可降解聚醚酯弹性体PTCG的合成及初步生物学评价

用熔融缩聚法合成聚对苯二甲酸丁二醇酯-co-聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯-b-聚乙二醇(PTCG)聚醚酯弹性体.按照ISO 10993标准,采用L929小鼠成纤细胞对其进行体外细胞毒性测试;以狗的血管平滑肌细胞 (SMCs)为模板细胞,测试细胞在材料表面的贴附性能.采用旋转成型/粒子洗出法制备三维血管支架,接种SMCs后在生物反应器上进行动态培养,探索PTCG作为组织工程血管支架材料的可行性.结果表明,合成的PTCG聚醚酯弹性体无细胞毒性;SMCs在PTCG薄膜表面贴附生长良好;所制备支架的孔径、孔隙率和力学性能等满足组织工程血管支架的要求;体外培养3 d后,大量SMCs长入血管支架并开始分化.     

三维自组装石墨烯的细胞相容性研究

针对石墨烯的二维平面结构不利于细胞在材料上延伸生长和黏附的问题,通过水热法合成自组装石墨烯,搭建利于细胞生长和黏附的三维结构.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、X线光电子能谱和接触角测试仪对样品的表面形貌、微观结构、化学键、原子组态和亲水性能进行测试,并通过形体外细胞实验研究了L929小鼠肺部成纤维细胞在材料上的黏附和增殖生长等行为.实验结果表明:自组装石墨烯具有孔径为1~3μm的孔洞,材料整体呈网状结构,为多层石墨烯片层的堆叠;样品中部分C元素分别与H和O元素结合生成多种官能团;三维自组装石墨烯的亲水性和表面细胞增殖生长情况均优于二维石墨烯,更适于作为组织支架促进细胞生长.     

3D培养技术在细胞培养中的应用

细胞培养是研究体内细胞在体外生物学行为的重要的研究手段。传统的细胞培养是在培养皿或培养瓶的二维平面上进行的,这与细胞在体内所处的三维生长环境有着很大的区别。三维(3D)培养则是一种可以使细胞在体外条件下在进行三维生长的培养方法,可以更好地模拟细胞在体内的生长状况及环境。在三维培养条件下细胞的许多生物学行为与传统的二维培养有着很大的不同,其应用领域也有更广泛的扩张,具有重要的研究意义。本文将对三维细胞培养的发展、特点及应用进行简要的综述。     

天然丝素制备三维多孔支架

研究盐沥滤法制备三维多孔丝素支架,在丝素多孔支架上培养人成骨肉瘤细胞、成纤维细胞及肝细胞.研究材料的细胞相容性,发现多种动物细胞在盐沥滤法所制备的丝素多孔支架材料上能够很好地黏附和增殖.通过调整丝素水溶液的浓度、溶解丝素溶剂体系、NaCl添加量和NaCl粒径,制备出结构和性质可以调控的三维支架.该结果为丝素多孔支架材料的制备提供了新的研究思路和方法.     

兔血管平滑肌细胞和聚羟基丁酯（PHB）的细胞相容性实验研究

探索血管平滑肌细胞和新型可降解材料聚羟基西酯（PHB）的细胞相容性,为组织人工血管的构建寻找理想的支架材料。将组织法体外培养的兔血管平滑肌细胞种植在PHB膜片和PHB三维微孔支架上,在相差显微镜下观察细胞的粘附和生长情况,用MTT法测定细胞粘附率和细胞增殖指数,复合培养7d后进行扫描电镜观察并用流式细胞仪（FCM）测定细胞周期、DNA指数。结果兔血管平滑肌细胞在PHB膜片上粘附率为77％,细胞增殖符合细胞的生长曲线,在PHB三维微孔支架上生长情况良好,并被证实为二倍体细胞。结论是兔血管平滑肌细胞和聚羟基西酯（PHB）的细胞相容性较好,但细胞与材料间的粘附有待进一步改善。     

纳米相陶瓷支架与人成骨细胞生物相容性的体外实验研究

研究了2种新型多孔纳米陶瓷支架材料(hydroxyapatite,HA和tricalcium phosphate,TCP)的生物相容性.从人4月龄胚胎骨膜组织中分离培养出骨膜来源的成骨细胞(periosteal-derived osteoblast,POB),采用人胚骨膜成骨细胞与2种陶瓷支架的体外复合培养,观察细胞在材料上的生长及生理功能表达情况.发现人POB在HA和TCP表面生长繁殖良好,并发挥成骨功能.材料对细胞的增殖还有一定的促进作用(p<0.05).实验表明: 2种新型多孔陶瓷支架材料均有良好的生物相容性.     

