掺锶聚磷酸钙骨组织工程支架材料与成骨细胞及内皮细胞的相容性研究

目的:观察掺锶聚磷酸钙材料与成骨细胞及内皮细胞相容性,为该材料作为骨组织工程支架材料最终应用于临床提供实验依据。方法:实验于2006-01/07在四川大学组织工程研究室完成。在聚磷酸钙制备过程中掺入亲骨元素锶,制备新型的不同掺锶量(0.5%,1%,5%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%)的骨组织工程支架材料掺锶聚磷酸钙。以聚磷酸钙、羟基磷灰石及磷酸三钙为对照,通过MTT法及扫描电镜观察掺锶聚磷酸钙的成骨细胞及血管内皮细胞的相容性。结果:无论是对成骨细胞还是内皮细胞,1%掺锶聚磷酸钙材料均显示出更好的相容性:MTT法表明,与对照组及其他掺锶量的掺锶聚磷酸钙比较,1%掺锶聚磷酸钙材料拥有更高的成骨细胞增殖度;与聚磷酸钙比较,1%掺锶聚磷酸钙材料拥有更高的内皮细胞增殖度;扫描电镜表明在1%掺锶聚磷酸钙材料表面生长的成骨细胞或内皮细胞具有更好的生长状态和生物活性。结论:掺锶聚磷酸钙是一个很有前途的骨组织工程支架材料,它不仅与成骨细胞具有很好的相容性,而且能促进内皮细胞的增殖及诱导新生血管的形成,有望解决植入材料血管化的难题。

生物交联剂京尼平改造生物性组织为组织工程化血管支架的实验

目的:观察京尼平处理后猪动脉性能特点及细胞相容性,为构建组织工程化血管提供理想支架材料,并在体外实现其内皮化。方法:①材料性能测试:用京尼平处理猪动脉7min～72h。所获材料进行形态学观察并测定交联指数和力学性能,以EX-810交联的猪动脉作为对照。②细胞相容性测试:在体外培养、扩增人脐静脉内皮细胞,随后分为3组,对照组将细胞直接接种于孔板上;EX-810+Ⅰ型胶原组将细胞接种于复合有Ⅰ型胶原的EX-810处理72h的管壁;京尼平+Ⅰ型胶原组将细胞接种于复合有Ⅰ型胶原的京尼平处理72h的管壁。MTT法检测各组细胞活性。③体外内皮化实验:用加压铺坪法将人脐静脉内皮细胞种植到复合了Ⅰ型胶原的京尼平交联血管支架材料内表面(管径<6mm),体外静态培养7d,取样行形态学检测及第Ⅷ因子相关抗原检测。结果:①京尼平既能有效去除和降低组织中产生抗原性的细胞成分和自由氨基,又保持了血管总体组织构架完整。经京尼平处理的血管组织各项力学性能均好于EX-810交联的样品和天然血管组织,具有较高的弹性模量和较好的黏弹性。②MTT实验证明经京尼平处理材料细胞毒性很小,与细胞亲和性高。③经复合Ⅰ型胶原后,人脐静脉内皮细胞在其内表面能较好的生长增殖,容易内皮化。结论:经京尼平交联处理的血管组织具有较好的细胞相容性和力学性能,同时具有低抗原性及易于保存、容易内皮化等特点,是组织工程化血管支架的理想生物材料。

海藻酸钙凝胶微球的制备和pH敏感释放

背景:大多数蛋白质和多肽药物存在稳定性差、生物利用度低等缺点,为提高其生物利用度,目前常用将蛋白类药物包裹在高分子材料中,制成缓释控释体系。由于蛋白质外层的载体材料能起到一定保护作用,因此可增加此类药物的稳定性。目的:以含水率为指标,通过正交实验设计,找出制备海藻酸钙微球的最佳条件。并以牛血清白蛋白为模型药物,考察微球载药性能及pH环境下的释放规律。设计、时间及地点:对比观察实验,于2007-10/2009-05在四川大学高分子科学与工程实验楼完成。材料:海藻酸钠、无水氯化钙由成都科龙试剂公司提供,牛血清白蛋白由上海伯奥生物科技有限公司提供。方法:采用滴制法制备了海藻酸钙微球,考察了海藻酸钠质量分数、氯化钙质量分数、交联时间对微球含水率的影响。采用牛血清白蛋白作为模型药物,对优化条件下海藻酸钠凝胶微球进行载药量和释放行为的考察。主要观察指标:微球中牛血清白蛋白包封率及在不同pH介质中白蛋白的释放行为。结果:当海藻酸钠质量分数、氯化钙质量分数均为2.0%,交联时间为6h,所得微球含水率最高能达到70%。pH溶胀实验显示,微球在盐酸溶液,氯化钠溶液中不溶胀,而在磷酸盐缓冲液中溶胀体现一定的pH敏感性。微球载药量约为5%,包封率为70%左右。对药物释放曲线几种模型方程进行拟合,发现释放曲线不符合Higuchi释放模型。结论:滴制法制备海藻酸钠微球条件温和,不接触有机溶剂。微球含水率高具有pH敏感性且能有效载药,适合作为蛋白质和多肽药物包裹材料。

