β-TCP支架体外构建组织工程骨及其流体力学研究

骨髓基质干细胞在β-tricalciumphosphate(β-TCP)支架上分别进行了1、2和4周的三维动态培养,对支架上不同时间和部位的细胞面积/微孔面积及支架动态培养的流体环境进行了研究.研究表明,第1周细胞在支架大部分孔道内粘附生长并出现一定区域的单细胞层和多细胞层,第2周部分区域的部分孔道已填满了细胞并出现多细胞层,第4周大部分孔道几乎填满了细胞,主管道内壁出现了较多的细胞生长.同时发现,支架上各个区域细胞粘附面积不等,部分区域无细胞存在,有的部位2周后细胞逐渐减少.为了研究支架各个位置细胞増殖与流速、剪切应力的关系,建立了支架随机孔道结构的流体分析模型,通过支架上流速和剪切应力分布探讨实验中细胞分布现象的机理.结合计算和实验发现,流体能流到的部位几乎都有细胞生长,细胞生长较快的部位速度大多集中在0.24～0.53mm/s,剪切力大多在0.0050～0.023Pa,主管道底部及靠近进口的部位可能存在由于过大的剪切力影响细胞生长的区域.上述结果在一定程度上反映了细胞-支架-流体三者在成骨转化过程中的作用,对指导体外灌注培养的流量确定、灌注工艺及骨转化动力学研究有重要的意义.     

构建大段组织工程骨的新型生物反应器的设计与制造

目的:设计、制造一种新的灌注式生物反应器,专门用于高效地构建大体积、β-磷酸三钙组织工程骨。方法:在普通模式灌注生物反应器的灌流室内生成间断性低压环境(-0.01 mpa,0.5 Hz),用材料色素颗粒洗脱实验进行验证后,将复合兔骨髓间充质干细胞的大段、管状β-磷酸三钙材料分别在静态、反应器内常压灌注和间断低压灌注三种环境下培养4周。期间收集培养液检测葡萄糖日耗量、细胞活力(MTT比色法)、碱性磷酸酶比活性、骨桥蛋白水平,并进行硬组织切片检查。结果:色素颗粒洗脱实验证明,间断性低压可以改善低流量液流在材料内的分布;在培养2周和4周时,负压灌注组日均葡萄糖消耗量和细胞活力均显著高于常压灌注组:(t=20.254 P<0.05,t=64.794 P<0.05)及(t=17.586 P<0.05,t=7.583 P<0.05);碱性磷酸酶(ALP)比活性测定和骨桥蛋白水平(OPN)反映间断低压灌注组中骨髓间充质细胞向成骨细胞分化效率更高,但高峰相晚于常压灌注组和静态培养组;在间断低压灌注组中材料深部的占孔率最高,并且分布更均匀。结论:此新型灌注式生物反应器适用于构建大体积、特殊构型组织工程骨;其高效的促进细胞增殖效应可减少初始复合的种子细胞数量,缩短构建周期。     

几丁质缝合线的酶组织化学研究

采用酶组化方法,对几丁质缝线进行毒理学研究,并与羊肠线对比。结果显示:几丁质缝线无毒性、无刺激性、具有良好的生物相容性,较羊肠线组织反应小,吸收快,是一种新型的有广泛应用前景的可吸收性缝合线。