生物水凝胶及其复合材料在骨修复中的应用

由于外伤、疾病或骨吸收引起的大面积骨缺损无法自行修复,往往需要植入人工骨来恢复缺损区的骨形态和功能。由于传统的异体和异种骨存在易被宿主吸收、排斥等问题,且自体骨取材有限,因此,骨组织工程是目前最具前景和可行的骨修复策略。骨组织工程的关键是要有种子细胞、支架材料以及生长因子,生物水凝胶是潜在的组织工程细胞支架材料之一。水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性,越来越受到组织工程领域学者的关注。本文对生物水凝胶在骨组织工程中的应用进行了评述。     

pH敏感性尼莫地平水凝胶的制备及其性能研究

目的:制备尼莫地平壳聚糖-海藻酸钠水凝胶释药系统.方法:采用复凝聚法制备尼莫地平水凝胶,通过高效液相分析方法考察其对尼莫地平的缓释作用;用转蓝法研究所制水凝胶的释放度,通过改变释放介质的pH值,考察该缓释系统对pH的敏感性.结果:尼莫地平水凝胶在人工胃液中几乎不溶解,累积释放度较低,4h仅释放47%,而人工肠液中具有较高的释放度,可达91%.结论:所制尼莫地平水凝胶具有明显的缓释作用和pH敏感特性.     

可注射型透明质酸水凝胶的制备及性能研究

目的制备一系列新型的可注射型原位水凝胶,期望其运用于生物医学领域。方法采用两种不同链长的酰肼基单体(碳酰肼和己二酸二酰肼)分别修饰透明质酸(HA),并与四氯金酸(HAuCl4)混合,原位形成复合型水凝胶。用紫外可见光谱、核磁氢谱和傅里叶红外光谱分别对酰肼基改性的HA进行表征,同时对水凝胶的机械性能、微观形貌、溶胀行为和生物相容性进行研究。结果该系列水凝胶具有可注射性、互穿网络结构、一定的弹性模量、可调的溶胀能力及良好的生物相容性。结论酰肼基修饰的HA能和HAuCl4原位形成可注射型的水凝胶,该系列水凝胶具有良好的理化性能和生物相容性,在生物医学领域具有潜在的应用价值。     

可控性释放NGF的京尼平- 壳聚糖微球的研究

目的:在体外研究京尼平-壳聚糖微球可控性释放具有生物活性的神经生长因子的可行性。方法:采用"乳化-化学交联"技术制备包埋神经生长因子的京尼平-壳聚糖微球,京尼平为化学交联剂;应用扫描电镜、粒径分布、体外缓释动力学及细胞生物活性分别对微球的性能进行研究。结果:京尼平-壳聚糖微球表面光滑,平均粒径在5.1~50.5μm之间;京尼平的浓度可影响微球在体外释放神经生长因子的速度,经高浓度京尼平交联的微球能减缓并持续释放神经生长因子;此外,从京尼平-壳聚糖微球释放的神经生长因子可维持PC12细胞的生物活性,提高NGF生物利用率。结论:京尼平-壳聚糖微球能有效缓释具有生物活性的NGF超过14天,为神经退行性疾病的治疗提供一种治疗策略。     

纤维蛋白凝胶联合磷酸钙骨水泥的理化性能及生物相容性

目的:探讨纤维蛋白凝胶联合磷酸钙骨水泥的理化性能及生物相容性.方法:将磷酸钙骨水泥作为对照组,纤维蛋白凝胶联合磷配钙骨水泥作为研究组,通过测定两组复合物抗压强度极限、抗弯强度极限、电镜结构以及固化体相组成,初步分析纤维蛋白凝胶联合磷酸钙骨水泥复合材料的理化性能及生物相容性.结果:与对照组抗压强度极限、抗弯强度极限比较,研究组抗压强度极限、抗弯强度极限明显增加,差异显著,有统计学意义(P＜0.05),扫描电镜显示研究组微孔数少于对照组,纤维分散较好.X线衍射观察在31b和35b之间均可见衍射峰,并且与对照组相比较,研究组特征衍射峰强度相对高,羟基磷灰石相比例增加.结论:纤维蛋白凝胶的加入提高了骨水泥强度,加速骨水泥向羟基磷灰石转化,是比较好的骨移植替代材料.     