灌注速率对成纤维细胞在三维支架中生长和胶原合成的影响

为了降低工程化组织体外构建过程中的传质限制,采用自行研制的灌注生物反应器系统,以人皮肤成纤维细胞为模型细胞,以PET(Poly(ethylene terephthalate))为三维支架,构建工程化真皮组织,考察灌注速率对成纤维细胞生长和胞外基质合成的影响。将人皮肤成纤维细胞灌注接种于PET支架,分别以0.02、0.2、0.8 cm/min的灌注速率培养18 d。结果表明,灌注培养能促进细胞增殖,提高细胞在3D支架中均匀分布;与静态培养和0.02 cm/min的灌注速率相比,在0.2 cm/min和0.8 cm/min的灌注速率下进行培养,提高了细胞的葡萄糖比消耗速率,刺激细胞合成和分泌更多的胶原基质,但增加了流失到培养液中胶原的比例,灌注培养是体外构建工程化真皮组织的有效方法。     

气体发泡PLA/PS共混高聚物制备组织工程支架研究

相互联通的三维可控孔隙结构是组织工程支架材料设计的关键.介绍了一种通过气体物理发泡工艺制备多孔生物支架材料的方法,研究了对不可共混的双相高分子材料聚乳酸与聚苯乙烯进行可控发泡的设计,发泡后经溶蚀工艺处理得到相互联通的孔隙结构.成骨细胞种植实验结果显示,细胞在支架中生长情况良好,经2周培养初步表现出在三维空间蔓延传递生长的特征,表明此方法为制备三维可控多孔类组织工程支架材料提供了一种有效设计途径.     

新型TiO2纳米管透析膜与传统透析膜对细胞生长状态的影响

 研究采用阳极氧化法制备新型高强度的TiO₂纳米管阵列薄膜, 通过对纳米管底部进行腐蚀获得两端通透的TiO₂纳米管阵列薄膜.在纳米管阵列薄膜表面和高分子透析膜表面种植HK-2细胞和HUVEC细胞, 成功制备具有生理功能的生物膜材料.采用MTT方法对比研究了TiO₂纳米管阵列薄膜、聚醚砜(PES)、混合纤维素以及再生纤维素4种薄膜材料黏附细胞的活性;利用荧光显微镜观察4种材料对两种细胞黏附的影响;同时使用扫描电镜观察细胞在4种薄膜材料上的生长形态.结果表明, TiO₂纳米管阵列薄膜最有利于细胞的黏附及增殖, 且细胞活性最高, PES薄膜的效果次之, 再生纤维素薄膜最不适合细胞的增殖及黏附;荧光显微镜观察证实TiO₂纳米管阵列薄膜相比高分子薄膜更能促进细胞的黏附及生长, 证实所制备的TiO₂纳米管阵列薄膜能够很好地与两种细胞相容, 克服了传统透析材料的不足, 改善了细胞与材料的黏附, 是用于生物人工肾研究较为理想的候选材料.     

人肝癌细胞系HepG2生物学特性分析

人肝癌细胞系HepG2是进行抗癌药物检测及肝细胞生理性状研究的重要细胞系.充分了解该细胞系的生长增殖和遗传特性,对于细胞系的应用具有重要意义.本研究对体外连续传代培养的HepG2细胞,进行了生长曲线、分裂指数、染色体核型等生物学特性分析.结果表明:HepG2细胞在体外培养条件下,生长曲线呈典型的S形,群体倍增时间为24 h;分裂指数最高达4.5%;染色体数目为41～114,染色体众数为54～69(80%).     

壳聚糖多孔支架的制备与生物学性质

用一种蛋白改性壳聚糖,通过冷冻干燥方法制备三维多孔支架,对支架材料的细胞毒性、贴壁率和细胞增殖等生物学特性进行评价.结果显示,采用-20,-70,-196 ℃不同温度预冻后冻干,可以制成孔结构不同的支架材料.通过冻干法制备的蛋白改性壳聚糖多孔支架对细胞没有毒性,L929细胞和人成纤维细胞可以在支架表面和内部正常生长和增殖,角质细胞在材料表面可以正常老化、角质化.     

肝组织工程支架的仿生设计与有限元分析

为了解决细胞在细胞支架复合培养中难以植入的问题,提出了一种卷裹型支架.将平面多孔支架采用卷裹的方式成型,使细胞在整个支架内部形成螺旋状三维分布,支架表面的管道结构可使培养液在支架内部渗透,从而提高物质交换效率.提出了一种具有仿生参数的流道设计方案,从肝脏血管铸型中提取血管的形状数据,作为仿生学依据进行流道设计,具体为树状多层分支结构.用此流道结构仿生了动脉、静脉的血液循环功能,并利用多孔材料仿生了毛细血管的渗透功能.建立了不同形状参数的流场分析模型,进行流体与多孔材料的渗流分析.结果表明,仿生设计方案的流场分布最为均匀,且平均流速较高,间接表明营养物质的输送效率最高.该支架能够使细胞呈三维分布,并扩大培养液在支架内的有效分布范围,更好地维持细胞的存活、增殖和迁移,为向组织化方向发展奠定了一定的基础.     

