明胶三维微球装载人脐带间充质干细胞修复慢性肌腱病

背景:肌腱组织因缺少血管而修复困难,如何促进肌腱的恢复和提高肌腱损伤后干细胞治疗的效果,一直是临床及科研的研究热点和重点。目的:将人脐带间充质干细胞与明胶微载体支架结合构建组织工程化干细胞,通过体外实验与大鼠体内实验观察明胶微载体培养的人脐带间充质干细胞对肌腱病的治疗效果及作用机制。方法:(1)体外细胞实验:将人脐带间充质干细胞接种于三维明胶微载体后观察细胞活性以及存活情况,以常规培养的人脐带间充质干细胞作为对照;(2)动物体内实验:将成年SD大鼠随机分为正常组、肌腱病组、2D组(肌腱病+常规培养人脐带间充质干细胞)、3D组(肌腱病+明胶微载体三维培养的人脐带间充质干细胞),每组6只,治疗4周后进行动物行为学检测以及跟腱病理组织形态观察。结果与结论:(1)体外细胞实验:接种于明胶微载体的人脐带间充质干细胞存活率高,且随着时间延长细胞增殖速率增加;与对照组相比,三维明胶微载体培养的细胞活性更好;(2)动物体内实验:治疗4周后,与肌腱病组比较,3D组大鼠下肢功能恢复良好及组织病理学评分显著改善,而2D组也可一定程度改善肌腱病损伤,但效果不及3D组;(3)结果表明,三维明胶微载体培养的人脐带间充质干细胞可以促进肌腱损伤组织修复再生,且修复效果优于常规培养人脐带间充质干细胞。

生物3D打印仿生支架促进肩袖损伤后的愈合

背景:大多数肩袖损伤发生于冈上肌腱,由于肌腱组织缺少血管以及肩袖复杂的解剖结构,临床治疗效果非常有限。组织工程技术和干细胞生物学的快速发展为提高肌腱修复质量带来了新的希望。目的:通过生物3D打印技术制备人脐带间充质干细胞/甲基丙烯酸酐化明胶复合支架,观察该支架修复肩袖损伤的效果。方法:(1)体外细胞实验:制备明胶微载体,将人脐带间充质干细胞接种于明胶微载体表面构建组织工程化干细胞。制备甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶打印墨水,使用甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶打印墨水重悬组织工程化干细胞,放入3D打印机的生物墨水容器中进行打印,蓝光照射固化5 min后即得人脐带间充质干细胞/甲基丙烯酸酐化明胶复合支架。通过死活染色、CCK-8实验检测支架内人脐带间充质干细胞的活性。(2)动物体内实验:采用随机区组设计方法将24只SD大鼠随机4组,每组6只:正常组不进行任何处理,肩袖损伤组、单纯支架组、细胞支架组建立冈上肌腱撕裂的肩袖损伤模型,单纯支架组、细胞支架组造模后分别将甲基丙烯酸酐化明胶支架、人脐带间充质干细胞/甲基丙烯酸酐化明胶复合支架植入肌腱损伤处。术后4周,分别进行大鼠行为学测试及肩袖冈上肌腱组织学病理组织形态观察。结果与结论:(1)体外细胞实验:死活染色结果显示,明胶微载体可减轻3D打印过程对人脐带间充质干细胞造成的损伤,随着培养时间的延长,支架内的人脐带间充质干细胞存活率升高;CCK-8实验结果显示,随着培养时间的延长,支架内的人脐带间充质干细胞活性无明显变化。(2)动物体内实验:行为学测试结果显示,相较于肩袖损伤组、单纯支架组,细胞支架组大鼠四肢运动功能明显改善;肩袖冈上肌腱苏木精-伊红与Masson染色结果显示,相较于肩袖损伤组、单纯支架组,细胞支架组肌纤维排列较规律,无明显的炎性细胞浸润,胶原容积百分比降低;免疫荧光染色结果显示,相较于肩袖损伤组、单纯支架组,细胞支架组肩袖冈上肌腱内白细胞介素6、肿瘤坏死因子α蛋白表达明显降低。(3)结果表明,生物3D打印的人脐带间充质干细胞/甲基丙烯酸酐化明胶复合支架可促进肩袖损伤组织修复再生。

3D生物打印支架修复损伤脊髓的作用特点

背景:脊髓损伤可导致不可修复的组织损伤和持续的感觉运动损伤,其治疗是一个相当大的挑战,因此一直受到临床科学家的极大关注。仿生三维支架已成为修复神经系统的有效选择。生物3D打印技术可根据个性化情况定制并快速打印出不同形状和尺寸的3D生物支架,精准控制其材料和细胞的相对空间结构,更好地模拟脊髓的相对解剖位置。目的:总结3D生物支架在脊髓损伤后组织修复和再生领域的研究进展。方法:以“生物3D打印、生物支架、三维支架、脊髓损伤”为中文检索词在中国知网和万方数据库进行检索,以“biology 3D printing,biological scaffold,three dimensional scaffold,spinal cord injury”为英文检索词在PubMed,Web of Science,Medline和Embase数据库进行检索。收集归纳3D生物打印支架联合干细胞移植治疗脊髓损伤的相关研究,最终纳入67篇文献进行分析。结果与结论:①生物3D打印技术可以制作出比传统生物支架的空间结构以及细胞分布更加符合脊髓组织的3D生物支架,可以更好地利用每种材料和细胞的特性使人工合成脊髓更加接近于天然脊髓组织,但是生物墨水中材料和细胞的选择仍是一大难题。②文章总结了载有不同材料和细胞的3D生物支架移植治疗脊髓损伤时所发挥的主要作用,发现胶原在减少胶质瘢痕方面的效果异常显著,同时可以减少脊髓空泡的形成;明胶具有更好的生物相容性,可以更好地保证移植细胞的存活;海藻酸盐的抗炎效果在脊髓损伤后微环境改变方面具有良好的疗效;透明质酸在促进神经分化的同时,可以更好地促进形成神经网络;壳聚糖则在血管重建上具有明显的优势。③未来对于3D生物支架对脊髓损伤不同病情不同分型分期的影响机制仍有待进一步研究。