循环灌注接种方法在人脐带间充质干细胞骨组织工程中的应用

背景:课题前期设计了一套模块式三维灌注生物反应器系统,并初步将其应用于大鼠骨髓间充质干细胞接种于三维非纺型聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)纤维片状载体的骨组织工程研究中。目的:应用自制的循环灌注接种系统将传代人脐带间充质干细胞接种至三维无纺布PET片状载体,并与传统的静态接种方法接种的载体进行比较。方法:培养传代人脐带间充质干细胞,流式细胞仪检测细胞表面标记,将细胞用循环灌注方法(高速率组和低速率组)和静态接种方法接种至三维聚PET无纺布片状载体。结果与结论:传代细胞形态稳定、活力好,高标达CD90,CD105,不表达CD14,CD45。循环灌注方法组的接种效率,细胞密度,增殖能力均优于静态接种组。循环灌注高速率组乳酸脱氢酶偏高,并且细胞的延迟期长于静态接种。循环灌注组的碱性磷酸酶活性高于静态接种组。结果表明,循环灌注接种方法更适合间充质干细胞骨组织工程的应用,进一步应用仍需对工程参数进行优化。

骨组织工程用三维灌注生物反应器系统的设计

目的:设计并构建一套骨组织工程用三维灌注生物反应器系统。方法:①明确骨组织工程用生物反应器系统的设计原则。②灌注小室由管状玻璃主体、聚四氟乙烯螺帽以及橡胶O型圈构建组成。整个系统通过铂处理的硅胶管以及三通和四通将3个灌注小室、双向蠕动泵、培养液贮存瓶、废液贮存瓶、接种口和空气滤膜连接构成。③研究生物反应器系统操作程序。④计算细胞/支架结构体内细胞受到的流体剪切力。结果:设计并构建了一套三维灌注生物反应器系统,既可以减轻内外扩散限制,也可以将力学刺激作用于细胞。该系统区别于其他设计的主要特点是:将细胞接种和长期培养整合于一体构建工程化组织;培养基可以完全穿过支架内部;同时,其模块式设计不仅可以增加工程化组织培养的数量,而且可以根据实验目的在不同时间点灵活方便地收获结构体。结构体内细胞所受到的流体剪切力可以根据灌注速率和支架性质进行计算。结论:所设计的三维灌注生物反应器系统在骨组织工程中具有广阔的应用前景,不仅可以构建工程化骨组织用于临床修复骨缺损,而且可以用于研究流体剪切力作用对骨细胞在三维支架中行为的影响。