软组织和硬组织再生过程中的电纺纳米纤维支架

背景:目前,静电纺丝纳米纤维是天然细胞外基质的仿生材料,其包含互连孔隙的三维网络,已成功用作各种组织再生的支架,但目前仍面临着如何将生物材料扩展成三维结构以再现组织微环境的生理、化学以及机械性能的挑战。目的:总结归纳静电纺丝的工艺、原理,探讨由此生产的静电纺丝纳米纤维在皮肤、血管、神经、骨骼、软骨和肌腱/韧带等组织再生中的应用。方法:以“静电纺丝、电纺纳米纤维、电纺纳米纤维支架、组织再生”为中文检索词,“Electrospinning,electrospun nanofibers,electrospun nanofiber scaffolds,tissue regeneration”为英文检索词,检索Google学术、PubMed和中国知网数据库,最终纳入88篇文献进行综述分析。结果与结论:①静电纺丝纳米纤维是天然纤维状细胞外基质的仿生材料,并包含互连孔隙的三维网络,在各种组织再生的支架领域中应用较多。②多篇文献阐述了电纺纳米支架应用于皮肤、血管、神经、骨骼、软骨和肌腱/韧带组织再生的巨大潜力,为其最终应用于临床疾病治疗,或转化为实际产品进入市场提供了坚实的理论基础。③但目前的研究成果多是基于体外的细胞实验研究成果,能否最终应用于人体尚需临床验证。④目前国内外已有多种用于各种临床需求的电纺产品商业化,表明用于软组织和硬组织再生的电纺纳米纤维支架研究领域具有重大的研究价值和应用潜力。

电纺丝技术在纳米结构高分子支架中的应用

目的综述电纺丝技术在纳米高分子支架中的近期应用研究进展。方法查阅国内外近年有关文献,对纳米材料高分子支架的特点、电位行技术制备纳米高分子支架的优点及研究进展,进行综合分析。结果组织工程支架材料表面的微观、亚微观和空间拓扑结构,尤其是表面的织态结构对细胞形态的黏附、铺展、定向生长及生物活性有很重要的影响;电纺支架能够仿生细胞外基质的结构特点,有望成为理想的组织工程支架;阐述电纺支架在软骨、骨、血管、心脏、神经等组织工程领域的应用。结论纳米高分子支架材料有利于细胞黏附、定位、增殖和分化,使其在组织工程领域具有诱人的应用前景。

牙周组织工程研究进展

牙周炎是炎症破坏性疾病,会导致牙周韧带、牙骨质、牙槽骨等牙齿支持组织破坏吸收。牙周炎也是成人失牙最主要的原因。在控制感染的基础上重建牙周组织是牙周病治疗的最终目标。牙周组织重建过程涉及多种软、硬组织(牙周韧带、牙龈、牙骨质和骨),其关键是牙骨质、牙槽骨及牙周韧带锚定结构的重构。该文对牙周组织工程的支架材料、支架的三维结构、支架的抗菌性、牙骨质再生的研究进展予以综述。虽然近年来牙周组织工程领域取得了较大的进展,但迄今为止,这些研究尚处于初级阶段,牙骨质及其与牙周膜界面的修复再生还未能实现。牙周组织再生治疗的有效技术尚需大量动物实验、临床实验验证效果。

丝素蛋白及其复合支架制备方法的研究进展

简要介绍了丝素蛋白的特性以及丝素蛋白复合支架在医学组织工程中的应用,综述了丝素蛋白及其复合支架制备方法的研究进展,主要包括冷冻干燥法、静电纺丝法、气体发泡法、致孔剂制孔法、快速成型法等,同时还比较了各种制备方法的优缺点。

