透明质酸基水凝胶在骨组织工程中的应用

由于机体自愈能力的有限性,大面积骨缺损的有效修复仍然是对临床治疗的巨大挑战。骨组织工程是多学科领域,其利用细胞、生物材料、生长因子的结合以促进骨骼的成骨和矿化。在应用于骨组织工程的各种支架中,水凝胶因能够模拟细胞外基质,而被认为是很有前途的骨再生材料。近年来,基于透明质酸的水凝胶因能够模拟骨组织的天然细胞外基质并为细胞支持和组织再生提供合适的微环境,而被广泛应用于骨骼相关疾病研究中。该文就近年来透明质酸基水凝胶的交联机制、生物活性物质递送以及与其他生物材料相结合在骨组织工程中的应用进行综述。

甲基丙烯酰化透明质酸/脱细胞华通胶水凝胶支架的制备与表征

背景:随着组织工程为关节软骨损伤修复这一世界难题带来了新的希望,构建成分仿生的光固化3D打印水凝胶支架对软骨组织工程具有重要意义。目的:通过数字光处理3D打印技术构建成分仿生的甲基丙烯酰化透明质酸/脱细胞华通胶水凝胶支架,评价其生物相容性。方法:从人脐带中分离提取华通胶组织后进行脱细胞处理,冷冻干燥后磨成粉末,溶于PBS中制备50 g/L的脱细胞华通胶溶液。制备甲基丙烯酰化透明质酸,冻干后溶于PBS中制备50 g/L的甲基丙烯酰化透明质酸溶液。将脱细胞华通胶溶液与甲基丙烯酰化透明质酸溶液以体积比1∶1混合,加入光引发剂后作为生物墨水。通过数字光处理3D打印技术分别制备甲基丙烯酰化透明质酸水凝胶支架(记为HAMA水凝胶支架)与甲基丙烯酰化透明质酸/脱细胞华通胶水凝胶支架(记为HAMA/WJ水凝胶支架),表征支架的微观结构、溶胀性能、生物相容性与促软骨分化性能。结果与结论:①扫描电镜下见两组支架均呈三维立体的网状结构,其中HAMA/WJ水凝胶支架纤维连接更加均匀;两组支架均在10 h内达到溶胀平衡,HAMA/WJ水凝胶支架的平衡溶胀比低于HAMA水凝胶支架(P<0.05)。②CCK-8实验显示相较于HAMA水凝胶支架,HAMA/WJ水凝胶支架可促进骨髓间充质干细胞的增殖;死活染色显示骨髓间充质干细胞在两组支架上生长良好,并且HAMA/WJ水凝胶支架上的细胞立体分布均匀、细胞数量更多;鬼笔环肽染色显示相较于HAMA水凝胶支架,HAMA/WJ水凝胶支架上的骨髓间充质干细胞黏附与铺展更佳。③将骨髓间充质干细胞接种于两组支架后进行成软骨诱导培养,qRT-PCR检测结果显示,HAMA/WJ水凝胶支架组聚集蛋白聚糖、SOX9、Ⅱ型胶原mRNA表达量均高于HAMA水凝胶支架组(P<0.05,P<0.01)。④结果表明,数字光处理3D生物打印HAMA/WJ水凝胶支架可促进骨髓间充质干细胞的增殖、黏附及成软骨分化。

胶原-透明质酸-硫酸软骨素复合三维支架体外构建组织工程软骨的实验研究

目的探讨以胶原(collagen,Col)-透明质酸(hyaluronicacid,HA)-硫酸软骨素(chondroitinsulfate,CS)为支架材料构建组织工程软骨的可行性。方法以乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐为交联剂通过冷冻干燥的方法制备Col-HA-CS复合支架及单纯Col支架。通过扫描电镜、HE染色对Col-HA-CS复合支架材料形态进行观察。分离培养幼兔关节软骨细胞,将体外扩增的软骨细胞接种在两种支架上,通过组织学、扫描电镜观察软骨细胞在支架上的生长形态;通过生物化学功能检测细胞-支架复合物中DNA、糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)含量;RT-PCR方法检测在Col-HA-CS复合支架上的软骨细胞Col的表达情况。结果软骨细胞在Col-HA-CS复合支架材料上增殖分化良好,并保持软骨细胞特异的分化Col表型,培养21d后已有软骨样组织形成,出现软骨陷窝。DNA和GAG含量测定显示软骨细胞在复合支架上随时间增加逐渐扩增并分泌大量的GAG,含量明显高于单纯Col支架材料,差异有统计学意义(P<0.05)。结论Col-HA-CS复合支架材料可为软骨细胞生长分化及组织形成提供一个良好的环境,在软骨组织工程的支架材料领域有较广泛的应用前景。