载荷壳聚糖微球的海藻酸钠水凝胶的制备

目的：在支架材料上引入具有控释行为的微球,旨在通过微球包裹生长因子,通过生长因子的缓慢释放从而促进种子细胞的生长分化。方法：本实验通过在海藻酸钠水凝胶中负载具有控释功能的壳聚糖微球,并通过在微球中包栽溶茵酶从而达到控制壳聚糖降解速率的功效。实验研究了不同搅拌速度下壳聚糖微球的形貌及粒径大小,通过扫描电镜对壳聚糖微球及复合支架的形貌进行了观察,通过紫外光吸收法测试了微球的载药量及包封率,并研究了壳聚糖微球在体外的降解行为等。结果：制备的壳聚糖微球表面较光滑,溶菌酶的包封率在25．78％41．89％之间,载药量在15．20％-24．44％之间。包封溶茵酶的微胶囊在降解9天后壳聚糖分子量下降了70．40％,载荷微球的复合凝胶孔洞增多,孔洞大小均匀。结论：此复合材料有望作为栽荷软骨相关生长因子的支架模型,从而解决软骨组织工程中种子细胞匮乏的问题。     

载荷壳聚糖微球的海藻酸钠水凝胶的制备

目的:在支架材料上引入具有控释行为的微球,旨在通过微球包裹生长因子,通过生长因子的缓慢释放从而促进种子细胞的生长分化。方法:本实验通过在海藻酸钠水凝胶中负载具有控释功能的壳聚糖微球,并通过在微球中包载溶菌酶从而达到控制壳聚糖降解速率的功效。实验研究了不同搅拌速度下壳聚糖微球的形貌及粒径大小,通过扫描电镜对壳聚糖微球及复合支架的形貌进行了观察,通过紫外光吸收法测试了微球的载药量及包封率,并研究了壳聚糖微球在体外的降解行为等。结果:制备的壳聚糖微球表面较光滑,溶菌酶的包封率在25.78%-41.89%之间,载药量在15.20%-24.44%之间。包封溶菌酶的微胶囊在降解9天后壳聚糖分子量下降了70.40%,载荷微球的复合凝胶孔洞增多,孔洞大小均匀。结论:此复合材料有望作为载荷软骨相关生长因子的支架模型,从而解决软骨组织工程中种子细胞匮乏的问题。     

负载白藜芦醇自组装多肽水凝胶的抗菌性能研究

[目的]制备一种负载白藜芦醇的自组装多肽水凝胶并探讨其抗菌性能。[方法]通过自组装制备多肽(FmocFFGGRGD)水凝胶和载有白藜芦醇的多肽水凝胶(Pep/RES);通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察水凝胶的形貌和内部结构;通过流变仪检测水凝胶的流变性质;通过高效液相色谱检测Pep/RES的释放速率;通过细胞毒性试验研究该水凝胶的生物相容性;通过抑菌圈实验和活死细菌染色研究Pep/RES对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。[结果]多肽溶液可在30 min内自组装形成稳定的水凝胶,水凝胶内部的三维结构密度随多肽浓度的增加而增加,2.0wt%浓度的多肽水凝胶稳定效果最好。白藜芦醇从Pep/RES水凝胶中缓慢释放7 d释放量达到50%,Pep/RES浸泡液对NIH/3T3细胞表现出良好的生物相容性。Pep/RES水凝胶中负载的白藜芦醇浓度为512μg/m L时,对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径即可达到5.41±0.18 mm,但即使白藜芦醇浓度达到1 024μg/m L,对大肠杆菌的抑菌圈直径仅为4.27±0.22 nm。[结论]Pep/RES结构稳定,安全无毒,能缓释白藜芦醇,并对金黄...     

