调整细胞培养条件提高间充质干细胞外泌体治疗骨关节炎的潜能

背景:间充质干细胞外泌体有望发展成为治疗骨关节炎的无细胞疗法,而通过调整细胞培养条件,可以进一步提高其治疗活性和临床转化潜能。目的:综述分析细胞培养条件对外泌体活性的影响,分析其临床转化潜力。方法:查阅国内外有关骨关节炎/软骨损伤修复与间充质干细胞来源外泌体的文献。检索词分别为“外泌体,间充质干细胞,骨关节炎,软骨修复”和“exosomes,extracellular vesicles,mesenchymal stem cells,osteoarthritis,cartilage repair”,检索数据库分别为PubMed和中国知网数据库,检索时限为2010-2023年,最后纳入100篇文献进行总结和分析。结果与结论:(1)在间充质干细胞的培养过程中,提供有利于软骨细胞生长的物理环境,或添加软骨保护小分子、成软骨诱导因子和炎症因子等刺激细胞,可以进一步提高间充质干细胞外泌体在维持软骨细胞表型、促进软骨再生和免疫抑制等方面的调控活性;因此,其他具有相似特征的物理或化学因素,也有可能提升间充质干细胞外泌体治疗骨关节炎的疗效。(2)低氧诱导、脉冲电磁场刺激、生物反应器及软骨保护分子(如人甲状旁腺素1-34)刺激等细胞培养方案具有安全、可规模化生产等优点,可用于制备临床用途的、疗效好的间充质干细胞外泌体。(3)间充质干细胞外泌体有望实现骨关节炎的修正治疗,通过调整细胞培养方案提升治疗活性,可进一步提高其临床转化的可行性。

旋转细胞培养系统对老年人表皮干细胞增殖和干性维持的影响

背景:由于人口老龄化和老年疾病的增加,对老年人表皮干细胞的研究和利用变得越来越重要。但由于老年人表皮干细胞的增殖和干性能力较弱,限制了其在生物医学和临床研究的应用。目的:探讨旋转细胞培养系统培养的老年人表皮干细胞的增殖和干性维持能力。方法:采用传统平面培养方法获取儿童(7-12岁)和老年人(60岁以上)表皮干细胞,经细胞形态学和细胞免疫荧光鉴定后,通过流式细胞术、CCK-8、细胞克隆形成实验分析儿童和老年人表皮干细胞增殖能力的差异;采用旋转细胞培养系统和3D TableTrix®微载体培养儿童和老年人表皮干细胞,通过活/死染色、细胞倍增效率、细胞倍增时间以及实时定量聚合酶链反应检测细胞增殖情况以及干性标志物的表达。结果与结论:①在平面培养条件下,儿童组表皮干细胞较老年组具有更强的增殖能力;②与平面培养相比,经旋转细胞培养系统动态培养的老年人表皮干细胞的细胞倍增效率更高(P<0.01),细胞倍增时间更短(P<0.01);③旋转细胞培养系统动态培养促使老年人表皮干细胞自组装形成基于微载体支架的三维细胞球,具有和儿童组表皮干细胞相似的增殖情况;④动态培养后的老年人表皮干细胞在干性标记物基因(ITGA6和ITGB1)、基底细胞标记物基因(K5)和分化标记物基因(K10和K1)表达上可达到和儿童组相近的表达水平。结果表明:旋转细胞培养系统动态培养不仅可以提高老年人表皮干细胞的培养效率,促进细胞增殖和自组装成三维细胞球,而且可维持老年人表皮干细胞一定的干性,未发生完全终末分化。

