去细胞方法及其在组织工程中的应用

去细胞基质在组织工程及再生医学的大量应用为解决组织器官的修复和重建等难题带来了希望。去细胞方法大致可以分为三类:化学处理法、物理处理法及酶学处理法,且已经应用于组织工程及再生医学的各个方面。本文总结并分类目前常用的去细胞方法及其在组织工程各方面的应用,对目前国内外常用的去细胞方法及其在组织工程及再生医学中的应用进行回顾总结与分析。     

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。     

内皮祖细胞及其在组织工程中的应用

目前,组织工程化血管的构建和工程化组织器官的血管化因内皮种子细胞的扩增能力不足和生物活性不强而受到限制。内皮祖细胞(EPC)是内皮细胞的前体细胞。出生后,EPC主要存在于骨髓,可向外周血液缓慢释放,参与机体缺血组织的血管重建和损伤血管的重新内皮化。现对EPC的来源、分布、表型特征、动员、分化、归巢、分离、培养与鉴定等生物学特性和EPC在组织工程中的应用进行了全面的综述,并指出目前存在的问题和研究方向。     

几丁聚糖在组织工程中的应用

支架材料作为组织工程的生物学植入替代物,对细胞移植与引导新组织生长有重要的作用。几丁聚糖可制成无毒性,无刺激性,生物相容性和生物可降解性良好的生物医用材料,在人工皮肤,骨修复材料,手术缝线等方面已广泛应用。本文分析了纯几丁聚糖支架结构和它与其他天然或合成材料复合的支架结构的物理、化学性质及其独特的生物学功能,同时还进一步介绍了其应用的范例并探讨了发展前景。     

以HaCaT细胞为种子细胞构建新型人组织工程皮肤

目的:评估以人永生化角朊细胞HaCaT为种子细胞构建新型人组织工程皮肤的可行性。方法:对HaCaT进行无血清培养(DK-SFM)及传代培养;取处于对数生长期的细胞进行接种;利用物理化学方法,采用SD大鼠网状层真皮制备(Acelluar dermal matrix,ADM);应用MTT比色法作生长曲线观察HaCaT细胞长满真皮支架所需时间。HE染色法观察脱细胞前后真皮支架和细胞单层及初步形成的细胞多层。结果:脱细胞真皮的细胞成分消失,组织疏松,为理想的组织皮肤支架;将HaCaT细胞按2×10~5/cm~2密度接种到ADM上,细胞长满支架的时间为5天。结论:在SD大鼠脱细胞真皮支架上以HaCaT细胞为种子细胞可以构建新型人组织工程皮肤     

组织工程软骨种子细胞的研究进展

临床上,各种原因造成的软骨缺损的修复始终是一大难题.组织工程软骨的出现,为软骨大范围缺损的修复与重建带来新的希望.组织工程软骨是由种子细胞、支架材料及生长因子构成的三维空间复合体.由于不同种子细胞的增殖及分化能力不同,选择合适的种子细胞是构建组织工程软骨所要解决的重点及难点.种子细胞在组织工程软骨的构建过程中起到关键作用,因此,探讨软骨种子细胞的来源对组织工程软骨的发展具有重要的意义.     

内皮祖细胞在血管组织工程研究中的应用现状

组织工程血管是修复紫绀型先心病右心室流出道的潜在替代材料,实验研究表明外周血内皮祖细胞(endothelial progenitor cell,EPC)可作为构建组织工程血管的良好种子细胞。现阶段国内外对组织工程血管的研究方兴未艾,EPC在血管组织工程研究中的应用还处在体外培养或动物实验阶段,尚无临床应用报道。近来某些基础研究的成果对于新生血管的形成和EPC的自动募集机制有了合理的解释,其中缺氧被认为是重要的始动因素,这些研究成果也为EPC作为种子细胞应用于血管组织工程提供了理论基础。所以,阐明EPC的低氧诱导机制及其在血管组织工程的应用必将有助于复杂紫绀型先心病的外科治疗。本文主要介绍了目前该领域研究现状及相关研究基础的进展,并总结提出了在EPC研究和未来临床应用中需解决的问题。     

琼脂糖在组织工程中的研究进展

琼脂糖是一种来源丰富、成本低廉的天然高分子材料,具有生物安全性和可降解性,利用其凝胶化现象可制成形状可塑的具有三维网络结构的凝胶。与其他天然材料相比,琼脂糖凝胶在机械性能上具有一定优势,如抗拉伸/压缩性、粘弹性、流变性等。其特殊的防粘连作用,使其必须与其他材料复合或者选用适宜的定型方式制成组织工程支架,以提高支架的组织相容性,用于填充、修复或者再生机体缺损组织。琼脂糖在组织工程领域的研究历史虽然不长,但在软骨、神经、骨、角膜和口腔黏膜等方面已经取得一些研究成果,其独特的微观结构和力学性能使其在软骨组织工程方面的研究最为广泛。目前,琼脂糖的组织工程研究离临床应用还有一段距离,材料制备和作用机理探索将是未来研究的重点。     

细胞膜片技术在组织工程中的应用

细胞膜片技术在组织工程中显示了良好的应用前景。与传统胰酶消化收集细胞的方法相比,运用该技术收集到的细胞保留了体外培养过程中分泌的胞外基质、建立的细胞-基质连接以及细胞间连接等结构。目前细胞膜片技术已被应用到角膜、食管、心脏、牙周韧带及软骨等多种组织修复中。然而,应用细胞膜片技术构建富血管化的大块组织、细胞膜片技术的工业化进程及基于细胞膜片技术的再生医学被大众所认知和接受仍是其在组织工程中面临的挑战。本文就细胞膜片技术在组织工程中的研究现状及最新进展作一综述,并寻求出其在临床及基础研究中的进一步发展方向。     