聚乙烯醇-透明质酸-胶原组织工程支架研究

以聚乙烯醇（PVA）、透明质酸（HA）和胶原蛋白（Col）为组分，构建组织工程三维多孔支架．将聚乙烯醇分别与不同质量的胶原和透明质酸复合，测定复合材料的含水率和膨胀率．扫描电镜观察材料横截面的表面形态．结果是不同分子质量的PVA与不同配比的Col和HA复合，得到的复合支架材料含水率为57．97％～81．26％，膨胀率为150．00％-459．20％．不同配比的复合支架材料具有不同的内部孔洞结构．结果表明，PVA-HA-Col复合支架材料具有较高的含水率和膨胀率，内部孔洞网络丰富，可作为组织工程支架材料．

胶原/透明质酸膜与明胶海绵支架材料力学及组织相容性的比较

背景:课题组前期实验证明胶原/透明质酸膜具有良好的力学性能和组织相容性。目的:观察复合材料胶原/透明质酸膜及明胶海绵的生物学性能。方法:应用材料复合交联的实验方法构建胶原/透明质酸膜并测定胶原/透明质酸膜、明胶海绵支架的力学性能。将支架材料种植于兔皮下,按照2,4,6,8,12周不同时间点评价材料在体内的降解情况和组织相容性。结果与结论:①成功制备了胶原/透明质酸膜。②胶原/透明质酸膜具有较好的韧性和抗张强度,明胶海绵的力学性能不够理想。③两种材料在体内的降解均符合生物材料的组织反应过程,胶原/透明质酸膜在体内12周可完全降解,明胶海绵约6周完全降解。④胶原/透明质酸膜与平滑肌细胞的黏附率高,细胞的增殖和代谢状况较好,而明胶海绵的细胞黏黏附和增殖率相对较低。说明胶原/透明质酸膜具有较好的生物学性能。

Ⅱ型胶原-透明质酸-软骨脱细胞基质制备组织工程软骨支架的实验研究

目的探索Ⅱ型胶原(CollagenⅡ,COLⅡ)-透明质酸(Hyaluronic acid,HA)-软骨脱细胞基质(Cartilageacellular extracellular matrix,CAEM)通过低温冷冻法制备组织工程软骨支架的可行性。方法将COLⅡ和HA及CAEM按15∶3∶45的比例混合,通过低温冷冻干燥的方法制备组织工程软骨支架,测定其孔隙率、吸水率、降解率,检测支架的理化性能,并行HE染色及甲苯胺蓝染色观察支架结构情况。用CCK8法评价其细胞毒性及粘附性情况。结果 COLⅡ-HA-CAEM复合支架孔隙率为87.3%±3.7%,吸水率为1522.0%±29.3%,21天降解率为29.2%±2.4%,CCK8法检测结果显示,COLⅡ-HA-CAEM复合支架对细胞具有良好的粘附性,其生物学性能良好。结论 COLⅡ-HA-CAEM复合支架能为软骨细胞的生长和增殖提供优良的微环境,在组织工程软骨重建中具有潜在的应用价值。