类人胶原蛋白-透明质酸血管支架的性能及生物相容性

将类人胶原蛋白与透明质酸按不同比例复合,控制透明质酸的终浓度(W/V)分别为0、0.01%、0.05%、0.1%,用京尼平交联,采用真空冷冻干燥方法构建出血管支架材料。通过扫描电镜、XPS分析、拉力测试、压力爆破实验、细胞毒性实验、血管支架细胞种植实验及小鼠皮下植入等方法对其表面超微结构、表面元素组成、力学性能、细胞毒性等级、细胞相容性、组织相容性进行了研究。结果表明:当透明质酸的含量为0.05%时,类人胶原蛋白-透明质酸支架的孔径比较均匀,孔隙率达94.38%,应力为(1000.8±7.9)kPa,爆破压力为(1058.6±8.2)kPa,细胞毒性实验合格,同时具有良好的细胞相容性、组织相容性及降解性能。     

使用透明质酸钠复合海藻酸钠水凝胶球3D培养软骨细胞抑制细胞去分化的研究

目的:验证海藻酸钠(Alginate,Alg)水凝胶球添加透明质酸钠(Sodium hyaluronate,HA)后,对大鼠膝软骨细胞体外3D培养时软骨细胞去分化的抑制情况。方法:用Ⅱ型胶原酶消化法获取2周龄SD大鼠膝关节原代软骨细胞,体外培养传代至P2。细胞分为2组,1组用2%海藻酸钠水凝胶球3D培养(Alg组),另一组用2%海藻酸钠+1%透明质酸钠的水凝胶球3D培养(Alg/HA组),采用正交法制作海藻酸钠水凝胶球。培养14天后,两组各取水凝胶球进行死活细胞染色观察细胞状态。其他水凝胶球收集后用4%多聚甲醛固定,30%蔗糖溶液脱水,OCT(Optimal cutting temperature compound)包埋剂包埋切片,采用苏木精-伊红染色法(Hematoxylin-eosin staining,HE染色)、甲苯胺蓝染色观察软骨细胞形态;采用阿利新蓝染色观察对比糖胺聚糖(Glycosaminoglycan,GAG)含量;采用免疫荧光染色对比Ⅱ型胶原(Collagen typeⅡ,ColⅡ)含量;采用蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测软骨细胞ColⅡ和聚蛋白多糖(Aggrecan,ACAN)的表达情况。结果:死活细胞染色显示两组水凝球内软骨细胞状态良好,几乎无死细胞;阿利新蓝染色显示Alg/HA组与Alg组相比软骨细胞分泌更多的GAG;免疫荧光染色显示Alg/HA组比Alg组软骨细胞内含更多的Ⅱ型胶原;Western blot显示Alg/HA组软骨细胞比Alg组ColⅡ的蛋白表达更多。结论:含透明质酸钠的海藻酸钠水凝胶可以更好地维持软骨细胞的表型,抑制软骨细胞去分化。     

可注射更昔洛韦温敏型原位凝胶剂的研究

目的：构建温敏型三嵌段共聚物,研究其理化性质以及用其制备的可注射更昔洛韦温敏型原位凝胶剂的制剂特性。方法：以聚乙二醇（PEG）作为亲水嵌段,丙交酯（LA）和β- 丁内酯（β-BL）的无规共聚物PBLA 作为疏水嵌段,采用开环聚合法合成温敏型三嵌段共聚物PBLA-PEG-PBLA,并对其理化性质进行表征,考察其溶液的胶凝温度/ 临界凝胶浓度、流变学性质、通针性和溶蚀行为以及以更昔洛韦作为模型药物、用其制得的可注射载药温敏型原位凝胶剂的体外释放特性。结果：合成的PBLA-PEG-PBLA 嵌段共聚物重均分子质量在6 000 左右,多分散系数为1.5 左右;其溶液临界凝胶浓度（g?mL-1）为5%~10%,质量浓度（g?mL-1）在10%~25% 时胶凝温度为31~35 ℃,接近并略低于体温;其凝胶在低温下储能模量与黏度较小,当温度接近相转变温度后两者迅速增大;其载药凝胶剂累计释放量经拟合显示遵循一级动力学方程,并呈扩散释药机制。结论：较低质量浓度[10%~15%（g?mL-1）] 的PBLA-PEG-PBLA 更符合玻璃体注射要求,更适用于制备可注射载药温敏型原位凝胶剂。     

Localization of nerve growth factor (NGF) receptors in the mitochondrial compartment: Characterization and putative role

Background

The neurotrophin NGF receptors trkA and p75NTR are expressed in the central and peripheral nervous system as well as in non-neuronal tissues; originally described to localize to the plasma membrane, recent studies have suggested other intracellular localizations for both NGF receptors.

Scope of review

In order to determine whether NGF receptors localize to the mitochondrial compartment mitochondria isolated from human kidney, rat tissues and a human podocyte as cell line before and after differentiation were used.

