电活性和生物活性多巴-胰岛素样生长因子-1@聚(乙交酯-丙交酯)/聚(3-己基噻吩)静电纺丝纤维的制备及神经组织工程应用

理想型神经修复材料应具备与正常神经相似的导电性、仿生细胞外基质结构以及释放特定的生长因子等性能。本研究将不同质量分数(0、3%、5%、10%)的聚(3-己基噻吩)(P3HT)加入到聚(乙交酯-丙交酯)(PLGA)中,采用静电纺丝工艺,制备了具有电活性和仿生结构的复合纤维。利用酪氨酸羟化酶,将不同质量浓度(10、50、100 ng/mL)的含多巴接头的胰岛素样生长因子-1(DOPA-IGF-1)绑定在纤维表面,实现生长因子长效稳定的作用。通过扫描电子显微镜、接触角表征了纤维直径、分布以及表面亲疏水性。利用细胞培养、荧光染色实验评估了纤维在体外的生物相容性和生物活性。结果表明,该电活性纤维能有效促进大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞(PC12)增殖,其中,PLGA/P3HT-5%纤维表现出更好的细胞响应性。结合DOPA-IGF-1质量浓度为10 ng/mL的纤维更利于PC12细胞的黏附、生长。兼具电活性和生物活性的纳米纤维DOPA-IGF-1@PLGA/P3HT在神经组织修复领域具有潜在的应用价值。

用于骨组织工程的羟基丁酸-戊酸共聚物/生物活性玻璃复合多孔支架材料

研究了用于骨组织工程的复合型羟基丁酸 -戊酸共聚物 /溶胶 -凝胶生物活性玻璃多孔支架材料 ,采用溶液浇注沥滤法制备了任意形状的三维连通多孔结构支架 ,并进行三维结构表征和显微形貌观察 ;通过对成型条件的调节 ,可控制支架的孔径和孔隙率 ;在模拟生理体液中进行复合支架材料的生物活性测试。研究表明 ,通过控制致孔剂用量、尺寸大小和分散 ,得到的支架材料呈三维连通开孔结构 ,且孔隙分布均匀、孔隙率达 90 %以上 ;扫描电镜观察结果显示 ,羟基丁酸 -戊酸共聚物与生物活性玻璃良好相容 ,后者粘附在支架孔壁上 ;支架在模拟生理体液中浸泡后发现生物活性玻璃表面有羟基碳酸磷灰石多晶体生成 ,表明复合支架仍保持了

浅析组织工程的生物活性因子

本文主要通过介绍组织工程的生物活性因子中的细胞因子和多种成骨诱导因子，探讨了它们对骨构建的作用。组织工程的生物活性因子中的细胞因子主要介绍了以下几种：BMP、FGF、TGF-b、IGF、VEGF等，多种成骨诱导因子有地塞米松、β－甘油磷酸钠和维生素C。最后得出这样一个结论：在运用组织工程学的原理构建组织工程骨中，选择理想的生物材料必须重视生物相容性，材料的生物相容性直接关系治疗效果。

冷冻干燥对羊膜组织形态与生物活性因子的影响

目的观察冷冻干燥保存方法对羊膜组织结构及生物活性因子的影响。方法取健康剖宫产产妇胎盘剥离羊膜,-40℃冻干保存,分别进行大体、光镜、扫描电镜、透射电镜观察和免疫组化分析,并与新鲜羊膜对比。结果新鲜及冻干保存的羊膜均可见5层基本组织结构,由内向外依次为上皮细胞层、基底膜、致密层、纤维母细胞和海绵层。新鲜羊膜光镜下见上皮细胞排列紧密,深面是厚而连续的基底膜;扫描电镜下,表面有突出的微绒毛,细胞间连接结构清晰;透射电镜下见上皮细胞核规则、胞质内部分线粒体空泡变性,细胞间见多桥粒连接,基底膜完整,基质中胶原微纤维结构清晰,见明暗相间的横纹。光镜下,冻干羊膜上皮细胞形态基本完好,细胞间隙加大;基底膜及致密层保持完整;纤维母细胞层、海绵层略微疏松。扫描电镜下,冻干羊膜表面略显干缩,无明显突出的微绒毛,上皮细胞完好,形态结构未发生改变。透射电镜观察,冻干羊膜表面可见微绒毛,上皮细胞完整,胞核呈灶性空化,胞浆内可见空泡,线粒体肿胀、嵴不可见;细胞间可见桥粒连接;基底膜基本正常,基质胶原纤维结构清晰。免疫组化分析,b-FGF、HGF主要分布于羊膜上皮层,ColⅣ、LN主要分布于羊膜基底膜;基质层也有b-FGF、ColⅣ、LN分布,纤维母细胞层也有HGF分布。冻干羊膜中HGF含量显著低于新鲜羊膜(P<0.05),b-FGF、ColⅣ、LN3种成分含量在新鲜和冻干羊膜中差异无显著性意义(P>0.05)。结论冷冻干燥对羊膜组织形态与生物活性因子无明显影响。