软骨脱细胞基质-Ⅱ型胶原制备组织工程软骨纳米支架的实验研究

目的探索软骨脱细胞基质CAEM-Ⅱ型胶原(COLⅡ)通过静电纺丝法制备组织工程纳米支架的可行性。方法将兔肋软骨脱细胞、脱脂、酶解后干燥获得CAEM,再将CAEM和COLⅡ按质量比1∶2的比例混合,通过静电纺丝技术制备组织工程纳米支架,通过测定其吸水率、降解率等检测支架的理化性能,用CCK8法评价其细胞毒性及粘附性情况。结果 CAEM-COLⅡ纳米支架纤维直径为(627±165.4)nm,吸水率为(623.0±27.4)%,35天降解率为(45.6±5.8)%,CCK8法检测结果显示CAEM-COLⅡ复合支架对软骨细胞具有良好的粘附性,生物学性能良好。结论CAEM-COLⅡ纳米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。

组织工程技术修复椎间盘纤维环的研究现状及应用前景

背景:椎间盘纤维环的修复对脊柱手术的预后具有重要作用,但目前尚无理想的修复方式,近年来迅速发展的组织工程技术有望解决这一问题,通过构建支架-细胞复合体的方法在修复纤维环的同时实现纤维环及其临近椎间盘的再生长,达到生物学修复的目的。目的:综述纤维环修复技术的研究现状,重点阐述组织工程技术在该领域的应用情况,并展望及发展方向。方法:在PubMed、Web of Science等数据库中进行检索,关键词为"Annulus fibrosus;Tissue engineering;Annulus fibrosus;Mesenchymal stem cells"。结果与结论:组织工程技术在纤维环修复领域的应用已取得一定进展,现可获得理想结构的复合材料支架,干细胞在支架上可良好地黏附、增殖和分化,但具体分子机制尚不完全明确,细胞因子在干细胞增殖、分化方面的作用尚待进一步明确。提示组织工程技术在纤维环修复领域有较好的应用前景,进一步研究可能集中于支架拓扑结构、信号通路、非编码RNA等方面,力争进一步阐明干细胞在不同支架上差异分化的机制,为今后构建满足干细胞差异分化需要的组织工程支架奠定基础。

P38/AKT通路调控骨髓间充质干细胞在不同空间结构纳米纤维环支架中的定向分化

背景:以往研究表明多种材料可用于组织工程支架的构建,支架表面的拓扑结构特征对干细胞增殖、分化等生物学行为有调节作用,但其具体机制尚不明确。目的:研究骨髓间充质干细胞在纳米结构支架中定向分化过程中P38、AKT通路的作用。方法:构建3种结构不同的纳米纤维支架,即取向纳米纤维支架AFS、取向纳米纱支架AYS、三维多孔纳米纤维支架3-DPS;将大鼠骨髓间充质干细胞分别接种于3种纳米纤维支架表面,成软骨诱导培养后,分别进行细胞形态、黏附、增殖检测,利用qRT-PCR检测细胞关键表型分子(Ⅱ型胶原α1、Ⅰ型胶原α1、蛋白聚糖、Sox-9)mRNA的表达水平,Western blot测定细胞内P38、AKT、ERK1/2、JNK的蛋白表达水平。结果与结论:①3-DPS支架组培养4,8 h的细胞黏附率高于其余两组支架(P<0.05),培养7 d的细胞增殖快于其余两组支架(P<0.05);②骨髓间充质干细胞在3种材料表面均贴附牢固,生长状态良好,其中在AFS、AYS支架上呈类成纤维细胞样生长,在3-DPS支架上呈类软骨细胞样生长;③成软骨诱导3周后,3-DPS支架组Ⅱ型胶原α1、蛋白聚糖、Sox9 mRNA表达高于其余两组支架(P<0.05),Ⅰ型胶原α1 mRNA表达低于其余两组支架(P<0.05);AFS支架组、AYS支架组中Ⅱ型胶原α1、蛋白聚糖、Sox9 mRNA表达无明显差异(P>0.05);④成软骨诱导3周后,3-DPS支架组p-AKT、p-P38蛋白相对表达量高于其余两组支架(P<0.05),3组间AKT总蛋白表达量及ERK1/2、JNK、P38、p-ERK1/2、p-JNK、p-P38蛋白表达量比较均无显著性意义;⑤结果表明,不同结构支架形貌可通过Integrin-FAK信号通路下游的P38、AKT通路诱导骨髓间充质干细胞的的定向分化。