静电纺丝构建胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素组织工程关节软骨支架的工艺探索

目的探索以胶原、透明质酸钠和硫酸软骨素三种细胞外基质为原料,利用静电纺丝技术构建组织工程关节软骨支架的工艺。方法固定静电纺丝的参数,通过改变溶剂的种类,浓度和三种原料之间的比例,探索胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合支架的纺丝条件。结果胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合支架纺丝的最佳溶剂是3-氟乙醇和水的混合溶剂(v:v,1:1),最佳纺丝浓度范围为80~120mg/m L,三种原料支架的最佳比例范围为6~8:1:1~2。支架纤维的直径和孔隙率则由原料的浓度和比例共同决定;支架降解性能良好,降解速度主要由胶原含量决定。结论研究者成功的利用静电纺丝技术构建了胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合组织工程软骨支架。这种支架在成分和形态上都可以较好的模拟关节软骨细胞外环境,是一种具有良好应用前景的组织工程关节软骨支架。

胶原/透明质酸复合多孔组织工程支架的构建及评价

目的制备胶原/透明质酸复合多孔海绵支架材料,评价支架的形貌、性能及其生物学性能。方法将胶原和透明质酸用溶液法混合后冷冻干燥,经干热和化学交联制得多孔支架材料。考察其物理化学性质和细胞毒性,并评价细胞在支架上的黏附和生长情况。结果较高离子强度的NaCl可避免正电荷性的胶原与负电荷性的透明质酸形成聚离子复合物,得到均匀的混合溶液。冷冻干燥后经干热和化学交联,得到的支架材料孔径可控,孔径分布均匀,具有良好的生物相容性。细胞在支架材料内部具有良好的黏附性能,生长状况明显优于单纯胶原制备的多孔支架材料。结论胶原/透明质酸多孔支架材料具有开放的多孔结构,生物相容性良好,适合细胞的分布和生长,可以作为一类优良的组织工程支架材料。

胶原膜、聚乙醇酸/聚乳酸共聚物在组织工程心脏瓣膜支架材料中的应用

目的将活细胞种植于可生物降解的瓣膜支架上,制造出一种组织相容性好,不需抗凝,具有修复能力,且支持患者终生的理想心脏瓣膜。方法胶原膜和聚乙醇酸/聚乳酸共聚物(PGLA)在皮下包埋和种植细胞生长做对照实验。结果胶原膜皮下包埋8周仍保持膜状结构,8～12周完全降解,且生物相容性优于聚乙醇酸/聚乳酸共聚物(PGLA)。结论胶原膜适于组织工程心脏瓣膜支架材料的应用。

透明质酸和Ⅳ型胶原在大肠癌患者血清中含量和Ⅳ型胶原在组织中的表达

目的 探讨透明质酸 (HA)、Ⅳ型胶原 (ColⅣ )在大肠癌患者血清中含量和ColⅣ在组织内的表达及其临床意义。方法 采用放射免疫法测定大肠癌 (n =6 0 )和健康人 (n =2 0 )血清中HA、ColⅣ含量 ,应用免疫组化法检测了正常大肠粘膜 (n =1 0 )和大肠癌 (n =6 0 )及癌旁组织内 (n =6 0 )ColⅣ的表达。结果 大肠癌患者血清HA [( 2 0 2 .6 0± 1 5 9.78)ng ml]、ColⅣ [( 1 2 4.6 4±42 .1 2 ) μg L]含量明显高于正常对照组的HA[( 6 1 .2 0± 1 4.2 0 )ng ml]和ColⅣ [( 5 9.9± 1 4.6 0 ) μg L](P <0 .0 1 )。DukesC、D期血清HA含量明显高于A、B期 (P <0 .0 1 ) ;DukesC、D期血清ColⅣ含量高于A、B期 ,但差异不显著 (P >O .0 5 )。血清HA、ColⅣ含量与肿瘤的分化程度、大小无显著相关性 (P >0 .0 5 ) ,有淋巴结转移组血清HA、ColⅣ含量明显高于无淋巴结转移组 (P <0 .0 1 )。大肠癌患者血清HA、ColⅣ阳性检出率明显高于癌胚抗原 (Carcinoembryonicantigen ,CEA)阳性检出率。血清HA、ColⅣ含量有淋巴结转移组术前术后比较无显著性差异 ;无淋巴结转移组术后HA、ColⅣ水平有下降趋势 ,但无统计学差异 (P >0 .0 5 )。大肠癌组织ColⅣ分布有不同程度的减少 ,与大肠癌Dukes分期呈负相关 。

