抗纤维化与促“H”型血管核壳结构生物支架修复临界骨缺损

背景:在骨组织愈合过程中,促进新生骨的血管化是加速骨组织修复的常用策略,然而骨缺损修复过程中过快的纤维化进程常常被忽略。目的:设计并制备一种具有调节新生骨痂内纤维化及血管化进程的核壳结构仿生支架,表征其物理学特征,验证其体内外抗纤维化与促成骨性能。方法:制备具有调节新生骨痂内纤维化及血管化进程的核壳结构仿生支架,外层壳结构由聚己内酯静电纺丝纳米纤维负载成纤维细胞活化蛋白抑制剂组成,内层核结构由甲基丙烯酸酐明胶水凝胶负载去铁胺组成,表征静电纺丝和水凝胶的物理学特征,利用活死染色与CCK-8实验验证材料的生物相容性。通过成纤维细胞体外实验分析支架壳结构的抗纤维化作用,通过MC3T3-E1细胞体外实验分析支架壳结构中成纤维细胞活化蛋白抑制剂的促成骨作用,通过人脐静脉内皮细胞分析支架核结构中去铁胺的促血管形成作用。通过大鼠临界骨缺损实验评估核壳结构仿生支架的骨修复作用。结果与结论:①核壳结构仿生支架具有良好的生物相容性,静电纺丝技术制备的聚己内酯电纺纤维具有疏水性,在物理层面上有效阻隔外源性纤维组织长入,电纺纤维膜在2周内可有效释放抗纤维化药物成纤维细胞活化蛋白抑制剂,释放的抗纤维化药物可以抑制骨缺损周围成纤维细胞的生长、黏附,有效降低成纤维相关蛋白的表达,同时可促进MC3T3-E1细胞成骨蛋白的表达,加快其矿化速度;支架核结构中的去铁胺可促进人脐静脉内皮细胞的迁移、成管能力,并促进其强烈表达“H”血管特征性蛋白。②在SD大鼠的股骨制造临界骨缺损模型中,相较于聚己内酯膜,核壳结构仿生支架实现了骨缺损的有效修复。③结果表明,核壳结构仿生支架在预防骨痂过度纤维化的同时促进新生骨痂内“H”血管形成,能有效避免骨不连的发生,加速临界骨缺损修复进程。

华通胶修饰的聚己内酯静电纺丝人工血管支架的构建及性能分析

目的构建华通胶(WJ)修饰的聚己内酯(PCL)静电纺丝人工血管支架,并分析其性能。方法采用胰蛋白酶法对WJ组织进行脱细胞处理,通过组织学染色和生化成分定量分析WJ组织的脱细胞效率,以及脱细胞前后WJ组织生化成分的差异。通过酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测脱细胞前后WJ组织生物活性因子的水平差异。将经过处理的WJ与PCL混合制备纺丝液,并采用静电纺丝技术制备管状的WJ/PCL静电纺丝人工血管支架,分析其纳米纤维结构、纤维直径分布、生物力学性能及血液相容性。结果通过胰蛋白酶法脱细胞处理可有效去除WJ基质的细胞核成分,保留了WJ基质的大部分生化成分[包括糖胺聚糖(GAG)、蛋白质、纤维、透明质酸和羟脯氨酸]以及生物活性因子[包括血管内皮生长因子(VEGF)、血小板源性生长因子(PDGF)、转化生长因子-β1(TGF-β1)和成纤维细胞生长因子-2(FGF-2)]。经静电纺丝技术制备的WJ/PCL静电纺丝人工血管支架呈现典型的纳米纤维结构,且经傅立叶红外光谱(FTIR)验证,其同时含有WJ和PCL的特征峰。WJ/PCL静电纺丝人工血管支架表现出良好的生物力学特性和血液相容性,可有效抑制血小板黏附。结论WJ是一种理想的天然材料,可用于与PCL等合成材料复合,制备具有理想生物特性的静电纺丝人工血管支架。