Major conclusions

Our results demonstrate that NGF receptors are localized in the mitochondrial compartment of undifferentiated human podocytes and in all tissues analyzed including rat central nervous system. In mitochondria p75NTR, but not trkA, co-immunoprecipitates with the adenine nucleotide translocator (ANT) and the phosphodiesterase 4 isoform A5 (PDE4A5). Moreover, NGF, via trkA, protects isolated mitochondria of rat brain cortex from mitochondrial permeability transition induced by Ca²⁺.

General significance

Although NGF receptors have been described as mainly citoplasmatic so far, we proved evidence of their expression at the mitochondrial level and their interaction with specific proteins. Our results demonstrating the expression of NGF receptors in the mitochondria provide new insights into the role of NGF at subcellular level, in different areas of the organism, including CNS.     

蛇毒神经生长因子诱导PC12细胞分化超微结构的观察

目的观察蛇毒神经生长因子（Nerve growth factor,NGF）诱导大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞系（Pheo—chromocytoma cells。PC12）细胞分化后,细胞超微结构的改变。方法取对数生长期PC12细胞接种24孔板,设200ng／ml NGF实验组和对照组。培养72h,离心,分别收集细胞制成电镜标本,镜下观察各组细胞超微结构的改变。结果与对照组细胞相比,实验组细胞长出大量突起．并且胞质的细胞器逐渐消失．出现较多的脂滴。结论广西眼镜蛇毒神经生长因子可以促进PC12细胞增殖．并诱导其向神经样细胞分化,长出突触。     

NGF基因重组慢病毒载体的构建及其在人脐带血间充质干细胞的表达

目的:构建神经生长因子(NGF)的慢病毒表达载体,并观察其转染人脐带间充质干细胞后的表达情况。方法:采用实时定量PCR(RT-PCR)方法获取NGF基因编码片段,并将构建的慢病毒载体质粒与包装质粒和包膜质粒共转染293T细胞,包装生产慢病毒。应用相同滴度的慢病毒转导等量间充质干细胞(MSCs),观察转染后细胞的生长形态及生长曲线,再采用RT-PCR、Western Blot方法检测NGF m RNA、蛋白质的表达水平。结果:经PCR、酶切和测序结果证明成功构建NGF基因重组慢病毒载体。同时NGF基因重组慢病毒载体能够成功转染人脐带间充质干细胞,转染率达95.35%,转染后干细胞在NGF m RNA及蛋白质的表达方面较对照组明显升高,同时经倒置显微镜观察及生长曲线实验证实转染后干细胞的生长与对照组相比无明显差异。结论:重组NGF的慢病毒表达载体能够高效的转染人脐带间充质干细胞,基因转染后干细胞的增殖分化能力与未转染细胞差异无统计学意义,可作为一种高效的干细胞转染方法。     

NGF与Neuritin在脑外伤伴四肢骨折病人血清中的表达及意义

目的：通过检测脑外伤患者、脑外伤合并骨折患者、骨折患者及正常人外周血中NG3F,neuritin不同时间段的表达,根据其含量的变化,判断与骨折愈合速度的相关性,寻找骨折愈合的关键因子。方法：收集单纯脑外伤、单纯骨折患者各80例、脑外伤合并骨折患者60例、健康体检人群20例。选取外伤后3天、10天、2周抽取所有实验对象的静脉血,应用ELISA技术测定标本中NGF与Neuritin的含量。结果：损伤后每个时间段里,患者血清中NGF、neuritin含量有不同程度升高,均高于正常对照组,其中又以脑外伤合并骨折组最高。血清NGF在骨折合并脑外伤组伤后第3天含量明显升高,为（0．86±0．21）,伤后10天为（1．47±0．29）。14天为（2．07±0．21）,脑外伤合并四肢骨折组neuritin血清含量在伤后第3天略有升高为（83．47±18．85）,10天（108．50±31．65）,2周（91．86±21．12）．脑外伤合并骨折病人血清NGF、neuritin表达明显高于其他对照组,差别均有统计学意义（P〈0．05）。结论：脑外伤合并骨折病人血清NGF、neuritin表达明显高于其他对照组,说明与骨折愈合有着密切的相关性,两种因子可能在骨折愈合修复过程中共同起作用,从而,推测可能是脑外伤后骨折愈合加速的重要因素。     

