生物衍生组织工程骨支架材料的制备及理化特性

我们用物理化学方法处理自制的天然生物衍生骨支架材料 ,测试其理化性质及力学强度 ,为骨组织工程研究提供可供选择的支架材料。将猪肋骨进行一系列理化处理 ,制成完全脱蛋白骨 (FDB)、部分脱蛋白骨(PDPB)、部分脱钙骨 (PDCB)三种材料 ,用扫描电镜观察其形貌特征 ,用 X射线衍射分析、X射线能量散射分析材料成份 ,用微量凯氏定氮法测定蛋白质含量 ,并对材料的力学性能进行分析测定。结果发现 ,FDB、PDPB、PDCB三种材料皆保持原骨组织的天然网状孔隙系统。其钙 /磷比值依次为 1.81、1.74和 1.5 0。三种材料的蛋白质含量为0 .0 1%± 0 .0 2 % ,2 2 .41%± 0 .83%和 35 .75 %± 2 .2 1% ,力学强度大小为 :PDCB>PDPB>FDB。可见 ,用不同理化方法处理制得的三种生物衍生骨材料皆保存原骨组织的天然网状孔隙系统 ,所含有机及无机成分含量不同 ,力学性能亦有差异 ,尚需要进一步验证其细胞相容性和组织相容性。

天然生物材料壳聚糖支架上人胚肺成纤维细胞的生长

采用不同粒度的硅胶粒子作为致孔剂 ,按硅胶和壳聚糖重量比 9∶1,制备了三组不同孔径的壳聚糖多孔支架 .以无孔壳聚糖支架为参照 ,对多孔支架的有效孔径、吸水性进行了比较 .结果表明 :孔径大小由硅胶尺寸控制 ,吸水性随孔径增大而增大 .为研究支架孔径大小对其生物相容性的影响 ,在系列支架上进行了人胚肺成纤维细胞的培养 .细胞种植 1d后 ,多孔支架上的细胞粘附较多 ,而无孔支架上的细胞伸展情况较好 ;细胞培养 5d后 ,所有支架上细胞伸展情况良好 ,孔径越大的支架上细胞增殖越多 .

改造天然生物组织为血管支架材料的预处理方法

目前 ,临床对血管替代物的需求量越来越大 ,传统的来源已不能满足需要。组织工程化血管的出现使得这一问题有望得到解决。构建组织工程化血管就必然涉及血管支架的预制。生物支架材料是血管支架中的一大类 ,它在细胞黏附及促细胞生长等方面优于人工合成的支架材料。由于生物性材料自活体取出后即开始降解 ,同时不同材料间也存在着种群差异 ,不宜保存和直接应用 ,故需采用一些预处理方法来解决这些问题 ,预处理目的就是在移植生物性材料前 ,降低其抗原性、提高其抗酶降解能力 ,并较长时间地保持其良好的力学性能和组织结构。这些处理方法包括运用戊二醛、多聚环氧化合物、碳化二亚胺、京尼平及原花色素等化学试剂进行交联的化学方法和应用光氧化等进行交联的物理方法。本文详细地叙述了各种预处理方法的机理及相应各种材料处理前后免疫原性、生物稳定性、力学性能、细胞毒性、抗钙化能力等特性的变化 ,并对各种方法的优缺点做一简要的评述。总之 ,生物性材料预处理的发展趋势是继续深入研究和开发细胞毒性小的天然交联剂 。

天然生物材料构建组织工程支架的研究进展

细胞培养支架材料是组织工程的重要研究内容之一。本文综述近年来几种典型天然生物材料构建组织工程支架的研究进展,并详细介绍了适用于天然生物材料制备组织工程支架的致孔方法。