异种小血管支架模型的建立

目的 建立异种小血管支架模型。 方法 取34只Wistar大鼠,切取每只鼠尾动脉12 .0 8±1.6 9cm,经脱细胞制作成血管支架,常规制备电镜样本后观察。将未种植血管壁细胞的血管支架移植于5只日本大耳白兔耳中央动脉断端间,大体观察2 4 h。 结果 Wistar大鼠尾动脉近侧断端外径为0 .74±0 .0 8mm,远侧0 .5 5±0 .0 8mm,属于小血管。脱细胞的小血管支架壁薄、色白,呈半透明状,柔软,管腔塌陷,可折叠;主要由纤维组织构成,且内膜呈网络样密集排列。小血管支架移植于日本大耳白兔耳中央动脉后即刻通畅良好,2 4 h内可触及血管搏动,饱满,未见血液外漏。 结论 异种脱细胞处理的小血管支架以纤维组织构成为主;异种小血管支架移植后在2 4 h内能够承受动脉血冲击力;移植的血管以套叠式吻合法为宜。

一种新型的脱细胞组织工程血管支架的构建和评价

本研究的目的是制备一种免疫原性较小、生物相容性较好、力学性能优良的组织工程血管支架。新鲜获得的犬主动脉,置于三蒸水中4℃过夜,使血管细胞由于渗透压差较大而破裂;随后经过多聚环氧化合物家族的乙二醇缩水甘油醚(EX-810)的作用,进一步促进细胞破裂的同时,对血管支架的纤维结构起交联作用;最后应用物理超声的方法清除支架内的细胞碎片残留。用这种方法处理的犬主动脉内几乎没有可见的核染,基本消除了血管支架的免疫原性。同新鲜的血管相比较,这种组织工程血管支架的各种力学指标与新鲜的犬主动脉没有显著差异,说明处理后的支架仍然保持新鲜血管的力学特征。同时它还表现出极低的细胞毒性,分别在支架上种植内皮细胞和平滑肌细胞,扫描电镜检测结果表明,两种细胞在支架上生长良好,且局部已经融合成片。

组织工程血管支架研究进展

组织工程血管支架是血管组织工程学中的一个重要组成部分。过去20多年时间里,组织工程血管支架材料由简单的天然材料发展到高分子可降解材料和生物材料的复合物;设计和加工的方式由单纯的手工发展到潜力巨大的快速成型技术,取得了令人瞩目的成绩。目前组织工程血管支架材料的性能还有待完善,设计加工方法还不够成熟,该领域今后的发展方向为支架材料的复合化和支架设计加工的产业化。

小口径组织工程血管支架的研究与展望

组织工程血管是小口径人造血管研究的重点。综述构建组织工程血管支架的材料及其生物力学性能的表征,提出静电纺丝法是制备组织工程血管支架的一种重要方法,并对其前景进行展望。

快速成型制作组织工程带瓣静脉支架模型

目的:运用计算机辅助设计及快速成型系统制作仿真的组织工程带瓣静脉支架模型,替代传统的手工设计制作组织工程血管支架的方法。方法:在计算机中利用3DMAX软件设计组织工程带瓣静脉支架模型,然后转换为快速成型系统兼容的STL格式文件,最后利用快速成型系统制作出来。结果:设计出符合人体解剖结构的组织工程带瓣静脉支架模型,并能直接用于快速成型系统制作出组织工程带瓣静脉支架。结论:计算机辅助设计并用快速成型系统制作组织工程带瓣静脉支架模型是一种实用、快速、准确的设计制作组织工程带瓣血管支架的方法;这种方法将促进组织工程带瓣血管进入临床和形成产业化的进程。

