新型的支架材料。     

培养方式对真皮组织体外构建的影响

采用静态培养和转瓶培养方式分别构建真皮组织,考察培养方式和搅拌转速对细胞在三维支架材料中增殖、代谢、分布的影响。结果表明,由转瓶培养方式构建的细胞-材料复合物,其最终细胞密度和细胞比生长速率均明显高于静态培养（14.2~27.6×106 cells/cm3 vs 10.1×106 cells/cm3和0.145~0.262 d-1 vs 0.111 d-1）,而转速达80 r/min的转瓶尤其突出;静态培养的细胞-材料复合物内部细胞稀少,且分布不均匀,转瓶培养的细胞-材料复合物在材料表面和内部细胞密度都有所提高,分布情况也得到改善,且80 r/min转瓶培养的组织其细胞密度和分布均优于10 r/min和40 r/min转瓶培养。转瓶培养在其转速达到一定强度时能明显提高细胞在支架中的增殖速率,缩短培养时间,并有效改善细胞在支架内的分布,是一种理想的培养方式。     

组织工程面临的技术挑战与发展趋势

当前组织工程研究仍处于初级阶段,还仅仅是初步应用组织工程技术修复临床简单组织缺损,还有许多制约组织工程应用与发展的基本科学问题没有阐明.随着组织工程各个层面技术难题的逐个攻破,组织工程的内涵和外延将不断拓展,并有助于加快组织工程的产业化进程,促进临床应用.针对组织工程核心要素研究的不足,结合最新的组织工程研究进展,阐述...     

组织器官三维构建及原位组织工程概念——组织工程连载之四

组织器官三维构建就是把种子细胞和支架材料结合而获得设计的组织或器官,属于组织工程的核心内容,也最能体现组织工程的技术水平,如血管、气管的构建。由于传统组织工程存在缺陷,Shimizu于1998年首先提出了原位组织工程的概念,它是运用组织工程学基本原理,通过各种方法诱导移植的外源性的种子细胞或内源性的缺损组织局部细胞发生迁移、增殖、分化形成新生组织修复缺损。原位组织工程最大的特点是不依赖体外的细胞培养装置--生物反应器。原位组织工程是传统离体组织工程的有益补充。离体组织工程仍具有广阔的发展前景。     

DMSO浓度及降温速率对组织工程化真皮超低温保存效果的影响

组织工程化真皮的超低温保存技术是皮肤组织工程的重要组成部分,对皮肤组织库的建立有重要意义。低温保存与低温保护剂的种类、浓度、降温复温程序及低温保护剂的添加与去除方式有着密切的关系。实验目的：研究DMSO浓度及降温速率对组织工程化真皮超低温保存效果的影响。实验方法：以培养一定时间的组织工程化真皮为试材,以不同浓度的DMSO溶液为低温保护液,以不同的降温速率降温保存,以四唑盐(MTT)比色法检测细胞存活率,辅以光学显微镜和扫描电镜观察分析。实验表明：降温速率为1℃／min,DMSO浓度为1．4mol／L时可获得在实验范围内较高的细胞存活率,为75％,超低温保存后的扫描电镜照片表明其细胞形态最为接近新鲜状态,细胞与支架材料的黏附也很紧密,这与细胞存活率的研究结果有很好的相关性。     

心肌组织工程的研究现状

心肌组织工程的目的是通过在体外构建思想的心肌组织工程,用于替代和修复病损的心肌组织,从心肌组织工程的细胞来源,细胞培养基,细胞接种,细胞支架,生物反应器5个方面介绍心肌组织工程的研究现状。     

Perivascular cells in blood vessel regeneration

Vascular engineering seeks to design and construct functional blood vessels comprising endothelial cells (ECs) and perivascular cells (PCs), with the ultimate goal of clinical translation. While EC behavior has been extensively investigated, PCs play an equally significant role in the development of novel regenerative strategies, providing functionality and stability to vessels. The two major classes of PCs are vascular smooth muscle cells (vSMCs) and pericytes; vSMCs can be further sub-classified as either contractile or synthetic. The inclusion of these cell types is crucial for successful regeneration of blood vessels. Furthermore, understanding distinctions between vSMCs and pericytes will enable improved therapeutics in a tissue-specific manner. Here we focus on the approaches and challenges facing the use of PCs in vascular regeneration, including their characteristics, stem cell sources, and interactions with ECs. Finally, we discuss biochemical and microRNA (miR) regulators of PC behavior and engineering approaches that mimic various cues affecting PC function.     

细胞三维培养：组织工程的关键技术突破口

组织工程是有望从根本上解决组织,器官缺损或失能的医学难题的一门新兴边缘学科,组织,器官发育的细胞和分子机制的进一步揭示和体外构建工程组织,器官的细胞培养技术的进步将使组织工程在新的千年成为广泛应用的新的治疗模式。细胞三维培养要成为体外构建工程组织,器官的成熟技术体系需先解决以下问题;（1）细胞;（2）生物材料;（3）培养基;（4）培养装置;（5）异型细胞的共培养;（6）细胞三维培养物血管化。     

聚多巴胺的表面修饰功能在组织工程的应用进展*

聚多巴胺作为贻贝的仿生材料,可由多巴胺在碱性环境中自发形成。由于其较好的黏附特性以及组织相容性,在生命科学等领域有着广泛的应用。将聚多巴胺对材料进行表面修饰,既可以保护材料免受强氧化剂、酸碱等外界的侵蚀,也可以通过表面改性赋予材料新的功能,使其在各领域发挥更好的作用。对聚多巴胺的制备原理、生物性能,以及近年来在组织工程领域(骨组织、软骨组织、硬脑膜组织、血管组织、耳组织)的运用进行综述,以期为后续聚多巴胺作为组织工程黏附材料的研究提供参考。