多孔微球在三维细胞培养中的研究进展

作为一种简单、有效的三维培养方式,多孔微球的研究以及相关应用也获得一系列进展。作者就多孔微球的制备、影响多孔微球用于细胞培养的因素、表面修饰方法等方面作一综述。

三维细胞培养技术在肿瘤研究领域的应用

传统二维细胞培养具有易操作、费用低、可大量应用的优点,在细胞培养领域广泛使用。但是由于细胞呈平面生长,无法构建出一个立体的微环境,且缺乏各种细胞因子的作用,因而与体内细胞状态存在差距;而三维细胞培养可以在细胞基因表达、基质分泌及细胞功能活动等方面更好地模拟体内细胞状态。该文着重论述三维细胞培养技术在肿瘤研究中的应用,包括构建肿瘤微环境、观察肿瘤生物学行为、肿瘤血管生成、研究肿瘤耐药性等,为肿瘤研究工作者提供参考。

三维细胞培养生物材料及其在肿瘤组织工程研究中的应用

背景:利用三维细胞培养技术可以更好地模拟细胞微环境,为组织工程研究领域提供新的手段。目的:分析三维细胞培养中生物材料的选择和应用特点及其在肿瘤组织工程中的应用。方法:应用计算机检索检索万方数据库、PubM ed数据库1998至2015年的相关文献,中文检索关键词为"三维培养,支架材料,细胞生长,肿瘤组织工程",英文检索关键词为"Three Dimensional Cultures,Scaffold,cell differentiation,tumor tissue engineering"。结果与结论:三维支架材料的选择和应用是三维技术的关键之一。迄今为止,支架材料如胶原凝胶、明胶海绵、琼脂糖、壳聚糖、脱钙骨基质等尽管能为种子细胞提供三维空间环境,却无法提供类似细胞外基质的微环境,使种子细胞的生长及增殖受到影响,分泌Ⅱ型胶原和糖胺聚糖等细胞外基质的能力明显下降。在支架材料中,仿生支架材料因其创伤小、可塑性强而逐渐显示出其独特的优越性。三维培养条件上调了肿瘤细胞促血管发生生长因子的分泌量,这一特性同体内肿瘤的血管发生正相关。

藻酸盐三维细胞培养在骨组织工程中应用的研究进展

目的综述藻酸盐三维细胞培养系统在骨组织工程中的应用研究进展。方法广泛查阅近年来有关藻酸盐三维细胞培养系统在骨组织工程应用研究的文献进行综述。结果藻酸盐具有良好的生物相容性,无毒、对宿主无免疫原性和生物可降解等独特的物理、化学和生物特性,藻酸盐三维细胞培养系统仍然是迄今理想的骨组织工程支架材料之一。结论藻酸盐三维细胞培养系统不仅将广泛应用于生命科学基础研究,作为一种理想的组织移植的支架材料,有望逐步走向临床应用。

细胞三维培养与传统细胞培养的应用现状

细胞技术作为医学生物技术中最核心、最基础的技术,已成为当今医学科研工作的必备技能,广泛应用于生命科学的众多领域,与其他学科领域的交叉研究也日趋增多[3-4]。传统细胞培养通常为细胞生长在单层二维的玻璃或塑料平面上,属于二维培养,具有较好的伸展性,但不能充分真实模拟体内生长模式,最终影响细胞增殖、分化、凋亡、基因和蛋白表达等细胞过程。

智能化动态应变三维细胞培养装置的研制

介绍基于微电脑的智能化动态应变三维细胞培养装置的设计原理 ,包括控制单元的硬件和软件设计 ,机械单元结构及工作原理 ,三维支架构成及三维细胞培养单元结构设计。

三维细胞培养技术在再生医学研究中的应用

体外细胞培养技术已成为细胞生物学、药学、毒理学、干细胞、系统生物学和新药创制等领域必不可少的工具。传统平板细胞培养方法使细胞单层生长于二维环境,不能产生体内的细胞外基质屏障,且细胞表型也异于原代细胞,而三维细胞培养技术通过模拟机体内细胞生长的生理微环境,利用各种支架或设备来促进细胞生长和组织分化,产生具有合理形态结构和功能性的组织,具有细胞培养直观性和条件可控性的优势,故其在再生医学应用方面有着非常大的发展潜力。本文从干细胞、血管再生、器官移植、以及组织修复等方面综述了近期三维细胞培养技术在再生医学研究中的应用,并介绍了三维细胞培养技术在功能性生物材料方面研究中的作用,有助于对功能性生物材料的表面改性设计研究。