静电纺PLA/丝素明胶管状支架的结构与性能

为研制组织工程小口径血管,以良好生物相容性和生物可降解性的聚乳酸(PLA)、丝素蛋白、明胶为原料,通过静电纺丝法,以高速旋转的滚轴为收集装置,构建了外层为PLA纤维和内层为丝素明胶纤维的PLA/丝素明胶复合管状支架(直径为4.5 mm)。采用扫描电镜观察该管状支架的形貌结构;测定其孔隙率及生物力学性能,并在该支架上进行人脐静脉内皮细胞(HUVECs)培养实验。结果表明:PLA/丝素明胶复合管状支架具有较高的断裂强度和较好的柔软性,爆破强度远高于人体的正常血压;支架具有多孔结构,SEM照片显示HUVECs在支架上分化、增殖、生长状态良好。

细菌纤维素在生物医学材料中的应用

细菌纤维素是一种天然的生物高聚物,具有生物活性、生物可降解性、生物适应性,具有独特的物理、化学和机械性能,例如高的结晶度、高的持水性、超细纳米纤维网络、高抗张强度和弹性模量等,因而成为近年来国际上新型生物医学材料的研究热点。概括细菌纤维素的性质、研究历史以及在生物医学材料上的应用,重点阐述细菌纤维素在组织工程支架、人工血管、人工皮肤和治疗皮肤损伤方面的应用以及当前研究现状。

血管组织工程基质材料及管形支架的制备

目的 :几种血管基质材料的制作及比较。方法 :采用EDC交联胶原和粘多糖材料 ;采用戊二醛和热交联得到明胶加壳聚糖材料 ;应用去垢剂 ,渗透压改变和核酸酶消化的方法 ,对猪主动脉进行去细胞处理 ,得到完整的去细胞纤维支架。采用直接模具成型 ,形成多种管形支架。结果 :得到明胶加壳聚糖、完整的猪主动脉去细胞纤维支架等几种基质材料 ;管形支架外径 1cm ,内径 0 .6～ 0 .8cm ,放置培养液中 10d ,可保持管腔形状 ,不塌陷 ,不变形。结论 :明胶加壳聚糖三维结构好 ,主动脉脱细胞基质仍显致密 ,采用模具直接成型、冷冻干燥技术相结合 。

电纺丝方法制备卵磷脂改性聚乳酸血管组织工程支架材料

目的为了改善聚乳酸材料的生物相容性和韧性,在PLLA中混合卵磷脂材料进行电纺丝,以制备血管组织工程支架材料。方法使用共混方法制备聚乳酸/卵磷脂材料,利用红外拉曼光谱仪观察其共混性能,使用电纺丝的方法制备血管组织工程支架,并采用滴液法测定接触角和液体渗透法测定孔隙率,最后使用万能试验机考察卵磷脂浓度对共混材料拉伸性能的影响。结果加入卵磷脂对电纺丝纤维的表面形貌没有明显的影响。两种材料经过物理混合后,材料保持了卵磷脂的生物活性。随着卵磷脂含量的增加,共混材料的接触角逐渐降低,由纯PLLA无纺布的75.2°。降至10%浓度卵磷脂的32.5°,证明材料的亲水性逐渐增加。而电纺丝支架的孔隙率为74.4%到81.8%,适合应用于生物医学、组织工程等领域。最后,随着共混材料中卵磷脂浓度的增加,拉伸强度逐渐降低,而断裂伸长率有所增加。结论卵磷脂可以增加聚乳酸材料的亲水性和整体力学强度,使之更加适用于血管组织工程领域。

血管组织工程实验研究

目的获得血管组织工程的实验依据。方法获取大鼠血管内皮(VEC)和平滑肌细胞(VSMCs),进行培养扩增,然后接种到血管组织工程支架上;将VSMCs-血管支架移植到大鼠体内,观察移植后大鼠活体和组织病理反应。结果培养的细胞符合血管种子细胞的形态特征;VSMCs接种到血管组织工程支架上获得成功;VSMCs-血管支架移植到大鼠体内10d后,支架被纤维组织包裹,支架内见VSMCs生长,支架中央管腔存在,但与正常血管结构有很大差别,而且不具备血管功能。结论利用血管组织工程支架构建的大鼠VSMCs-血管支架移植到大鼠皮下是可行的;人工构建血管具有类似血管雏形,但尚不具备血管的正常结构。

