静电纺丝技术在纤维环组织工程支架中的应用进展

采用静电纺丝技术制备的组织工程支架具有高表面积比和高孔隙率,因此近年来广泛用于纤维环组织工程的研究。聚己内酯等多种材料已被成功用于制备成各种纤维环组织工程支架,在纤维环缺损修复中取得良好效果,而静电纺丝技术则为纤维环组织工程支架材料的制备提供了新途径。随着该技术的日益完善,其在纤维环组织工程支架制备领域的应用前景将更为广阔。该文就近年静电纺丝技术在纤维环组织工程支架中的应用作一综述。

纤维环组织工程的发展及挑战

目的对纤维环组织工程的材料及应用前景进行综述。方法广泛查阅近年来有关纤维环组织工程的相关文献,对种子细胞、生物活性分子及生物材料的研究进展进行综述。结果 MSCs是种子细胞的理想选择;当纤维环细胞和MSCs联合培养时,两者最佳培养比例为2∶1。生物活性分子可分成生长因子、形态因子、酶抑制剂和细胞内调节剂四种类型,它们在促进纤维环细胞外基质分泌、维持椎间盘内环境稳态及代谢平衡方面发挥积极作用。生物材料依据材料来源分为天然材料、人工合成材料和复合材料;纤维环的力学特性是材料设计的重要依据。当前尚无公认的最合适支架材料,支架材料选择仍需进一步研究;新型复合材料的开发是发展趋势。结论纤维环组织工程在纤维环再生修复研究中具有广阔临床应用前景。

组织工程椎间盘纤维环:如何更接近于天然

背景:组织工程椎间盘为椎间盘退行性变疾病的生物治疗提供了新的方法,组织工程纤维环是构建组织工程椎间盘的关键之一。目的:从纤维环结构特点、材料支架、种子细胞3方面,归纳总结组织工程纤维环的研究进展。方法:用计算机检索Pub Med、万方数据库,限定时间为2000至2015年,中英文检索词分别为"组织工程,椎间盘,纤维环,种子细胞,支架材料,构建"和"tissue engineering,intervertebral disc,annulus fibrosus,seed cell,scaffold,construction"。按纳入和排除标准对文献进行筛选,保留48篇文章进行综述。结果与结论:早期的组织工程纤维环的研究仅侧重于支架上的细胞黏附、细胞增殖和细胞外基质的分泌,目前的组织工程纤维环可以在细胞功能、组织结构和力学特点等方面比较接近于天然纤维环,在动物实验中取得了一定的成果。但是以目前的材料和技术,要构建完全类似于天然纤维环的组织工程纤维环仍具有一定的难度,支架材料、培养条件、种子细胞的获取等诸多方面仍需要进一步完善。目前的构建策略主要集中在单相的纤维环支架上,双相纤维环及完整椎间盘支架将是研究的趋势。干细胞的诱导分化技术为组织工程纤维环提供了广阔的种子细胞来源。

聚乳酸乙醇酸共聚物与纳米羟基磷灰石共混制备组织工程纤维环支架的实验研究

目的探讨以聚乳酸乙醇酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)与纳米羟基磷灰石(hydroxyapa-tite,HA)为原料,利用静电纺丝的技术制备出的三维多孔支架构建组织工程纤维环的可行性。方法将PLGA与HA溶解于丙酮中,配制20%(w/v)的溶液,磁力搅拌均匀后,进行静电纺丝,制备三维多孔支架。支架通过扫描电镜和磷酸盐缓冲液降解(phosphate buffered saline,PBS)的方式,观察支架的形貌和降解性能;利用CCK-8和伊红染色的方法观察支架的生物相容性。结果支架具有良好的纤维形貌,直径均匀,扫描电镜下可见HA结晶。支架在磷酸盐缓冲液中降解速度较快,8周时支架失重可达40%,表现出良好的降解性能。细胞毒性试验和伊红染色均表明细胞在支架上的生长情况较好,支架具有良好的生物相容性。结论 PLGA与HA共混制备的纳米纤维支架具有良好的空间结构和生物相容性,因此该支架是一种良好的组织工程纤维环支架材料。

京尼平交联脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶与兔纤维环源干细胞的生物相容性

背景:为改善脱细胞基质的力学性能及降解不可控性,前期研究制备了京尼平交联脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶纤维环组织工程支架。目的:观察京尼平交联脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶和纤维环源干细胞的生物相容性,以及京尼平交联脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶的体内降解情况。方法:制备京尼平交联脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶,通过扫描电镜和接触角测试仪观察水凝胶内部结构及表面亲水性。将第1代兔纤维环源干细胞种植于京尼平交联脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶上3 d,行细胞骨架染色,通过倒置免疫荧光显微镜和扫描电镜观察细胞形态,并绘制细胞生长曲线。将京尼平交联脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶种植于新西兰大耳白兔肌间隙内,4周后观察水凝胶降解情况及与周围组织炎症反应。结果与结论:京尼平交联脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶支架为多孔网状结构,接触角为(39.94±1.61)°;纤维环源干细胞黏附于京尼平交联脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶支架表面,增殖较快,生长状态良好,说明京尼平交联脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶具有良好的生物相容性。种植于兔体内的水凝胶支架在4周后有所降解,周围肌肉组织有炎症细胞存在。