组织工程材料表面改性方法研究：聚合物表面基团转变和生物活性分子的固定(英文)

文章从细胞相容性聚合物表面基团的转变、表面生物活性分子的固定等几个方面论述了组织工程材料的表面改性及其与细胞相容性的关系。

溶胶凝胶法制备含有生物活性成分的PLGA组织工程支架材料

采用溶胶凝胶法制备了具有生物活性的SiO2/聚乙醇酸-乳酸共聚物(PLGA)组织工程支架材料。该方法选用廉价的硅溶胶作为硅源制备二氧化硅凝胶,简单易行,大大降低了成本。用模拟体液(SBF)溶液对含有SiO2的PLGA支架材料进行体外模拟浸泡实验。从电子探针照片上可以看到制得的含有SiO2的PLGA多孔支架材料有着良好的微孔性,可用作组织工程支架。支架材料在SBF溶液中浸泡72 h后:电子探针元素分析发现支架材料表面沉积物中有大量钙、磷等元素;XRD图谱在2θ=32°处出现的结晶峰,证实了支架表面碳酸羟基磷灰石的形成。研究表明,所制得的含有SiO2的PLGA多孔支架材料具备良好生物活性。

负载转化生长因子β1的生物蛋白胶促进骨髓间充质干细胞体内构建组织工程软骨

目的探讨负载转化生长因子β1(TGF-β1)的生物蛋白胶(FS)促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)体内构建组织工程软骨的可能性。方法体外分离扩增健康人BMSCsK以含有TGF-β1、地塞米松的特定培养基进行软骨起源的诱导。将诱导7d的BMSCs分别与含或不含有TGF-β1的FS复合后接种于裸鼠背部,作为BMSCs+FS-TGF-β1和BMSCs+FS实验组,同时设只注射FS和BMSCs的对照组。12周后从裸鼠体内取出组织工程标本进行大体观察、湿重测定、蛋白聚糖含量测定,并进行组织学及免疫组织化学检测。结果BMSCs以特定培养基诱导后可具备软骨细胞的形态和功能特征。复合物接种后两个实验组均可形成软骨样组织块,BMSCs+FS-TGF-β1组与BMSCs+FS组相比,可形成体积和重量更大的软骨样复合物;阿尔新兰染色显示具有更多的细胞外基质分泌;蛋白聚糖含量明显增高;免疫组织化学检测Ⅱ型胶原表达增强。而两个对照组无软骨样组织块形成。结论负载TGF-!1的FS支架可以促进BMSCs体内构建组织工程软骨。

结缔组织生长因子单克隆抗体超微超顺磁氧化铁粒子的制备及其生物活性的研究

目的:通过化学合成方法制作结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)单克隆抗体超微超顺磁氧化铁(ultrasmall superparamagnetic iron oxide,USPIO)粒子分子探针,并检测其生物活性。方法:采用EDC(1-ethyl-3-[3-dimethylamin-opropyl]carbodiimide hydrochloride)化学连接剂将CTGF单克隆抗体与DMSA[meso-2,3-dimercaptosuccinic acid(HOOCCH(SH)-CH(SH)-COOH)]修饰的USPIO相结合,形成具有免疫活性的分子探针。通过间接酶联免疫吸附试验(ELISA)及Western blot-ting方法检测其生物稳定性及免疫活性。结果:随着加入不同质量的单克隆抗体,ELISA试验所得的吸光度值随抗体含量增加而增大,与阴性对照USPIO组相比较差异显著(P<0.05),分别间隔30 d及60 d后再次测量,只有200μg单抗组吸光度值降低(P<0.05)。Western blotting试验显示,结合单抗的USPIO及单纯单抗均显示出条带,且前者较浅,而单纯USPIO对照组则未显示条带。结论:EDC化学方法可制备出结缔组织生长因子单克隆抗体超顺磁氧化铁粒子,同时仍具有抗体的生物活性及生物稳定性。

