几种神经支架原材料的生物力学性质评价

组织工程支架都需要有一定的力学性能以满足实际使用时的要求。本文考察了9种候选神经支架原材料的力学性能,为神经支架的设计制作的选材提供力学依据。本研究以PLGA、胶原、海藻酸钠、脱细胞猪皮、脱细胞血管、脱细胞猪皮-PLGA的复合体、脱细胞血管-PLGA的复合体以及经改性的壳聚糖和明胶作为考察材料,用拉伸实验机对其进行拉伸试验。本试验获得了这9种材料的最大应变、最大应力厦杨氏模量。其结果可以为神经支架的选材、设计和制作提供力学参考依据。     

PLGA/ECM神经支架性质的体外评价

以赖氨酸、神经生长因子(NGF)、聚乳酸聚羟基乙酸共聚物(PLGA)、猪皮来源的细胞外基质(ECM)为原料制备了一种复合材料;考察其内部三维结构,生物力学性质,降解特性,雪旺氏细胞黏附状况,以及其对NGF的可控释放作用;从而评价其作为促周围神经损伤修复支架的可行性。扫描电子显微镜(SEM)观察显示,PLGA渗透入去细胞猪皮内部固有的蜂窝状孔隙中,并覆盖在孔隙内表面;孔隙率为68.3%～81.2%,密度为0.62～0.68 g/cm3。复合材料的断裂强度为8.308 MPa,断裂伸长率为38.98%,弹性模量为97.27 MPa;在4周的体外降解测试中,其最大失重率为43.3%;赖氨酸在复合材料中的添加对降解液pH的相对稳定具有显著作用;在30 d中,复合材料对NGF的累积释放率为38%;通过雪旺氏细胞与复合材料的共培养,发现雪旺氏细胞能够在其表面及孔隙中黏附。因此表明本复合材料有望成为一种新型的促周围神经损伤修复支架。     

PLGA改性明胶的性质研究

目的:探讨聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)对明胶的改性效果.方法:(1)将PLGA和明胶分别以9:1,8:2,7:3,6:4,5:5,3:7质量比制成膜状试件.(2)以扫描电镜观察试件的微结构.(3)以材料试验机测试其力学性质.(4)以PBS(pH 7.4)为人工降解液考察其在体外在8周内的降解情况.结果:(1)在上述范围内支架均质程度和机械性能随明胶含量增大而变差.(2)体外降解期间支架最大吸水率和失重速率随明胶含量增大而增大.结论:经PLGA改性后的明胶的上述各项指标均发生了显著变化,作为备选组织工程材料,复合体系申明胶含量不宜多于40%.     

纤维蛋白和高分子混合支架的研究及其对大鼠骨髓间充质干细胞增长的影响

通过混合纤维蛋白原和凝血酶溶液与不同量(0、1、2、4 mg)的PLGA无纺丝制得力学强度提高的生物混合支架,检测各组支架对大鼠骨髓间充质干细胞(rMSC)增长的影响.用扫描电镜观察各组支架都具有多孔且孔间相通的特性.根据收缩溶胀的测量,混入PLGA的纤维蛋白支架收缩率明显小于未混合PLGA的支架.检测各组的压缩模量,混合PLGA的支架压缩模量大于未混合的支架,其差异均具有统计学意义.选择具有多向分化潜能的rMSC在混合支架上的生长,进行DNA荧光检测法测得细胞增长值,在混合PLGA无纺丝1 mg的支架上rMSC增长效果最好.实验证明纤维蛋白混合三维支架维持原纤维蛋白支架内部多孔隙三维结构,而且增大了支架的力学强度,在一定程度上提高了骨髓间充质干细胞在支架上的增长,在组织工程中是具有潜力的细胞生长三维支架.     

冻融联合灌注法优化大鼠肾脏脱细胞支架的制备

本研究旨在探索优化肾脏脱细胞支架的制备方法,为肾脏组织工程及肾脏体外病理、毒理研究提供实验基础。取大鼠肾脏灌注PBS作为对照组 (Control组),在不同流速下分别以十二烷基磺酸钠 (Sodium dodecyl sulfate,SDS) 灌注 (S组),Triton X-100联合SDS灌注 (TS组),反复冻融后Triton X-100联合SDS灌注(FTS组),制备肾脏脱细胞支架,并测定其流体分布及脉管阻力。HE染色、DAPI染色、DNA定量检测脱细胞支架脱细胞程度,Masson染色、PAS染色、免疫组织化学染色检测脱细胞支架主要成分的保留和结构的完整,扫描电镜检测支架的超微结构,MTT法检测支架的细胞毒性,ELISA检测支架中生长因子的含量。结果显示,FTS组脱细胞用时较S组、TS组少,10 mL/min组支架脉管阻力较低,S组、TS组、FTS组流体分布与Control组存在差异。HE染色和DAPI染色显示各组支架未见细胞成分残留,DNA含量＜50 ng/mg。Masson染色和PAS染色可见细胞外网状胶原及多糖,免疫组织化学染色见Ⅰ型胶原 (CollagenⅠ)、Ⅳ型胶原蛋白 (Collagen Ⅳ)、纤维连接蛋白 (Fibronectin)、层粘连蛋白 (Laminin) 表达。扫描电镜见支架呈蜂窝状结构。MTT法检测支架细胞毒性分级在0–1级之间。ELISA检测提示FTS组VEGF、EGF、IGF-1、PDGF含量明显高于S组和TS组。综上,联合冻融和灌注法能够制备更为理想且有效的大鼠肾脏整器官脱细胞支架,为肾脏组织工程及肾脏体外病理、毒理学研究奠定基础。     

胶原蛋白-壳聚糖支架的构建及其与骨髓基质干细胞复合的实验研究

目的:构建一种组织工程神经支架,并观察体外培养的骨髓基质干细胞在其内部的生长情况,为后续种子细胞的移植提供阶段性实验数据.方法:以Ⅰ型胶原蛋白和壳聚糖为原料通过冷冻干燥技术制备神经支架,扫描电镜观察其内部结构,测量其孔径大小、孔隙率等指标.将体外培养的骨髓基质干细胞与Ⅰ型胶原蛋白-壳聚糖神经支架复合,共培养2天;扫描电镜观察细胞在支架内部的生长情况.结果:构建的神经支架均为圆柱状,内部为纵向平行排列的孔径均匀的微管样结构,细胞紧密贴附在支架微孔内壁上,细胞生长状况良好.结论:Ⅰ型胶原蛋白-壳聚糖支架具有良好的内部三维结构和生物相容性,可与细胞复合后用于修复周围神经缺损.     

