基于脂肪干细胞的软骨组织工程的研究新进展

软骨缺损的修复一直是临床上的难题。近年来,以脂肪干细胞(Adipose stem cells,ASCs)为种子细胞的软骨组织工程取得了重要进展,为软骨的修复提供了新方法,但尚不成熟。本文通过查阅国内外文献,就ASCs、相关的细胞因子以及各种新型的仿生支架等在软骨组织工程中的最新研究进展及存在的问题进行综述。文献复习结果表明,ASCs具有来源丰富、免疫原性低等优势,尤其向软骨细胞分化的能力,使其有希望成为软骨组织工程理想的种子细胞。研究发现ASCs分泌的相关细胞因子,尤其是ASCs分泌的多种细胞外囊泡、外泌体(其内含有的多种非编码RNA)具有促进ASCs软骨分化、抑制软骨细胞凋亡等作用。另外,近年来软骨组织工程支架的研发也得到很大进展,如3D打印支架、氧化石墨烯的纳米材料支架、多种天然和人工合成材料构建的复合仿生支架等。目前存在的问题是:ASCs的成软骨诱导效率尚需进一步提高,以及开发出更适合体内微环境的3D仿生支架等,这将是软骨组织工程今后研究的重点。

多孔聚乙烯醇/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及其生物相容性

背景:以明胶为基体制备的组织工程支架材料具有良好的生物相容性和生物降解性能,但存在力学性能低,降解速率难以控制的缺陷。目的:制备一种软骨组织工程支架材料多孔聚乙烯醇/明胶复合物,并检测其理化性能和生物相容性。方法:采用乳化发泡法制备聚乙烯醇/明胶多孔支架,并通过电镜分析、力学测试、皮下植入实验,检测材料孔径和孔隙率、IR光谱、力学性能和生物相容性。结果与结论:多孔材料内部呈三维网状多孔结构,孔径均匀,有相似的孔隙率61.8%,含水率44.6%,抗拉强度为(5.01±0.03)MPa,抗压强度为(1.47±0.36)MPa,有较好的力学性能,IR光谱分析表明材料内部结构均匀。皮下植入后,炎症反应逐渐减轻,囊壁逐渐变薄,并趋于稳定,提示多孔聚乙烯醇/明胶支架材料具有较好的生物相容性和力学性能。

制备软骨组织工程支架的方法

背景:软骨组织工程支架作为软骨细胞外基质的替代物,其外形和孔结构对实现其作用和功能具有非常重要的意义。目的:回顾目前若干种常用软骨组织工程中三维多孔支架的制备方法。方法:由第一作者检索2000至2013年PubMed数据库,ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网数据库。英文检索词为"Cartilage tissue engineering;scaffolds;fabrication",中文检索词为"软骨组织工程;制备方法;支架材料;多孔支架"。结果与结论:制备软骨组织工程支架的方法有相分离/冷冻干燥法、水凝胶技术、快速成型技术、静电纺丝法、溶剂浇铸/粒子沥滤法及气体发泡法等。目前研究发现,支架中孔径的大小对组织的重建有着直接的影响,孔径为100-250μm的孔有益于骨及软骨组织的再生。通过溶液浇铸/粒子沥滤法、气体发泡法所制备的支架孔径大小在这一范围内,因此比较适合用于骨、软骨组织工程支架的构建。研究人员通常将多种方法结合起来,以期能制备出生物和力学性能方面更加仿生的组织工程多孔支架。