冻干法保存脱细胞组织工程血管支架的实验研究

目的:探讨冷冻干燥技术长期保存脱细胞组织工程血管支架材料的可行性。方法:将制备的脱细胞组织工程血管支架预冷后置入-70℃、6.67×10-4kPa的冷冻干燥机内6h作冷冻干燥处理。通过对冷冻干燥处理前后脱细胞血管支架材料的组织,超微结构观察、生物力学评估、细胞毒性测定以及动物体内的组织相容性检测,研究冷冻干燥处理对脱细胞血管支架材料生物相容性和生物力学特性的影响。结果:冷冻干燥处理对于脱细胞血管材料的生物力学及生物化学特性没有明显影响,处理后的材料依然具有良好的体内、外生物相容性。结论:冷冻干燥处理作为脱细胞组织工程血管支架材料的长期储存方法是可行的。

血管腔内介入治疗髂-股动脉硬化闭塞症的临床应用

目的探讨血管腔内介入治疗在髂-股动脉硬化闭塞症的临床应用及疗效。方法对本组69例髂-股动脉硬化闭塞症患者进行血管腔内介入治疗。结果血管成形术（PTA）及支架植入术成功64例,置入支架共92枚。手术失败5例。5例手术失败病例其中3例行外科血管旁路术成功。2例内科保守治疗。5例失败的病例中全部为糖尿病患者,69例髂-股动脉硬化闭塞症患者手术成功率92.6%（64/69）。随访12个月,血管通畅率89.8%（62/69）。随访6～36个月,血管通畅率85.5%（59/69）。结论血管腔内介入治疗髂股动脉硬化闭塞症是一种创伤小,并发症少,安全,有效的治疗方法。

胶原基复合型组织工程化皮肤制备中的关键科学技术问题

胶原基复合型组织工程化皮肤是未来发展的方向和研究热点。本文在介绍组织工程化皮肤的基础上,简要地综述和探讨了胶原改性的原理与方法、胶原基复合支架材料的造孔方法及其与孔结构之间的关系、种子细胞的选择、细胞与支架材料的复合培养、血管化及其影响因素、及其它皮肤附属器官的再生等关键科学技术问题,并阐明了解决这些科学技术问题的思路和方法,为组织工程化皮肤的研发提供了有益的借鉴。

蛛丝蛋白复合材料小直径血管支架的体内降解及体外生物相容性的研究

探讨蛛丝蛋白复合材料小直径血管支架的体内降解性能和生物相容性,为其临床应用奠定基础。通过静电纺丝仪,将RGD-重组蛛丝蛋白(p NSR16)、聚己内酯(PCL)、明胶(Gt)、壳聚糖(CS)共混形成的纺丝液进行电纺,制得(p NSR16/PCL/CS)/(p NSR16/PCL/Gt)支架,并将其植入SD大鼠腿部肌肉中,通过肉眼外观观察、组织切片HE染色评价等方法,评价蛛丝蛋白复合材料小直径血管支架的体内降解情况。分析支架浸提液对间充质干细胞集落形成、细胞分裂指数、台盼蓝拒染率、细胞毒性和细胞周期的影响,评价血管支架的生物相容性。血管支架在整个植入期内不断降解,(p NSR16/PCL/CS)/(p NSR16/PCL/Gt)支架降解程度更深,纤维断裂严重,12周时失重率为20.3%,其降解速度明显快于(PCL/CS)/(PCL/Gt)支架,后者在12周时仅降解了13.2%。在(p NSR16/PCL/CS)/(p NSR16/PCL/Gt)支架浸提液培养条件下的大鼠骨髓MSC集落生成率、平均集落面积和分裂指数都显著高于(PCL/CS)/(PCL/Gt)支架组。血管支架毒性等级均低于1级,无细胞毒性。与血管支架浸提液复合培养的MSC生长状态良好,台盼蓝拒染率高于95%,复合培养48 h后,细胞G0/1期比例降低,S、G2/M期比例均升高。蛛丝蛋白复合材料小直径血管支架的体内降解和生物相容性良好,应用于临床具有一定的可行性。