血清透明质酸、Ⅲ型前胶原、Ⅳ型胶原水平与肝组织炎症坏死程度、肝纤维化程度关系的探讨

目的 :研究血清纤维化指标透明质酸 (HA) , 型前胶原 (pc ) , 型胶原 ( c)与肝组织炎症坏死程度及纤维化程度的关系。方法 :用放射免疫法测定 10 2例慢乙肝 (CHB)患者血清 HA、pc 及 c水平 ,并行肝组织活检 ,对肝组织进行炎症分级及纤维化分期 ,分析上述血清指标水平及肝组织分级及分期的关系。结果 :上述指标水平与肝组织炎症坏死程度及肝纤维化程度均呈正相关 ,在炎症分级 G4,纤维化分期 S4水平最高。结论 :血清 HA、pc 及 c可以做为肝组织炎症坏死程度及肝纤维化程度的指标之一。

功能化透明质酸在生物医药领域的研究进展

透明质酸(HA)是一种非硫酸化糖胺聚糖大分子,是细胞外基质的主要成分之一。由于独特的分子结构及生物活性,HA的应用领域广泛,并已有超过30年的应用历史。HA及其衍生物的分子特性,包括不同分子量范围对细胞、保湿和抗衰老的作用不同以及CD44靶向性,使其成为组织工程、伤口愈合、癌症治疗、眼科和化妆品等领域的热门原料之一。近年来,HA及其衍生物在生物医学领域中发挥着越来越重要的作用。重点介绍了近年来功能化HA应用在伤口愈合材料、软骨修复材料、药物载体、眼科材料、癌症治疗和化妆品方面的研究进展,HA多功能涂层、靶向纳米粒子和可注射水凝胶创新材料在前沿生物医用方向展现出巨大的应用前景。

胶原膜和聚乙醇酸/聚乳酸共聚物构建组织工程心脏瓣膜的对照研究

目的 利用组织工程技术 ,将活细胞种植于可生物降解的瓣膜支架上 ,制造出一种组织相容性好 ,无需抗凝 ,具有修复能力 ,且终生支持患者的理想心脏瓣膜。方法 对照研究胶原膜和聚乙醇酸 /聚乳酸共聚物 (PGLA)在皮下包埋和种植细胞生长的结果。结果 胶原膜皮下包埋 8周仍保持膜状结构 ,8～ 12周完全降解 ,且生物相容性优于PGLA。

胶原-透明质酸支架的制备及其与软骨细胞复合培养的实验研究

目的制备胶原-透明质酸支架,评价其与兔髁状突软骨细胞的生物相容性,探讨其应用于关节软骨组织工程的可行性。方法冷冻干燥法制备胶原-透明质酸复合多孔海绵支架材料,将其与碳化二亚胺[1-ethyl-3-（3-dimethyl aminopropyl）carbodiimide,EDC]进行化学交联。分别采用体积法和体外酶解实验测定支架材料孔隙率和降解率,扫描电镜观察交联前后支架材料的形态变化。取3周龄新西兰兔髁状突软骨细胞,体外培养5d后,甲苯胺蓝染色,倒置相差显微镜下观察行细胞鉴定。取消化后第2代软骨细胞接种至支架材料复合培养,倒置相差显微镜下观察细胞生长情况。复合培养1、3、5、7和10d后,PBS液清洗3次,置入24孔板并以0.25%胰酶和0.1%EDTA消化细胞,采集细胞进行细胞计数并绘制细胞生长曲线。另取部分样本继续培养5d,行组织学和扫描电镜观察。结果胶原-透明质酸支架材料经化学交联后,具有合适的三维多孔结构,孔隙率为83.7%,孔径100-120μm;交联后抗酶解能力显著增加。髁状突软骨细胞在其表面和内部贴附良好,形成细胞-材料复合体,细胞增殖实验显示,复合培养1d,材料中细胞数为3.7×104/支架,10d后增至8.2×104/支架。电镜观察见细胞周围有基质分泌。结论EDC交联后的胶原-透明质酸支架具有良好空间结构和生物相容性,可作为支架材料用于髁状突软骨组织工程的研究。