软骨组织工程中支架材料的文献回顾

背景:目前报道的软骨组织工程支架材料,大体分为天然高分子材料、人工合成可降解材料、天然材料与合成高分子材料复合构造的新型生物材料和纳米材料4大类。目的:总结近年来国内外关于组织工程支架材料的文献,对其进行简要综述,并探讨目前存在的问题和应用前景。方法:由第一作者应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1997-01/2011-01有关软骨组织工程支架材料的文章,英文检索词为"natural polymer materials,synthetic materials,new biological materials,nanometer materials,scaffold materials,cartilage tissue engineering",中文检索词为"天然高分子材料,人工合成材料,新型生物材料,纳米材料,支架材料,软骨组织工程"。排除重复性研究,共保留33篇文献进行综述。结果与结论:软骨组织工程支架已由先前的单一材料逐渐向复合材料转变,其孔隙率更高、抗原性更低、组织相容性更好,软骨细胞的黏附及增殖更好。结合计算机辅助设计和三维打印快速成形技术,将生物可降解材料预制加工成精确形状,通过降解速率较慢的内支撑支架,维持材料支架的精确外形,研发具有一定机械强度、适当孔径和精确外观形状的可降解生物支架材料是未来的发展方向。

软骨组织工程支架材料的胶原结构分析

背景:在软骨组织工程化组织培养过程中发现不同类型的胶原材料影响软骨细胞的分化与表达,胶原材料的来源、结构及性质的稳定性决定软骨组织工程研究的可靠性。目的:表征Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型胶原的结构,阐明用于软骨组织修复的不同类型的胶原材料的结构特点,指导软骨组织工程支架材料的选取。方法:取来自新生小牛皮的Ⅰ型胶原、来自成猪关节软骨的Ⅱ型胶原及来自新生小牛皮的Ⅲ型胶原,分别将3种胶原材料进行傅里叶变换红外光谱、示差扫描量热法、SDS-PAGE和苦味酸-天狼腥红染色分析,比较结构上的差异。结果与结论:新生小牛皮Ⅰ型和Ⅲ型胶原与成猪关节软骨Ⅱ型胶原具有相似的官能团,热变性温度分别是104.2℃、99.7℃和92.5℃。SDS-PAGE分析Ⅰ型胶原中Ⅲ型胶原的百分含量为(11.29±0.91)%。苦味酸-天狼腥红染色显示Ⅰ型为红色和橙色的紧密排列的粗纤维,有很强的双折光;Ⅱ型胶原为红色的疏松的网状纤维;Ⅲ型胶原为绿色的疏松的细纤维。3种胶原的官能团结构和重要特征十分相似,但其高级结构有较大的差异,其相互关系的分析对软骨组织工程支架材料的选择和制备有十分重要的意义。

海藻酸盐在软骨组织工程中的应用

学术背景:以生物材料作为细胞生长的三维支架,利用组织工程技术生产用于移植治疗的软骨组织是当前研究的重点。目的:对海藻酸盐在软骨组织工程中的应用情况作简述。检索策略:应用计算机检索PUBMED数据库1966-10/2007-07的相关文章,检索词为"Tissue engineering,Cartilage tissue engineering,Alginate",并限定文章语言种类为English。同时计算机检索万方及CNKI数据库1979-10/2005-10的相关文章,检索词为"组织工程、软骨、海藻酸盐",并限定文章语言种类为中文。对资料进行初审,并查看每篇文献后的引文。纳入标准:文章所述内容应与海藻酸盐在软骨组织工程中的应用情况相关。排除标准:重复研究或不相干文章。共收集到314篇相关文献,258篇文献符合纳入标准,排除的56篇文献为内容陈旧或重复。符合纳入标准的文献中,精选其中55篇用作研究分析。文献评价:文献的来源主要是海藻酸盐在软骨组织工程中的应用情况的研究。55篇符合纳入标准的文献中,中文23篇,英文32篇,其中动物实验和在体、离体、细胞学实验50篇,综述、述评类文献5篇。资料综合:通过对藻酸盐的生物学特性、不同组织来源的种子细胞与藻酸盐载体、不同塑形形式的藻酸盐载体及相关生物刺激因子(素)在以藻酸盐为载体的软骨组织工程中的应用等方面作了综述分析。结论:藻酸盐载体来源丰富,具有易塑形、易于细胞吸附、营养物质易于渗透等特点;但藻酸钙也存在体内吸收差和有一定抗原性等缺点。海藻酸盐构建的组织工程化软骨在力学性能、组织结构等方面与正常软骨相比还有一定的差距,有待进一步研究提高。