贻贝启发接枝骨形态发生蛋白2成骨活性肽的介孔生物玻璃修复股骨髁缺损

背景:骨形态发生蛋白2在胚胎发育、骨骼形成和再生修复中具有重要作用,但高剂量应用与癌症发病密切相关。骨形态发生蛋白2成骨活性段L20能够有效减少癌症等不良反应,并可显著促进骨组织再生。目的:将骨形态发生蛋白2活性肽段以贻贝衍生肽模拟策略接枝在介孔生物玻璃表面,探究其对组织工程成骨性能的影响。方法:(1)采用模板法合成介孔生物玻璃纳米颗粒,采用一步法合成负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20的介孔生物玻璃纳米颗粒,表征负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔活性玻璃纳米颗粒的形貌与体外缓释性能。(2)分离提取SD大鼠骨髓间充质干细胞,传2代后分别与PBS(空白组)、介孔生物玻璃纳米颗粒(对照组)、负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒(实验组)共培养,采用细胞活死荧光染色和CCK-8法检测细胞毒性和细胞增殖,扫描电镜观察细胞黏附;成骨诱导分化后,进行碱性磷酸酶染色、茜素红S染色与成骨相关基因表达检测。(3)取15只SD大鼠,建立双侧股骨髁缺损模型,采用随机数字表法分为3组:空白组(n=5)不植入任何材料,对照组(n=5)植入介孔生物玻璃纳米颗粒,实验组(n=5)植入负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒。术后8周,进行股骨Micro-CT扫描与组织形态观察。结果与结论:(1)扫描电镜下可见负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒为球形、单分散颗粒,透射电镜下可见其具有多孔结构,平均粒径为(268.10±0.58) nm,体外可缓释L20。(2)负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒无细胞毒性,并且可促进骨髓间充质干细胞的增殖与黏附;与空白组、对照组相比,实验组碱性磷酸酶活性与细胞外基质矿化能力均升高(P <0.05),碱性磷酸酶、Runx2、骨钙素mRNA表达升高(P <0.05)。(3)股骨Micro-CT扫描结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新生骨量与骨密度均升高(P <0.05);苏木精-伊红与Masson染色结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新骨生成与胶原纤维均增加。(4)结果表明,负载骨形态发生蛋白2活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒具有良好的生物相容性及体内外促成骨性能,可促进SD大鼠股骨髁缺损的再生修复。

利用膜技术和组织工程化生物活性骨修复骨缺损的实验研究

目的 将膜引导组织再生 (MGTR)技术和接种有同种异体成骨细胞的烧结骨联合应用修复骨缺损 ,为骨组织工程学修复骨缺损提供一种新的模式。方法 48只成年新西兰大白兔 ,随机分为A、B、C三组 ,建立兔桡骨不愈合模型 ,A、B组均植入活性烧结骨 ,且A组以聚乳酸膜管包裹 ,C组为空白对照组。术后 2、 4、 8、 1 2周行X线检查 ,并处死动物 ,行大体标本和组织学观察。结果 C组无一例骨缺损修复 ,A组骨缺损修复较理想 ,B组骨再生和髓腔重建较A组缓慢 ,1 2周内有 2例尚未骨性愈合。结论 复合成骨细胞的异种煅烧松质骨体内成骨可靠 ;将MGTR技术和该活性骨联用 ,加速了骨愈合。膜的作用机理可能为 :①物理屏蔽作用 ,阻止结缔组织长入缺损处 ,防止接种于载体上的成骨细胞的丢失。还间接起到收集骨髓基质干细胞和各种骨生长因子的作用。②膜下间隙提供骨再生的微环境 。

基因工程人干细胞因子原核表达、纯化及生物学活性研究

目的：探索一种适合于中试生产的重组人干细胞因子（recombinant human stem cell factor,rhSCF）的发酵表达与纯化工艺。方法：研究不同培养基和热诱导时间对rhSCF表达量影响；探索最佳纯化工艺和各因素对rhSCF得率和生物学活性的影响。结果：rhSCF工程菌在含甘油、酪蛋白水解物、酵母浸出粉、胰蛋白胨及微量元素的培养基中表达量最高。灰度扫描显示热诱导后2h开始表达，6h表达量最高，目的蛋白约可达菌体总蛋白30％。高表达蛋白经复性后，可用酸沉淀作粗分离纯化，随后用阳离子交换层析分离，纯度达80％，经反相层析去除二聚体后，最后用DEAE柱浓缩后并经S200转换缓冲液，最终获得纯度＞95％和经活性＞6×10^5U/mg的rhSCF制品。结论：成功地建立了注射用rhSCF的中试生产工艺，为随后进行的临床前研究及临床试验奠定基础。

