组织工程骨和外科人工植入物的仿生技术研究

学术背景:虽然已经有应用组织工程骨修复颅颌面骨缺损的报道,但因其缺乏植入早期的力学强度,尚不能应用在四肢负重部位修复骨缺损。目的:探讨负重组织工程骨的新型支架的仿生力学设计、多孔纯镁支架的仿生形态学设计和多孔纯镁支架仿人骨材料表面涂层的仿生技术,以及其他负重组织工程骨候选支架仿生技术和外科人工金属植入物仿生表面涂层技术的发展现状。检索策略:应用计算机检索EI数据库1899/2007与仿生材料相关的文献,并以ELSERVIER、Springer、万方外文文献数据库以及CHKI中文数据库文献索引为辅助,英文检索词"Biomimetic materials",中文检索词"仿生学"。纳入与仿生学、仿生力学、仿生材料及技术相关的文章。文献评价:共得到3501个索引,选择35篇完全符合标准的文献进行综述。其中有关仿生学1篇,生物力学1篇,组织工程用仿生材料1篇,负重组织工程骨的新型支架3篇,医学用金属材料的仿生表面涂层技术12篇,医学用生物陶瓷的仿生表面涂层技术1篇,医学用生物高分子聚合物的仿生涂层技术4篇,纳米生物有机物大分子和生物无机物分子的自组装6篇,生物材料的体积修饰或改性2篇。资料综合:①为解决负重组织工程骨早期力学强度不足问题,仿生涂层的多孔纯镁新型支架是临床试用前期研究最佳候选方案,仿生涂层的多孔纯钛支架,可能作为上述研究的其他选择。②多孔双相生物陶瓷支架压缩强度较低,可能不足以解决问题,利用仿生技术对整体修饰或改性可能是有前景的。③多孔生物高分子聚合物支架,可以利用仿生技术对整体修饰或改性以改善力学性能,但是效果非常有限。结论:到目前为止还不能解决负重组织工程骨的早期力学性能不足问题。外科植入物金属,以及多孔生物金属、生物陶瓷、生物高分子聚合物等组织工程骨支架表面,均可利用仿生涂层技术进行表面修饰或改性。

组织工程的基本科学问题

疾病和创伤引起的组织、器官的缺损或功能障碍是人类健康所面临的主要危害之一,也是导致人类死亡的最主要原因.如何克服自体或异体组织、器官移植中存在的"以创伤修复创伤"、供体来源不足等缺陷,从根本上解决组织、器官缺损修复和功能重建等问题,已成为生命科学领域的国际性前沿课题.组织工程的提出、建立和发展,为解决这一问题提供了新的策略,它能以少量种子细胞经体外扩增后与生物材料结合,修复较大的组织或器官缺损,重建生理功能,为最终实现无损伤修复组织缺损和真正意义上的形态、结构与功能重建开辟了新途径.

自体肌腱细胞介导修复肌腱缺损的实验研究

目的 探讨以自体肌腱细胞为种子细胞的组织工程化肌腱体内形成。方法 取自体肌腱细胞经体外培养、扩增 ,与可吸收生物材料聚羟基乙酸 (polyglycolicacid ,PGA)混合培养形成细胞 生物材料复合物 ,将细胞 生物材料复合物移植于手术缺损的家猪趾浅屈肌腱处 ,并设单纯PGA组作为对照组。术后 6周取材 ,对标本进行大体观察、组织学和生物力学检测和评价再生组织。结果 实验组新生组织在大体、组织学和胶原排列等方面与正常肌腱相似 ,对照组新生组织细胞、胶原排列较为紊乱。生物力学显示其最大拉力、最大应力和弹性模量 ,实验组比对照组分别提高 3 6.1% (t =3 5 6、P <0 .0 5 )、2 7.4%(t =2 94、P <0 .0 5 )和 15 .0 % (t =2 62、P <0 .0 5 )。

干细胞诱导形成软骨细胞研究进展

组织工程技术构建软骨需要大量的软骨细胞,成熟的软骨细胞扩增能力有限,难以满足组织构建需要。干细胞,包括胚胎干细胞、成体干细胞,均具有强大的自我更新能力及多向分化潜能。在适当的诱导条件下,这些干细胞均可被诱导分化为软骨细胞,从而满足组织工程需求。