壳聚糖及其衍生物在软骨组织工程中的应用

背景:作为生物型支架,壳聚糖因其独特的多孔三维结构、易于改性的特征及良好的生物相容性成为了软骨组织工程支架材料的研究热点。目的:就壳聚糖及其衍生物的设计、改性及在软骨组织工程中的应用作一综述。方法:应用计算机检索Pub Med数据库和CNKI数据库,中文关键词为"壳聚糖,壳聚糖衍生物,支架材料,组织工程,软骨组织",英文检索词为"chitosan;chitosan derivatives;scaffold;tissue engineering;cartilage",检索文献时间范围为1990年1月至2015年1月。结果与结论:壳聚糖是一种天然的生物多糖,通过化学改性、共混改性等方法可以改变壳聚糖的溶解度、机械强度、生物活性甚至生物降解性等自身特性,从而制成更为合适的生物支架材料。进一步研究表明,将壳聚糖与种子细胞进行共同体外培养可以获得正常形态的软骨细胞并能合成特异性的细胞外基质成分,在动物体内,壳聚糖支架与种子细胞所构建的组织工程软骨能够修复软骨损伤,形成与周围正常软骨相似的组织。壳聚糖及其衍生物支架材料在软骨组织工程中有较为广阔的研究前景。

制备软骨组织工程支架的材料和方法

背景:软骨组织工程的研究为修复软骨缺损提供了新的思路和方法,其中如何获得理想的组织工程支架是这一研究的核心和难点。目的:回顾性分析软骨组织工程支架的材料选择和制备方法。方法:由第一作者检索2000至2012年PubMed数据库、ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网库有关制备软骨组织工程支架的材料选择和方法等方面的文献。结果与结论:软骨支架材料分为天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。可采用相分离法、溶剂浇铸/粒子沥滤技术、气体发泡技术、快速成型技术及静电纺丝法制备支架材料。由于胶原、琼脂糖和藻酸盐等水凝胶类天然材料可提供足够的生物相容性、增殖和黏附能力及亲水性,电纺的人工合成高分子材料复合支架又可以保证支架的力学强度、塑形要求、孔隙率、可降解性等,将天然材料利用包埋技术和表面修饰技术复合于电纺的高分子复合材料支架上将更有利于支架性能的发挥。

关节软骨组织工程种子细胞的研究进展

目的综述关节软骨组织工程种子细胞的研究进展。方法广泛查阅近年来有关关节软骨组织工程种子细胞的文献,并进行综述。结果BMSCs分化为软骨细胞将成为关节软骨组织工程种子细胞的主要来源,与支架利用和培养环境改善构成关节软骨组织工程的重要条件。结论充分利用细胞因子和转基因技术,改良三维支架和培养条件,将推动关节软骨组织技术的进展。

软骨组织工程种子细胞来源的最新研究进展

耳、鼻、喉和气管主要由软骨构成,软骨组织工程技术的进展为这些器官的修复开辟了新的途径。软骨细胞是软骨组织工程修复重建的原动力。在体外培养过程中,随着传代次数的增多,软骨细胞容易失去表型,丧失形成软骨的能力。组织工程软骨形成的重要条件之一是必须获得大量的有功能和活力的种子细胞,因此寻求广泛的种子细胞来源是软骨组织工程修复首先需要解决的关键问题。理想的软骨种子细胞必须具备取材方便、体外有较强的繁殖和定向分化能力等优点。

耳鼻咽喉科领域的软骨组织工程

耳、鼻、喉和气管的软骨组织工程研究已有较大进展,已分别在裸鼠和具有免疫力动物体内形成了与耳鼻咽喉有关的组织工程化软骨组织,并有初步应用的实验研究报道。随着胚胎干细胞、骨髓基质干细胞、同种异体软骨细胞和智能生物材料的研发和应用,耳鼻咽喉科软骨组织工程有望获得突破性进展。本文综述了该领域的软骨组织工程研究现状和发展趋势。