光交联水凝胶在组织工程中的研究进展

由于生物相容性、可降解性、与天然细胞外基质结构的相似性,水凝胶成为组织工程的研究热点与重点。基于原位形成和可注射性、与现有加工技术(3D打印、静电纺丝)的兼容性,光交联水凝胶在组织工程领域广泛应用。综述了近年来光交联水凝胶在组织工程领域的研究进展,包括其在软骨组织、骨组织、脂肪组织、牙周组织和皮肤组织方面的研究思路及应用进展,以期为后续光交联水凝胶作为组织工程支架的研究提供参考。     

Decellularized tissue and cell-derived extracellular matrices as scaffolds for orthopaedic tissue engineering

The reconstruction of musculoskeletal defects is a constant challenge for orthopaedic surgeons. Musculoskeletal injuries such as fractures, chondral lesions, infections and tumor debulking can often lead to large tissue voids requiring reconstruction with tissue grafts. Autografts are currently the gold standard in orthopaedic tissue reconstruction; however, there is a limit to the amount of tissue that can be harvested before compromising the donor site. Tissue engineering strategies using allogeneic or xenogeneic decellularized bone, cartilage, skeletal muscle, tendon and ligament have emerged as promising potential alternative treatment. The extracellular matrix provides a natural scaffold for cell attachment, proliferation and differentiation. Decellularization of in vitro cell-derived matrices can also enable the generation of autologous constructs from tissue specific cells or progenitor cells. Although decellularized bone tissue is widely used clinically in orthopaedic applications, the exciting potential of decellularized cartilage, skeletal muscle, tendon and ligament cell-derived matrices has only recently begun to be explored for ultimate translation to the orthopaedic clinic.     

组织工程血管补片动物模型的建立及围术期处理

目的评估组织工程血管补片动物模型的可行性并总结模型建立的围手术期处理。方法10只成年杂种犬,用自身的骨髓细胞和高分子可降解材料构建的组织工程血管补片扩大肺动脉流出道。结果实验中有1例在术中出现心动过缓,暂停手术操作后,其余手术均逐渐恢复,未造成不良后果。术后实验动物均存活。术后5～10min撤离呼吸机,拔除胸引管。术后两周肺动脉造影示左肺动脉通畅,未见动脉瘤形成,移植物处稍狭窄;取出移植物观察,血管管腔通畅,腔面光滑,无血栓,无感染。结论通过自身的骨髓细胞和高分子可降解材料构建的组织工程血管补片扩大犬肺动脉流出道成功建立了组织工程血管补片动物模型。为了保证模型的成功建立,应使用右侧卧位、尽早进行心电监护、及时处理心律紊乱和尽早撤离呼吸机等围术期护理要点。     

杨树的组织培养及其基因工程研究

杨树是林木基因工程的模式植物,在其组织培养过程中,试管苗的再生不仅与植株的基因型,年龄及组织的来源,状态等有关,还受许多外界因素如盐浓度及激素的种类与配比的影响,在杨树的转化过程中,DNA直接转移法和农杆菌介导法都有应用,但后者较为常用,组织培养及转化技术的日趋成熟,为杨树基因工程奠定了良好基础,本文对杨树组织培养,DNA转化方法及其基因工程进行了较为系统的概述。     

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。     

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。     

外胚间充质干细胞构建组织工程骨骼肌的应用研究

目的:探讨利用大鼠颌突外胚间充质干细胞构建组织工程骨骼肌的可行性,并观察对骨骼肌缺损的修复重建的促进效应。方法:取妊娠E 11.5胎鼠颌突外胚间充质干细胞,纯化后在含5ml/L体积浓度二甲基亚砜的DMEM/F12培养基中诱导分化为骨骼肌样细胞,将细胞种植于BAM膜上培养形成组织工程骨骼肌。将其移植入大鼠骨骼肌缺损模型,手术后14 d观察骨骼肌恢复情况,同期进行组织学及免疫组化染色鉴定。结果:经诱导后外胚间充质干细胞可向骨骼肌样细胞转化,构建的组织工程骨骼肌可加速缺损的修复重建,组织学染色显示外胚间充质干细胞具有正常骨骼肌的组织形态,可表达成肌相关蛋白MyOD。结论:诱导后的外胚间充质干细胞可作为种子细胞构建组织工程骨骼肌,本实验为临床肌肉的缺损修复奠定了理论基础。     

Impact of decellularization of xenogeneic tissue on extracellular matrix integrity for tissue engineering of heart valves

The multidisciplinary research of tissue engineering utilizes biodegradable or decellularized scaffolds with autologous cell seeding. Objective of this study was to investigate the impact of different decellularization protocols on extracellular matrix integrity of xenogeneic tissue by means of multiphoton femtosecond laser scanning microscopy, biochemical and histological analysis. Pulmonary valves were dissected from porcine hearts and placed in a solution of trypsin-EDTA and incubated at 37 degrees C for either 5, 8, or 24 h, followed by a 24 h PBS washing. Native and decellularized valves were processed for histology, DNA, cell proliferation, matrix proteins and biomechanical testing. Multiphoton NIR laser microscopy has been applied for high-resolution 3D imaging of collagen and elastin. Distinct differences in several ECM components following decellularization time were observed. Total GAG contents decreased in a time-dependent manner, with o-sulfated GAGs being more susceptible to degradation than n-sulfated GAGs. Efficiency of insoluble collagen extraction increased proportionally with decellularization time, suggesting ECM-integrity may be compromised with prolonged incubation. Biomechanical testing revealed a gradual weakening of mechanical strength with increased decellularization time. The enzymatic decellularization process of heart valves revealed a time-dependent loss of cells, ECM components and biomechanical strength. In order to avoid any immune response a thorough decellularization of 24 h remains mandatory.