静电纺丝在生物医用材料领域的应用综述

本文简单介绍了静电纺丝技术的原理以及发展历史。从药物运输、组织工程、伤口敷料、固定生物酶、抗菌膜方面综述了静电纺丝纳米纤维在生物医用材料领域的应用。静电纺丝技术是一种简单高效、经济便捷的制备新型纳米纤维的技术。近年来静电纺丝纤维在生物医药料中的应用愈加广泛。静电纺丝技术已成为制备生物医用材料最广泛的技术之一。

血管内皮祖细胞种植组织工程血管的致机体炎性反应

目的 观察血管内皮祖细胞（EPCs）种植于静电纺丝方法构建的聚氨酯组织工程血管支架所致的机体组织炎性反应.方法 健康纯系雄性SD大鼠70只,体质量200 ～250 g,按照皮下包埋不同移植物将其中60只随机均分为3组：A组（种植大鼠EPCs的组织工程血管支架）、B组（单纯的组织工程血管支架）、C组（假手术组,只做手术切口）.术后第3、7、15、30天,取大鼠血清,酶联免疫吸附试验（ELISA）法检测各组大鼠血清中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-6、IL-8浓度,于相同时间点,采用Western blot法检测血白细胞中p38丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）的磷酸化水平.结果 术后3、7、15、30 d各时间点,与C组比较,血清TNF-α、IL-6、IL-8、血液白细胞磷酸化p38MAPK（吸光度值）在A组[（60.15 ±2.12）、（64.07 ±3.04）、（69.90±2.76）、（47.01 ±2.64） ng/L;（72.36 ±5.87）、（81.36±8.87）、（91.23 ±6.78）、（64.77 ±4.33） ng/L;（317.54±5.77）、（331.82±5.66）、（346.04±5.87）、（289.22 ±7.07） ng/L;2.26 ±0.15、2.66±0.12、3.10 ±0.13、1.65±0.21]和B组[（65.39±2.08）、（70.67±3.43）、（76.01±3.57）、（51.37±2.68） ng/L;（81.72±4.89）、（90.44±5.53）、（98.68 ±3.41）、（68.21 ±4.79） ng/L;（327.09±6.96）、（347.37±7.68）、（367.33±12.65）、（295.39 ±8.17） ng/L;2.73 ±0.12、3.12 ±0.20、3.43±0.18、1.80 ±0.17]明显升高（P＜0.01）.各时间点比较,B组明显高于A组（P＜0.01）.结论 皮下包埋种植大鼠EPCs的组织工程血管支架、单纯的组织工程血管支架可致血清TNF-α、IL-6、IL-8、血液白细胞磷酸化p38MAPK明显变化,种植大鼠EPCs的组织工程血管支架可减轻机体的炎性反应.

促进静电纺丝支架中细胞渗透生长的研究进展

目的综述改进静电纺丝(简称电纺)技术促进支架内细胞渗透生长的研究进展。方法查阅近年有关改进电纺技术促进支架内细胞渗透生长的相关文献,对相关技术方法和促进支架内细胞渗透生长的效果进行回顾及综合分析。结果改进方法包括电纺参数调节、电纺支架加工修饰、细胞-支架复合物动态培养和其他方法等,但效果有限,仍需进一步优化。结论细胞在支架中的渗透生长在组织工程研究中意义重大,电纺技术应用瓶颈在于其致密排列的纤维和过小的腔隙孔径,限制了支架内细胞的渗透生长,多种改进技术的联合应用将是解决这一难题的方法。