异种生物衍生骨支架材料的制备及性能

背景:异种骨来源丰富,价格低廉,处理相对简单容易,处理后骨支架保留原有骨的微结构,具有良好的促成骨、骨传导及骨诱导活性。目的:检测自制生物衍生骨支架材料的理化性质及体外细胞相容性。方法:通过脱蛋白、脱脂、脱钙,深低温冻存制备猪源性松质骨支架材料。组织学检测松质骨处理前后的变化,扫描电镜观察材料结构及计算孔隙直径,采用液体置换法检测支架材料的孔隙率,体外降解速度,能谱分析及体外复合兔骨髓间充质干细胞的细胞相容性。结果与结论:处理后的松质骨支架材料具有三维多孔结构,孔隙直径150.8-306.7μm,孔隙率84.5%-89.7%。材料在前6周降解速度稍慢,6周后材料降解率曲线基本呈线性且降解速度明显加快,10周时材料接近完全降解,降解率达92.8%。松质骨支架材料孔隙大小适合骨髓间充质干细胞的黏附和增殖。表明生物衍生骨支架材料性能良好,细胞相容性良好,适用于构建组织工程骨。

耳廓软骨天然生物支架材料的制备及初步研究

目的探讨制备兔耳廓天然软骨细胞外基质材料的新方法,制备适用于组织工程应用的天然生物支架材料。方法①采用多步骤去污剂—酶处理技术抽提兔耳廓软骨细胞制备天然软骨细胞外基质(Nature Extracellular Matrix,NECM),对NECM行HE染色、澳新蓝染色、维多利亚蓝染色、VanGieson染色并进行组织学及扫描电镜观察;②以灰家兔NECM为支架材料和新西兰大白兔耳廓软骨细胞为种子细胞进行体外培养,倒置显微镜下观察其亲水性和对细胞的吸附力,并通过四氮唑盐比色法(MTTAssay)观察NECM对软骨细胞的增殖作用。结果通过HE染色、蛋白多糖、胶原及弹力纤维特染、扫描电镜观察分析证实经过多步骤去污剂—酶法抽提软骨细胞制备的天然生物支架材料里,不含细胞及细胞器成分,仅含有不溶解的胶原、弹性蛋白和蛋白多糖,亦即NECM;体外培养实验发现,兔耳廓软骨细胞易进入脱细胞异体软骨基质结构裸露的空穴,且生长旺盛,组织学检查证实兔耳廓软骨NECM上裸露的骨陷窝已部分被软骨细胞占据。MTTAssay检测证实NECM对软骨细胞增殖有促进作用。结论本实验制备的NECM脱细胞彻底、细胞外基质成分保留较完整,并具有促进细胞粘附、增殖和分化生长的作用,是一种较为理想的天然生物支架材料。

天然生物材料支架的应用

天然生物材料支架具有与细胞外基质结构相似,生物相容性好等特点,在组织工程中作为细胞培养的支架材料具有明显的优势。羊膜取材容易,易于加工处理,无毒无刺激性,具有抗微生物的特性和促进组织修复的生物学作用;小肠粘膜下层无免疫性,含有多种生长因子,具有促进细胞黏附、增殖和分化等作用。血管、膀胱、软骨等脱细胞基质分别用于相应的组织缺损修补,易达到结构再生和功能的恢复。本文就上述支架材料在组织工程中的应用进行综述。

生物衍生组织工程骨支架材料生物学评价

采用基本评价和补充评价的生物学评价试验 ,比较全面地评价了生物衍生组织工程骨支架材料的生物相容性。结果显示 :该材料细胞评级为 1级 ,无致敏作用 ,热原试验合格 ,遗传毒性试验未见异常 ,骨植入试验未见异常 ,溶血率为 0 6 1 % ,慢性毒性试验未见异常。

复合骨修复支架材料的研究现状

骨组织工程是一个结合了支架材料、种子细胞和生长因子的复杂系统。在组织工程的研究中,支架材料扮演着重要角色,它们为细胞提供必要的结构支持,成为引导组织生长和构建的基础模板。本文将深入探讨各类支架材料的当前研究进展。