三维细胞培养技术研究进展

体外三维细胞培养与组织工程关系密切,也是组织工程的一个重要内容。该文就该领域三维细胞培养系统的发展、应力的作用、支架材料等方面的最新进展进行综述。

三维细胞培养技术及相关仪器的进展和应用

三维细胞培养技术应用在生物医学、临床应用和生物制药等领域有重要意义,并讨论与其相关技术装备的进展和应用。

甲基丙烯酰明胶水凝胶作为细胞三维培养支架在骨组织工程中的应用

背景:骨缺损的治疗一直是临床医生亟待解决的临床难题,用甲基丙烯酰明胶进行细胞体外3D培养,可以为大面积骨缺损的治疗提供新的方向。目的:文章综述了甲基丙烯酰明胶作为3D细胞培养支架在骨组织工程中的研究进展,以期为临床骨缺损修复提供进一步的参考。方法:应用计算机检索中国知网及PubMed数据库1986年1月至2023年8月收录的文献,中英文检索词分别为“骨缺损,骨组织工程,生物支架材料,水凝胶,光交联水凝胶,甲基丙烯酰明胶,三维培养,细胞培养”和“Bone defect,Bone tissue engineering,Biomaterial scaffold,Hydrogel,Methylacrylyl photocrosslinked hydrogel,Three-dimensional culture;Cell culture”,最终纳入68篇文献进行综述分析。结果与结论:①同二维培养相比,3D培养可以在无菌条件下,构建立体三维空间,更好地模拟体内环境,为细胞提供合适的温度、酸碱度及足够的营养,使细胞能够在体外正常生长增殖并保持其正常结构与功能,具有独特优势。②在骨组织工程生物支架材料的选择中,水凝胶因其良好的生物相容性、可降解性及具有立体三维网络结构等优点,已被广泛应用于骨再生的研究。③甲基丙烯酰明胶的物理及生物性能受到浓度、光照时间及光引发剂种类以及反应体系等因素的影响,而这些性能均能对细胞的黏附、生长及增殖,甚至细胞形态及功能产生一定的影响。④甲基丙烯酰明胶因具有良好的生物相容性、物理可调节性、可注射性及光敏性能,已被广泛应用于3D细胞封装、3D生物打印及基于数字光处理的立体光刻技术等细胞3D培养体系中。⑤应用各类复合甲基丙烯酰明胶进行细胞的3D培养,可以更好地促进血管形成及骨再生,为临床骨缺损的治疗提供更多可能。⑥目前甲基丙烯酰明胶的来源、合成的方法以及安全性尚没有健全的标准,需要进一步加强研究,对甲基丙烯酰明胶在3D细胞培养领域的应用进行更深入的完善。

三维细胞培养在肿瘤研究中的进展

三维细胞培养 (TDCC)既可模拟体内细胞的微环境 ,又可体现细胞培养的直观和条件可控的优势。在肿瘤的实验性治疗、肿瘤的侵袭性和转移、肿瘤中心坏死的机制、肿瘤的血管形成和营养供给、体内基因表达的模拟等方面发挥了不可替代的作用。

三维细胞培养技术在农产品污染物毒效评价中的应用研究

本文系统介绍了目前3D细胞培养技术的分类及培养手段,详细总结了该技术在毒性评价、组织工程学以及机理机制研究等方面研究及应用的最新进展,从农产品中污染物安全性评价迫切并优先切入的方向出发,对该技术可能应用的领域进行了展望和探讨。

三维细胞培养在膀胱癌中的研究进展

膀胱癌是我国男性泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一,近年来发生率呈逐年上升趋势,当发生淋巴结转移时,患者的生存率显著降低,患者接受手术治疗后仍无法有效改善预后。细胞培养可充分了解膀胱癌的发生、发展机制,对研究疾病的病理生理机制有重要作用。研究表明,三维细胞培养能更好的模拟细胞生长的真实情况,对于研究肿瘤微环境、肿瘤细胞的生物学行为及抗肿瘤药物筛选等方面具有重要的意义。本文主要对三维细胞培养在膀胱癌中的应用及研究进展做一综述。