新型活性修饰对聚乳酸组织工程骨支架上种子细胞生物学行为的影响

目的探讨氨等离子体改性、酰胺键接枝甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸(GRGDS)短肽的活性修饰方法对消旋聚乳酸(PDLLA)组织工程骨上慢病毒转染红色荧光蛋白的骨髓间充质干细胞生物学行为的影响。方法制备圆片状直径8 mm、厚1 mm的PDLLA三维多孔支架,分为3组:表面氨基化PDLLA(A组),接枝肽A/PDLLA(PA组),以未经处理的PDLLA(P组)作为对照组。CyQuant NF和AlamarBlue分别检测支架上细胞的增殖和代谢活性;钙黄绿素进行矿化荧光染色,荧光显微镜观察支架上钙盐沉积以及RFP-BMSCs的贴附与增殖;扫描电镜观察细胞的贴附。结果接种细胞后各时间点,3组材料上细胞均能增殖,组间细胞数量差别均有统计学意义(P<0.001),PA组>A组>P组。除第10天(P=0.077)和第12天(P=0.491)PA组和A组间细胞数量差异无统计学意义外,其余各时间点,PA组数量均明显高于A组。随着时间的延长,两组间细胞数量逐渐接近。细胞代谢活性检测与增殖检测结果近似,骨支架上细胞增殖程度越高,其代谢越活跃。荧光显微镜观察,A组和PA组材料上RFP-BMSCs较P组增殖活跃;钙盐沉积荧光染色显示,第14天和第21天,绿色荧光强度PA组>A组>P组。扫描电镜显示,PA组材料能获得较A组更好的细胞贴附,P组细胞较稀疏。结论氨等离子体改性接枝GRGDS肽的新型活性修饰PDLLA骨支架,能明显促进RFP-BMSCs为种子细胞的贴附、增殖、代谢与矿化。

不同冻存方法对组织工程骨生物活性的影响

目的:了解不同冻存方法对组织工程骨生物活性的影响。方法:以骨髓基质干细胞(marrow stromal cells,MSCs)复合部分脱蛋白骨培养制备组织工程骨,实验分为A组:组织工程骨用添加冻存保护剂的保存液保存;B组:组织工程骨用不添加冻存保护剂的保存液保存;C组:组织工程骨未行低温保存;D组:单纯MSCs培养。A组和B组的组织工程骨于-196℃的液氮中冻存3个月,3个月后复温冻存的组织工程骨。用倒置相差显微镜和扫描电镜观察MSCs的粘附和分布情况、检测细胞活力和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性、流式细胞仪分析细胞周期。结果:MSCs在材料表面和孔隙内均可粘附和分布,粘附于材料的细胞活力大小依次为:C组>A组>B组(P<0.01,P<0.05),粘附于材料的细胞ALP活性大小依次为:C组>A组>B组(P<0.01)。各组细胞周期未见明显变化,未见异倍体细胞。结论:选择适宜的冻存保护剂对组织工程骨的生物活性有一定的保护作用。

国家人体组织功能重建工程技术研究中心生物活性玻璃研究团队

生物活性玻璃研究团队组建于2004年，依托国家人体组织功能重建工程技术研究中心和教育部生物医学材料与工程重点实验室，

组织工程研究中的电活性生物材料

背景:多项研究证明人体组织与生物电有着密切的联系,因此深入研究材料在细胞和组织电学微环境建立方面的研究是实现缺损组织完美修复与再生的突破点。目的:综述电活性生物材料在组织工程研究领域的应用。方法:利用计算机检索Wiley Online Library、Web of Science、CNKI及万方数据库2006年1月至2019年3月期间发表的关于电活性生物材料(导电聚合物,压电材料,碳基材料)在组织工程研究及应用中的文章。中文检索词为“电活性生物材料,导电聚合物,压电材料,碳基材料,组织工程”,对应的英文检索词为“electroactive biomaterials,composite materials,piezoelectric materials,carbon-based materials,tissue engineering”。结果与结论:电活性生物材料具备一定的生物相容性及良好的信号传导能力,可弥补现今生物材料在调控细胞分化和组织再生方面的缺陷,在组织工程领域具有良好的应用前景,但其存在诸如降解性能较差、力学性能欠佳等缺点,制约了其应用。因此需充分掌握电活性生物材料的特性及优缺点,才能使之最大限度地仿生天然组织的结构和功能,为细胞分化和组织再生提供良好的电生理微环境,最终智能地调控细胞分化与组织再生。