石墨烯及其衍生物对血管生成和血管化骨的影响机制

背景:石墨烯是最薄、最强韧的一类二维新型晶体材料,在生物医学的应用中显示出巨大的优势。血管生成和血管化骨是组织修复和再生的关键,是解决血管和成骨问题的有效途径。目的:综述石墨烯及其衍生物促进血管生成和血管化骨的特性及机制,为其在血管化组织修复与再生的临床应用提供参考。方法:利用计算机检索PubMed、ScienceDirect、中国知网和万方数据库收录的相关文献,中文检索词为“石墨烯,血管生成,血管化,血管化骨,内皮细胞”,英文检索词为“graphene,Angiogenesis OR Vascularization,Vascularized bone,endothelial cells”。排除与文章主题不相关的文献,根据纳入标准和排除标准,最终纳入62篇文献进行结果分析。结果与结论:①目前氧化石墨烯在石墨烯及其衍生物中的研究较多,应用最为广泛。②石墨烯及其衍生物适用于心脏、骨、神经和创伤愈合等相关疾病。③石墨烯及其衍生物有优异的理化性能和生物学性能,但其存在潜在的细胞毒性,在应用中需注意其生物安全性。④石墨烯及其衍生物的应用还需要进一步的研究来证明其最适尺寸和浓度及降低毒性的措施。⑤就细胞层面而言,石墨烯及其衍生物可以通过促进尖端内皮细胞表型、间充质干细胞黏附和增殖、血管平滑肌细胞的生长,从而促进血管生成活性。⑥就分子层面而言,石墨烯及其衍生物可以增加血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子及肝细胞生长因子等的表达并活化活性氧/一氧化氮合酶/一氧化氮信号通路、溶血磷脂酸R6/Hippo-YAP通路、基质细胞衍生因子1/血管内皮生长因子和ZEB1/Notch1通路。⑦氧化石墨烯和氧化石墨烯-铜可以磷酸化细胞外调节蛋白激酶并激活缺氧诱导因子1,进而促进血管内皮生长因子和骨形态生成蛋白2的表达上调,从而促进血管生成和血管化骨。⑧因此,石墨烯及其衍生物特别是氧化石墨烯由于具有优良的生物学性能、良好的促血管生成及促血管化骨能力,在血管化组织修复与再生方面有很大的应用前景。

骨组织工程中天然生物衍生材料的研究进展

骨病和外伤引起的骨缺损是骨科常见疾病,自体骨移植是一种较好的治疗方法,但其来源有限,不能满足临床需求,而且对患者造成新的创伤,渐渐被其它治疗方法取代.过去,人们选择性能长期保持不变的"惰"性材料作为骨组织支架材料,然而随着材料科学和医学科学的发展,人们把眼光转向能促进组织或细胞生长、分化和增殖,与机体"良性互动"的材料.

小肠黏膜下层:一种可降解的天然生物支架材料(本刊中文部)

7 转染碱性成纤维细胞生长因予骨髓间充质干细胞复合小肠黏膜下层构建的组织工程皮肤 王少云（昆明医学院第一附属医院骨科，云南省昆明市650032） 云南省科技厅昆明医学院联合专项资金资助（2007C0002R）

小肠黏膜下层:一种可降解的天然生物支架材料

1 前脂肪细胞在小肠黏膜下层的生长与增殖2 猪小肠黏膜下层基质支架材料复合脂肪基质干细胞的生物相容性3

天然可降解生物材料在组织工程中的应用研究进展

细胞培养支架材料是组织工程学的重要研究内容之一 ,是实现产业化的关键。天然可降解生物材料是细胞培养支架材料中的重要组成部分 ,目前用于细胞培养支架的天然可降解生物材料主要有多糖类和蛋白质类。多糖类主要包括壳多糖、透明质酸 ;蛋白质类主要包括胶原纤维蛋白和血纤维蛋白。