角膜组织工程支架壳聚糖-胶原复合膜的性能

制备了壳聚糖-胶原角膜组织工程支架,考察了复合膜支架的光学性能、力学强度、结晶性、吸水率、亲水性、微观形貌及细胞亲和性,发现支架内胶原与壳聚糖两种分子间存在较强的相互作用,且具有良好的相容性,支架表面平滑均一,内部呈现层状有序结构.壳聚糖-胶原复合膜具有优异的透光率和适宜的湿态力学强度.细胞培养实验中,人角膜缘上皮细胞能在支架上较好地粘附和增殖分化,显示复合膜支架具有良好的细胞亲和性.结果表明壳聚糖-胶原复合膜有望成为一种性能良好的角膜组织工程支架.

血清Ⅲ型前胶原、Ⅳ型胶原、透明质酸及层粘蛋白对肝纤维化的评估价值

我们对91例各型肝炎患者的血清PCⅢ、Ⅳ-C、HA、LM指标进行了检测,并对其中64例肝活检患者的病理组织学分期进行相关性研究,探讨其对肝纤维化的诊断价值.

胶原膜与聚-β-羟基丁酯在组织工程心脏瓣膜中应用的研究

目的 :对胶原膜与聚 β 羟基丁酯在组织工程心脏瓣膜技术中的应用进行比较。方法 :对照研究胶原膜和聚 β 羟基丁酯膜在材料结构、皮下包埋和细胞生长对照实验情况。结果 :胶原膜呈网孔状结构 ,皮下包埋8周仍保持膜状结构 ,皮下包埋 8～ 12周完全降解 ,生物相容性优于聚β羟基丁酯膜。结论 :胶原膜在材料结构特征、降解率和生物组织相容性方面均优于聚β羟基丁酯 。

应用胶原膜构建组织工程心脏瓣膜的初步研究

目的 :探讨应用胶原膜构建组织工程心脏瓣膜的可行性。方法 :扫描电镜观察材料结构特点。材料兔皮下包埋实验 ,分别于 4,6 ,8,12周观察材料的生物相容性和降解率。培养犬主动脉瓣间质细胞、主动脉壁间质细胞和皮肤成纤维细胞 ,对照其生长曲线、平滑肌α肌动蛋白表达和扫描电镜特点。将犬主动脉壁间质细胞和内皮细胞种植于胶原膜上 ,观察其形态并测定细胞合成前列环素的功能。结果 :胶原膜呈网孔状结构 ,孔径 10 7μm。皮下包埋实验显示材料生物相容性好 ,体内降解时间为 12周。犬主动脉瓣间质细胞和主动脉壁间质细胞平滑肌α肌动蛋白均为部分阳性表达 ,细胞内有大量粗面内质网 ,生长曲线相似。种植实验示细胞在材料表面生长良好 ,并具有合成、分泌前列环素 (84.2 pg/ m L vs0 .4pg/ m L ,P<0 .0 5 )的功能。结论 :以胶原膜为支架体外构建组织工程心脏瓣膜细胞不仅能在材料表面生长 ,还能合成、分泌血管活性物质 ,是具有“生理功能 "的组织工程心脏瓣膜。

胶原/氧化透明质酸复合水凝胶支架的制备与表征

目的制备复合水凝胶并初步考察其在软骨组织工程中的应用。方法用高碘酸钠对透明质酸进行改性,与中性的胶原反应,37℃下形成水凝胶。二甲氨基苯甲醛反应测透明质酸含量并用TNBS法测胶原与氧化透明质酸的交联度。软骨细胞包埋于水凝胶中培养并观察其生长状态。结果氧化透明质酸被有效固定于水凝胶中,胶原的氨基与氧化透明质酸的醛基反应形成西夫碱结构,二者交联度随氧化透明质酸含量的增加而提高。软骨细胞在水凝胶中均匀分布且活性良好,透明质酸的添加对细胞生长有一定促进作用。结论胶原/氧化透明质酸复合水凝胶仿生支架在软骨组织工程中有很大的应用前景。