人骨髓间质干细胞作为软骨组织工程种子细胞的鉴定

目的:为软骨组织工程寻求一种新的种子细胞来源,对从人骨髓中所分离培养的骨髓间质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)进行鉴定。方法:利用流式细胞仪对所分离培养的细胞表面标志物(CD29,CD44,CD14,CD34,CD45)进行分析鉴定。结果:细胞表面抗原抗CD29,CD44抗体为阳性,抗CD14,CD34,CD45抗体为阴性。结论:采用流式细胞仪对人MSCs鉴定结果可为组织工程种子细胞的获得提供基础。

软骨组织工程支架材料研究的现状

目的:总结和分析软骨组织工程支架材料的研究进展、现状及其发展趋势。资料来源:应用计算机检索Medline1996-01/2006-10关于软骨组织工程支架材料方面的文章。检索词“cartilagedefects,tissueengineering,scaffold”并限定文章的语言种类为English。同时利用计算机检索中国期刊全文数据库1996-01/2006-10的相关文章,限定文章语言种类为中文,检索词“组织工程、软骨损伤、支架材料”等。资料选择:对资料进行初审,纳入标准:①关于软骨组织工程材料研究的现状、研究进展及发展方向。②对具体研究的回顾调查研究。排除标准:重复性研究。资料提炼:共收集到符合上述要求的文献62篇,排除28篇重复性研究。34篇符合纳入标准。资料综合:在软骨组织工程中支架材料起着非常重要的作用,选择合适的载体是一个首先要解决的问题。在生物材料研制与开发过程中,应特别注重细胞与生物材料相互作用的研究,避免生物材料研究与种子细胞研究脱节。对材料进行生物或化学修饰的复合材料、纳米材料、仿生材料及智能材料等的研制与开发将是未来生物材料研究的重要内容。结论:选用软骨组织组织工程支架材料时,应充分考虑到无机材料、有机材料及自体骨材料的优缺点。

软骨组织工程支架材料的研究进展

软骨组织工程支架材料要求具有特定的生化、物理性质,如极强的生物相容性、合适的生物降解性、可控的孔径大小、足够的孔隙率等。随着软骨组织工程的发展,如何选取理想的支架材料已成为这一课题的关键。文中就近年来软骨组织工程的支架材料研究进展进行综述。

软骨组织工程的动物实验及临床应用展望

目前,软骨组织工程的动物体内构建实验已进入以免疫器官发育完全的大型哺乳动物为主要实验对象的阶段,并初步应用于临床,为软骨缺损的修复提供了新的思路与途径,并可能成为这一领域主要的研究方向,但尚存诸多困难。作者对软骨组织工程的动物体内构建实验和临床应用研究的现状和趋势作一综述。

细胞膜片技术在软骨组织工程中的研究进展

细胞膜片技术保留了大量自体细胞分泌的细胞外基质,为细胞的增殖和分化提供与体内极度相似的微环境,通过获取完整的膜片而用于修复软骨缺损。同传统的软骨缺损修复方法相比,细胞膜片技术展现了巨大的临床应用潜力,目前细胞膜片技术已经用于临床眼角膜和食道缺损的修复。近年来,对于脱细胞基质膜片和静电纺丝膜片的研究也日益增多,脱细胞基质膜片克服了传统的脱细胞组织块的缺点,有利于细胞的迁移增殖和分化,而且具有免疫耐受的特点。静电纺丝膜片具有纳米结构,类似于天然的软骨细胞外基质,机械特性好,易于操作,利于物质的交换。现阶段,应用膜片技术修复软骨缺损还主要处于实验研究中,临床应用的报道还很少,其中膜片技术还面临着一些不可忽视的问题需要解决。随着生物医学和材料学的发展,未来还需应用更多的创新技术成果不断改进膜片技术,以期早日用于临床软骨缺损的修复。

软骨组织工程支架材料研究进展

软骨组织工程支架材料中天然高分子材料、人工合成高分子材料和复合材料,均有独特的理化性质,结合不同材料特点制成合适的支架材料对软骨组织工程研究十分关键。该文就近年软骨组织工程支架材料研究进展作一简要综述。