液晶纤维素及其衍生物材料的结构与性能

基于国内外最新研究文献 ,系统论述了液晶纤维素及其衍生物薄膜、纤维、功能分离膜、交联凝胶等材料的成型、结构与性能 .指出这类液晶聚合物具有胆甾相或向列相液晶态 .与各向同性态的同种材料相比 ,各向异性态的液晶纤维素及其衍生物材料具有更优异的性能 .双轴取向液晶三乙酸纤维素薄膜的拉伸强度和弹性模量分别可高达 310MPa和 6 .3GPa ;由液晶态干湿法纺丝所获得的高分子量纤维素纤维的抗张强度和弹性模量分别可高达 2 .2GPa和 6 5GPa .液晶纤维素及其衍生物分离膜也表现出高得多的气体选择透过性能 .其液晶交联凝胶中 ,凝胶所占质量分数高达 98% ,以及具有显著不同于各向同性态凝胶的溶胀行为 .液晶纤维素及其衍生物可望作为生产高级包装膜、功能纤维、气体分离膜。

异种生物骨衍生材料与大鼠骨髓基质细胞黏附的体外实验研究

目的:探寻良好的骨组织工程支架材料。方法:以新西兰大白兔的四肢长骨制备一种生物骨衍生材料,将此材料与大鼠骨髓基质细胞(BMSCs)联合培养,通过光镜及电镜对联合培养过程进行动态观察。结果:生物骨衍生材料具有三维立体多孔隙结构,并有良好的生物相容性和材料—细胞界面。结论:异种生物骨衍生材料是一种有临床应用前景,适用于组织工程骨构建的支架材料。

天然多糖在生物医用材料领域的应用研究进展

天然多糖是自然界中广泛存在的大分子聚合物,主要存在形式包括纤维素及其衍生物、海藻酸、琼脂糖、壳聚糖等。因其具有稳定性高、无毒、生物相容性好、可降解等优点,在生物医学领域的应用研究方面一直是一个热门课题。随着人们生活水平的提高及对环境保护意识的增强,人们在观念上也发生了重大转变,即由过去改造自然的观念逐渐向亲近自然的观念转变,这为天然多糖在生物医学领域的应用开发提供了广阔的前景。天然多糖能够跨领域解决如人工合成材料在体内的生物相容性欠佳等关键问题,可进一步实现天然高分子材料的增值增效。笔者主要以纤维素及其衍生物和海藻酸钠为例,综述了天然多糖在生物医用材料领域的传统应用及其在高值化利用方面的创新研究进展。首先介绍了天然多糖类在药物递送、组织工程、支架材料及伤口敷料等传统生物医学领域方面的研究进展;其次重点介绍了通过学科交叉进一步拓展的应用领域,包括在细胞共培养、药品防伪编码、病毒检测及仿生自驱动4个方面的应用;最后总结了天然多糖应用于生物医学材料方面的应用前景和面临的挑战,并提出天然多糖在生物医学材料应用研究的发展方向。

生物支架材料及间充质干细胞在骨组织工程中的研究与应用

背景:骨缺损的临床治疗面临诸多难题,为解决这一难题,骨组织工程支架材料的研究得到了广泛关注。目的:综述骨组织工程中生物支架材料和间充质干细胞的临床应用价值及发展前景。方法:以"骨组织工程,生物支架材料,间充质干细胞;Bone tissue engineering,Biological scaffold,Mesenchymal stem cells"为关键词,应用计算机检索Pub Med数据库和中国知网数据库中2000年1月至2016年12月关于骨组织工程研究的文章,纳入与有关生物支架材料及间充质干细胞相关的文章,排除重复研究与Meta分析类文章。结果与结论:生物支架材料目前主要有人工合成支架材料(聚乙烯醇、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸羟基乙酸等)和天然支架材料(胶原、壳聚糖、明胶、丝素蛋白等)两种,每种材料均有优缺点。间充质干细胞具有很强的自我复制及多向分化能力,被认为是相对较理想的种子细胞。根据生物支架材料组成成分的特点与间充质干细胞的增殖及多向分化能力,设计更为理想的生物支架材料并构建具有更好修复功能的生物支架材料-间充质干细胞复合体对骨组织缺损的修复至关重要。构建间充质干细胞-3D支架材料还处于实验阶段,但随着纳米材料、国际再生医学、仿生科学的发展,生物支架材料及间充质干细胞在骨组织工程中的应用会得到解决。