二维和三维培养脐带间充质干细胞的差异基因表达研究

目的比较二维培养和三维培养的脐带间充质干细胞(UC-MSCs)的细胞形态和基因表达。方法分别采用以聚氟乙烯为支架的三维培养及传统二维培养方法进行稳定增殖期UC-MSCs细胞的培养,使用倒置显微镜、扫描电镜等观察比较二维培养与三维培养在细胞形态、细胞连接等方面的不同;然后应用基因表达谱芯片技术检测二维培养细胞与三维培养细胞的差异表达基因,用KEGG数据库及GO数据库进行生物信息学分析。结果成功分离并培养人UC-MSCs,流式检测高表达CD105、CD73和CD90等。三维培养的UC-MSCs附着在支架的表面生长并向外扩散,支架各层均可见细胞生长,细胞与细胞间连接紧密。基因表达谱芯片分析显示,三维培养的UC-MSCs与二维培养的UC-MSCs相比,升高的基因主要与生物学过程、分子功能及细胞组分相关,且参与了多个细胞信号通路的调控。结论与二维培养相比,三维细胞培养环境更适合脐带间充质干细胞的生长。

PLG-g-TA/RGD酶催化交联水凝胶用于透明软骨细胞黏附和三维细胞培养

制备了一种基于聚谷氨酸-g-酪胺/cRGDfk(PLG-g-TA/RGD)的新型酶催化交联水凝胶,用于兔透明软骨细胞黏附和三维细胞的培养. PLG-g-TA/RGD聚合物材料在辣根过氧化物酶(HRP)和过氧化氢(H2O2)存在下,能够通过酪氨基团的自交联快速形成水凝胶.环状多肽(cRGDfk)的引入能够显著提高材料的溶液-凝胶转变速率和凝胶强度.透明软骨细胞在水凝胶表面黏附3 d后,在PLG-g-TA/RGD水凝胶表面有更多的细胞黏附;将透明软骨细胞包裹在水凝胶内培养1, 4, 7 d后,细胞在PLG-g-TA/RGD水凝胶内增殖效率明显高于对照组PLG-g-TA水凝胶.细胞实验结果表明,该水凝胶材料具有良好的生物相容性. cRGDfk的引入,促进了透明软骨细胞的黏附和增殖,显示了PLG-g-TA/RGD水凝胶材料在三维细胞培养方面的应用潜力.

功能化葡聚糖用于三维细胞培养及发展前景

传统的在二维表面的细胞生长和操纵方法已经被证实在细胞生物学、生物化学和药物检测方面存在不足。随着材料化学、材料制造和加工技术的进步,使得三维细胞培养基质的设计具有更好的几何尺寸、化学性质和天然细胞外基质的信号环境。在本文中,我们研究了目前三维细胞培养基质的现状,并从材料性能、制造、功能方面进行分析,特别强调的是葡聚糖材料用于三维细胞培养,介绍了多种改性葡聚糖三维细胞培养基质。最后概述了这一领域面临的挑战和未来几年的发展前景。

三维细胞培养技术在植物细胞研究中的应用进展

介绍了三维细胞培养技术(3D cell culture)在植物细胞研究中的应用进展,包括三维细胞培养支架制备、基于微流控芯片的细胞培养系统等,并对三维细胞培养技术在植物细胞研究中的应用前景进行了展望。

三维细胞培养与肿瘤细胞恶性表型研究

了解肿瘤细胞与微环境的相互作用,对研究肿瘤的发生、发展及抗癌药物的筛选具有重要意义。三维细胞培养技术近年被用于研究肿瘤细胞恶性表型,与传统二维细胞培养相比,它可以模拟体内细胞生长的微环境,是研究肿瘤细胞恶性表型、细胞与细胞外基质信号传递的有力工具。