转基因细胞片复合PLGA支架修复兔软骨缺损的研究

细胞片技术是应用组织工程方法使培养细胞从培养表面分离而形成含有细胞外基质的一层完整片状结构,弥补了传统组织工程技术的不足,是获取种子细胞以及对种子细胞进行转移的一项新技术。为探讨体外生长分化因子-5(GDF5)基因转染修饰的BMSCs细胞片与GDF5转基因BMSCs负载的PLGA支架形成的共聚物修复兔甲状软骨缺损的效果,实验通过腺病毒转染GDF5基因至四代兔BMSCs,温度敏感性培养皿制备GDF5转基因细胞片并与负载有转染GDF5基因BMSCs的PLGA支架复合,移植至同种兔甲状软骨缺损处,分别于术后4、8周行大体观察和组织学检测其修复效果。实验分3组:(A)转基因细胞片包裹负载有转基因BMSCs的PLGA支架组;(B)负载有转基因BMSCs的PLGA支架组;(C)负载BMSCs的PLGA支架组。结果显示,体外成功收获了完整的GDF5转基因细胞片,Real time PCR检测到GDF5 mRNA的表达,行大体组织的II型胶原免疫组化和阿利新蓝染色显示:A组和B组均表达II型胶原和糖胺聚糖(GAG),但A组表达高于B组,有统计学意义(P0.05)。由此可得,转基因细胞片包裹负载转基因BMSCs PLGA支架较传统转基因BMSCs负载PLGA支架方法具有更加优越的成软骨能力,能更有效地促进软骨缺损的修复。     

PLGA的不同组成对支架材料性能的影响研究

研究PLGA的不同组成对支架材料的力学性能、降解性能和生物学性能的影响。采用溶液浇注/颗粒沥取法制备出不同组成的PLGA多孔支架,对支架的力学性能和降解速率进行考察,同时将人真皮成纤维细胞接种于不同组成的PLGA支架材料上,培养不同时间后,检测细胞的粘附率和增殖率,以及细胞产生的总胶原含量,并通过扫描电镜观察支架上的细胞形态。结果显示,随PLA比例的增加,支架的力学强度增加,降解速率降低,但都不是线性变化。70:30比例的支架,拉伸强度最高,而70:30和80:20两种比例的支架,其降解速率没有显著性差异。PLGA不同组成的支架,均具有良好的细胞相容性,成纤维细胞粘附率和增殖率在三种比例的支架上没有显著性差异,细胞在支架表面生长良好,分泌大量的细胞外基质,细胞基本铺满整个支架。本文研究发现,PLGA的组成对支架力学性能、降解性能和生物学性能有细小但显著的影响,这将对组织构建选用PLGA支架材料提供有益的帮助。     

离心粘结法制备孔隙连通的三维细胞支架

目的:改进多孔支架制备技术,使多孔支架具有孔隙结构均匀、孔隙连通性良好的特性。方法:间歇离心技术与湿度粘结方法结合,改善致孔剂粘结的均匀性;溶液浇注/颗粒沥析技术制备三维多孔细胞支架;扫描电镜观察支架的孔隙结构,原子吸收光谱检测致孔剂残余,力学实验仪与重量法表征支架的其它物理性能与制备条件的关系。结果:三维多孔支架的孔隙呈球形、分布均匀、孔隙相互连通、通道呈规则的圆形;支架中无残余致孔剂。以聚乳酸为原料制备的支架,其孔隙率、压模量、吸水率分别高达94.7±0.5%、509±6kPa、208.2±20.3%。结论:间歇离心粘结--溶剂浇注/颗粒沥析技术,能够制备出孔隙结构均匀、孔隙相互完全连通的三维细胞支架,支架的孔隙大小和通道尺寸人为可控,支架的孔隙率和强度高,孔隙结构符合组织工程的要求,是一种比较理想的三维细胞支架制备方法。     

担载b-FGF的PLGA微球复合明胶支架的体外释放研究

目的:研究担载碱性成纤维细胞生长因子(b-FGF)微球复合明胶支架的外形特征、孔径、孔隙率及体外释放动力学,以期构建具有缓释功能、高孔隙率的担载细胞因子的新型复合明胶支架。方法:本文利用冷冻相分离法和S/O/W法先将b-FGF水溶液包裹于PLGA微球中,然后埋置于明胶溶液中制备为多孔复合明胶支架。分别对微球的形态和复合明胶支架的基本形态、孔径、孔隙率进行表征,通过Elisa法测定b-FGF在复合明胶支架中的体外释放行为。结果:制备成形态良好的三维复合明胶支架,其孔隙率为82.90%±1.45%,孔径范围为150~300μm,复合明胶支架中b-FGF在体外缓慢释放20余天。结论:担载蛋白微球复合明胶支架不仅满足组织工程支架的要求,还能有效缓释细胞因子,为细胞和组织生长提供良好的微环境,为进一步应用于组织工程领域提供了可能。