动物血管脱细胞方法及细胞外基质材料评价研究

采用独立设计的反复冻融方法,去除兔颈总动脉中的血管细胞,对所获得的细胞外基质进行组织、生化、力学等分析。在分离兔颈总动脉后,首先用低渗缓冲液处理,然后经低温反复冻融,最后用非离子型去污剂处理。所得的支架行组织染色和扫描电镜分析,显示基质的微观结构;荧光染色和基因组DNAPCR分析,检测细胞DNA残留;分别行羟脯氨酸定量分析和轴向拉伸强度分析,检测胶原蛋白和血管生物力学性能的变化;支架没有明显的细胞毒性,溶血率低于医用材料的标准;支架随时间缓慢降解。种植兔的骨髓干细胞,研究细胞在支架上的粘附生长能力。应用本方法能彻底去除血管细胞,没有细胞碎片和DNA的残留,并保留了较完整的细胞外基质和力学性能,具有开放的大孔径结构,细胞生物相容性好,是一种理想的组织工程血管支架材料。

不同条件制备的血管样蚕丝编织物小口径管状支架及其形态结构与细胞毒性测定

为了开发适合临床应用的新型人工血管,以蚕丝编织物为芯层,模拟天然血管组织结构制备了一种丝素蛋白（SF）多孔管状支架。研究丝素蛋白与交联剂聚乙二醇双环氧甘油醚（PEG-DE）的配比、丝素蛋白浓度和冷冻温度对管状支架成型及结构的影响,并进行管状支架的体外细胞毒性试验。交联剂和丝素蛋白的配比与管状支架上丝素蛋白的覆盖度密切相关,SF与PEG-DE的质量比在1.0∶0.5-1.0∶1.0范围内,管状支架成型较好;丝素蛋白浓度越高,管状支架内部孔径越小,孔密度越高;冷冻温度越低,管状支架孔径越小。通过调节丝素蛋白浓度和冷冻温度可以控制支架内部孔径在50-300μm之间。采用MTT法测定PEG-DE交联的丝素蛋白管状支架没有明显的细胞毒性,具有进一步临床应用研究的价值。

聚乙交酯-聚丙交酯降解支架复合胎儿脐动脉细胞构建组织工程血管

目的:探讨改良聚乙交酯-聚丙交酯(PLGA)降解支架复合胎儿脐动脉细胞方法构建组织工程血管(TEBV)的可行性。方法:将胎儿脐动脉的平滑肌细胞,内皮细胞种植于国产PLGA血管上并进行培育,观察两种细胞生长情况、检测内皮细胞、平滑肌细胞并测定其功能。结果:培育2mo后,平滑肌细胞,内皮细胞在PLGA血管片上黏附良好,材料组织相容性好。结论:应用PLGA降解支架复合胎儿脐动脉细胞构建组织工程血管的体外培养方法是可行的,PLGA支架有利于细胞生长、分化及功能发挥,动态培养方法培养出的TEBV色泽光亮,厚度均匀,具有良好的弹性。

脱细胞技术在组织工程血管中的应用进展

将天然血管经过脱细胞处理得到的脱细胞血管,被认为是一种具有广阔应用前景的组织工程血管支架材料。截至目前,细胞外基质(ECM)支架的制备方法仍缺乏统一标准。脱细胞方法的选择取决于组织来源和基质支架的用途,尤其对于脱细胞血管等需要长期承受血流冲击的基质支架材料来说,脱细胞方案的选择至关重要。细胞清除效率和细胞外基质支架的性能很大程度上取决于选用的脱细胞方法。综述应用于血管的脱细胞方法,包括物理、化学、酶和血清等方法在脱细胞血管制备中的使用,并比较不同脱细胞方法的脱细胞效率和对血管基质的组织结构、力学性能和生物活性等方面的影响,阐明合理制订脱细胞方案的重要性。