NGF 与Neuritin 在脑外伤伴四肢骨折病人血清中的表达及意义

目的:通过检测脑外伤患者、脑外伤合并骨折患者、骨折患者及正常人外周血中NGF,neuritin不同时间段的表达,根据其含量的变化,判断与骨折愈合速度的相关性,寻找骨折愈合的关键因子。方法:收集单纯脑外伤、单纯骨折患者各80例、脑外伤合并骨折患者60例、健康体检人群20例。选取外伤后3天、10天、2周抽取所有实验对象的静脉血,应用ELISA技术测定标本中NGF与Neuritin的含量。结果:损伤后每个时间段里,患者血清中NGF、neuritin含量有不同程度升高,均高于正常对照组,其中又以脑外伤合并骨折组最高。血清NGF在骨折合并脑外伤组伤后第3天含量明显升高,为(0.86±0.21),伤后10天为(1.47±0.29),14天为(2.0 7±0.21),脑外伤合并四肢骨折组neuritin血清含量在伤后第3天略有升高为(83.47±18.85),10天(108.50±31.65),2周(91.86±21.12).脑外伤合并骨折病人血清NGF、neuritin表达明显高于其他对照组,差别均有统计学意义(P<0.05)。结论:脑外伤合并骨折病人血清NGF、neuritin表达明显高于其他对照组,说明与骨折愈合有着密切的相关性,两种因子可能在骨折愈合修复过程中共同起作用,从而,推测可能是脑外伤后骨折愈合加速的重要因素。     

Immunocytochemical localization of nerve growth factor (NGF) in the submandibular gland of adult mice by light and electron microscopy

Summary Nerve growth factor (NGF) was localized in the submandibular gland of adult male mice by a direct immunocytochemical method using highly purified antibodies against NGF coupled to horseradish peroxidase. In light microscopic sections the reaction product was entirely confined to the cells of the secretory tubules. The acinar part of the gland was free of reaction product. This finding was confirmed by electron microscopy. Within the cells NGF was localized exclusively in the apical secretory granules.No reaction was observed in the rough endoplasmic reticulum, the Golgi region or in the granules of the basal part of the cells. This observation favours the assumption that NGF is derived from a precursor molecule and that the precursor is transformed into immunologically active NGF within the secretory granules during their transport from the basal to the apical part of the tubular cells. Stimulation of the submandibular gland with carbachol (2 mg/kg) led to a massive release of the content of the secretory granules, including NGF, into the salivary duct.We wish to thank Dr. C. Rufener, Geneva, for communicating to us a new method of antibodyperoxidase coupling and Mrs. M. Durand-Wenger for her excellent technical assistance. This study was supported by the Swiss National Foundation for Scientific Research (Grant Nr. 3.432.74)     

N42－A对神经生长因子诱导PC12细胞分化的抑制作用

研究表明,缺乏神经生长因子（ＮＧＦ）的营养支持是Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ＇ｓ等神经元退行性疾病发生发展的重要原因,而ＮＧＦ和／或ＮＧＦ受体的过度表达则与一些神经系统肿瘤的发生发展有着十分密切的因果关系。采用（１２５）Ⅰ－ＮＧＦ受体特异结合实验作为ＮＧＦ受体活性物质筛选实验模型从中药牛膝中筛选出了能强烈地抑制（１２５）Ⅰ－ＮＧＦ受体结合的活性成分Ｎ４２－Ａ（ⅠＣ（５０）＝６．１８±３．４３,ｎ＝４）;细胞培养实验表明,Ｎ４２－Ａ对ＮＧＦ诱导大鼠嗜铬神经瘤ＰＣｌ２细胞的分化也具有很强的剂量依赖性抑制作用（对０．１ｎｍｏｌ／Ｌ和０．２ｎｍｏｌ／ＬＮＧＦ诱导的大鼠嗜铬神经病ＰＣ１２细胞轴突生长的半数抑制浓度分别为６μｇ／ｍＬ和２１μｇ／ｍＬ）。这表明,Ｎ４２－Ａ是神经元上介导ＮＧＦ诱导轴突生长的特异受体抑制剂,不仅对ＮＧＦ及其受体过度表达所致的神经系统肿瘤的防治具有潜在的应用价值,而且对Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ＇ｓ等神经元退行性疾病防治药物的开发研究具有十分重要的意义。