生物活性支架在骨组织工程中的应用及进展

背景:随着生物打印技术与化学合成技术的进展,将这些技术纳入组织工程支架制作,用于促进骨再生已成为当今研究的热点。目的:介绍生物活性骨组织工程支架,讨论并总结不同制作材料在促进骨再生及治疗骨缺损方面的应用。方法:由第一作者于2018年7至9月以"bone tissue engineer,3D-printed,scaffold,composite scaffold"为关键词,检索2003至2018年期间PubMed、Web of Science、SpringerLink、Medline数据库发表的相关文献。初检文章237篇,筛选后对70篇文章进行分析。结果与结论:生物活性支架主要包括金属材料复合支架、生物陶瓷材料复合支架与聚合物材料复合支架,目前已被应用于骨组织工程中。已开发了几个具有临床转化成功的骨和软骨构建体实例,其中陶瓷和聚合物复合材料与天然骨具有相似的组织组成和良好的生物相容性,可能获得最大成功。若可将现有的生物活性材料、生长因子、功能化技术和仿生支架设计相结合,在未来可能为特定患者创建复杂的骨组织工程支架,这也为治疗各种具有挑战性的疾病提供了希望,包括骨肿瘤、骨质疏松症和严重的骨缺损。

组织工程化生物活性骨膜应用于兔腰椎横突间的融合

背景:脊柱后路融合是在特殊解剖、特殊生物学作用下的骨性融合过程,影响因素很多,对融合材料的选择考虑因素亦很多。近年随着骨组织工程学的发展,种子细胞复合支架材料体外构建组织工程化骨膜有望解决这一临床难题。目的:评价体外构建组织工程化生物活性骨膜为骨移植替代物应用于兔腰椎横突间融合的效果。方法:体外构建组织工程化生物活性骨膜植入24只健康成年新西兰大白兔腰椎横突间,每只兔子取3个横突间隙(Left L4,5,6,Right L4,5,6)植入3种材料。复合支架组Right L4,5植入诱导后骨髓间充质干细胞复合猪小肠黏膜下层、单纯支架组Right L5,6植入无细胞支架即单纯小肠黏膜下层、自体髂骨组Left L5,6植入自体髂骨。术后12周处死动物进行大体标本、影像学、组织学观察。结果与结论:大体标本比较复合支架组、自体髂骨组差异无显著性意义,均与单纯支架组比较差异有显著性义,影像学观察复合支架组、自体髂骨组上下横突间可见明显有骨小梁通过,单纯支架组未见骨密度影。复合支架组Ⅰ型胶原、骨钙素免疫组织化学染色强阳性,与自体髂骨组之间差异有显著性意义,单纯支架组未见阳性表达。实验提示利用猪小肠黏膜下层复合经诱导后向成骨细胞转化的骨髓间充质干细胞体外构建组织工程化生物活性骨膜是横突间融合骨移植的良好替代物。

生物活性聚合物及其复合材料在骨组织工程中的应用进展

骨是世界上第二大需要移植的组织,每年至少有400万次手术使用骨移植物和骨代替材料。传统的治疗方法的局限性影响了当前的治疗选择,并且由于创伤、癌症、感染和关节炎引起的骨缺损现象不断增加,在临床治疗中对骨移植物的需求也持续上升。自体移植物和异体移植物是临床治疗骨缺损的常用方法,而慢性炎症、疾病传播和免疫排斥反应的发生阻碍了其发展。此外,金属材料支架也是最常用的植入物,然而同样存在着诸如应力屏蔽、感染和炎症等问题导致研究工作者期待新材料支架来代替它。因此,开发具有生物活性且能自适应展开填充的三维支架以促进骨骼再生已成为骨组织工程的重点关注领域。近年来,包括4D打印形状记忆材料的制造方法已被用于创造替代传统骨移植的新方法。本文主要综述了传统聚合物材料和新型形状记忆聚合物材料的种类、支架的主要制造方法、机械性能、生物相容性以及在骨组织工程领域中的最新用途,并总结了骨组织工程中4D打印技术的重要性、当前面临的挑战和未来的发展方向。