经EX-810处理的食管用修补材料

背景:天然生物组织来源材料能逐渐被吸收,同时能够诱导组织特异性结构重塑,是理想的食管修补材料。目的:观察环氧类交联剂EX-810处理的猪食管组织的性能特点。方法:用4%EX-810处理猪食管组织1～120 h,通过对交联指数的测定观察交联情况;扫描电镜观察组织交联前后的形态学变化;将新鲜的,交联3,7 d的样品进行力学性能测定,观察交联对材料力学性能的影响。结果与结论:EX-810能有效地交联组织,并能通过去除细胞、组织中的自由氨基等抗原性物质而有效降低生物组织的抗原性;同时还能保持生物组织中胶原的结构形态不受大的破坏;力学性能较处理前也有较大改善,并且还可以改变材料的应力应变曲线形状,使其更加符合食管修补材料的力学要求。提示经EX-810处理的食管修补材料既保持了天然食管材料的结构特征,同时又具有低抗原性、易于保存及更适合的力学性能等优点。

壳聚糖单体对内皮细胞血管化功能的影响

背景:壳聚糖对多种细胞生长的刺激作用可能是诱导血管再生和肉芽生成的原因。但是,并未就壳聚糖在使用过程中产生的降解产物对血管形成的影响进行研究。目的:研究壳聚糖的水解降解终产物D-氨基葡萄糖对内皮细胞形成血管相关行为(包括增殖、迁移和形成管状结构)的影响。方法:将不同浓度的D-氨基葡萄糖盐酸盐生理盐水溶液与内皮细胞共培养,以生理盐水作为阴性对照组。用MTT比色法检测细胞增殖活性,计算相对增殖率;照相记录不同时间的划痕情况,计算相对迁移率。观察内皮细胞在胶原表面形成的管状结构,计算管状结构长度的平均值及管状结构相对生长率。结果与结论:D-氨基葡萄糖浓度从10nmol/L上升至1mmol/L时,相对增殖率与对照组比较差异无显著性意义(P>0.05)。当浓度≥10mmol/L时,相对增殖率明显降低(P<0.01)。当浓度≤10mmol/L时,细胞发生迁移,相对迁移率与对照组比较差异无显著性意义(P>0.05)。当浓度为100mmol/L,相对迁移率急剧下降至0.63%。提示,随着浓度升高,相对生长率逐渐降低,但在10mmol/L时,细胞迁移无显著变化,管状结构生成率突增,促进内皮细胞血管化功能。

氧化海藻酸钠交联改性脱细胞基质材料及其细胞相容性研究

运用高碘酸钠氧化法制备新型的生物交联剂—氧化海藻酸钠(ADA)并将之用于交联改性脱细胞基质材料,通过检测一些交联指标及交联后材料的性能特征来研究ADA交联改性脱细胞基质材料的特点。实验中采用了目前典型的两类交联剂(戊二醛(GA)和京尼平(GP))作为实验对照组。用三种交联剂处理血管组织15min～72h,测定交联过程中的交联指数,并对彻底交联后材料的力学性能以及细胞相容性进行研究。结果表明,ADA交联脱细胞基质材料的交联速率、交联程度不亚于GA,明显优于GP;交联后的材料也具有更适宜的力学性能;在细胞相容性方面,ADA交联的材料也具有明显优于GA、与GP相当的这样非常理想的效果。综上所述,ADA是一种具有很大发展前景的生物组织交联剂。