纳米支架在组织工程中的研究进展

纳米纤维支架技术是组织工程中为了支持细胞形成受损组织生物替代物的新兴技术。纳米支架能模拟天然的细胞外基质,作为三维的模板供细胞吸附、增殖以及分化。主要介绍了纳米纤维支架的结构特性、构建技术以及生物学效应。     

微重力细胞培养与组织工程

组织工程主要致力于组织和器官的形成和再生，其核心就是建立细胞与生物材料的三维复合体，形成具有生命力的活体组织，用于对病损组织进行形态结构和功能的重建并达到永久性替代。目前有关微重力和模拟微重力条件下细胞体外生长的研究提示微重力培养环境有利于细胞体外增生，维持有功能的细胞长期生长，并且有助于形成组织样结构，使培养得到的组织更接近于活体组织。因此微重力细胞培养为组织工程的研究开辟了新的前景。     

透明质酸改性PHBV组织工程纳米纤维支架的研究

组织工程支架材料表面性质对细胞的黏附起着重要作用,进而影响细胞的增殖、分化等一系列生长过程.本研究采用天然生物大分子透明质酸(hyaluronic acid,HA)对聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate),PHBV)进行表面修饰以提高材料的表面生物活性.首先通过静电纺丝法制备PHBV纳米纤维支架,利用1,6-己二胺胺解在PHBV表面引入自由胺基,并以此为反应活性位点在水溶性的碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺缩合剂体系中将透明质酸固定接枝在PHBV表面.SEM结果表明,静电纺丝制备的PHBV纳米纤维支架表面平滑程度高,纤维直径分布较均匀,且没有串珠;FTIR证明1,6-己二胺改性及透明质酸接枝改性PHBV纳米纤维支架材料均成功实现;茚三酮法表明PHBV表面胺基密度随胺解时间增加而增大,在胺解约50min时达到最大值;水接触角法表明固定接枝透明质酸后,表面亲水性明显改善;细胞实验表明透明质酸改性的PHBV纳米纤维支架可显著促进软骨细胞的体外增殖.综上所述,透明质酸改性的PHBV纳米纤维支架可望应用于软骨组织工程领域.     

Impairment of angiogenesis and cell migration by targeted aquaporin-1 gene disruption

Aquaporin-1 (AQP1) is a water channel protein expressed widely in vascular endothelia, where it increases cell membrane water permeability. The role of AQP1 in endothelial cell function is unknown. Here we show remarkably impaired tumour growth in AQP1-null mice after subcutaneous or intracranial tumour cell implantation, with reduced tumour vascularity and extensive necrosis. A new mechanism for the impaired angiogenesis was established from cell culture studies. Although adhesion and proliferation were similar in primary cultures of aortic endothelia from wild-type and from AQP1-null mice, cell migration was greatly impaired in AQP1-deficient cells, with abnormal vessel formation in vitro. Stable transfection of non-endothelial cells with AQP1 or with a structurally different water-selective transporter (AQP4) accelerated cell migration and wound healing in vitro. Motile AQP1-expressing cells had prominent membrane ruffles at the leading edge with polarization of AQP1 protein to lamellipodia, where rapid water fluxes occur. Our findings support a fundamental role of water channels in cell migration, which is central to diverse biological phenomena including angiogenesis, wound healing, tumour spread and organ regeneration.     

Hippocampal Neuron-Derived Extracellular Matrix Coated Nanofibrous Scaffold for Neural Tissue Engineering

The aim of this study is to prepare poly-L-lactide( PLLA) electrospun nanofibrous scaffolds coated with hippocampal neuron-derived extracellular matrix( N-ECM)and construct a novel neural tissue engineering scaffold.Neonatal rat hippocampal neurons were seeded on PLLA nanofibers,and then decellularized to derive a cell-free extracellular matrix loaded N-ECM/PLLA modified scaffolds. The morphology and ingredients of N-ECM/PLLA were observed by scanning electron microscopy( SEM) and immunofluorescence staining respectively, and the cytocompatibility of the composite scaffolds was characterized by cell count kit-8( CCK-8) assay. The N-ECM was clearly identified loading on scaffolds when being imaged via SEM and immunofluorescence staining results showed that the N-ECM was made up of fibronectin and laminin. Most importantly, compared with tissue culture polystyrene and pure scaffolds, N-ECM/PLLA scaffolds could effectively facilitate the proliferation of rat adrenal neuroma cells( PC12 cells),indicating their better cell compatibilities. Based on the combination of N-ECM and PLLA biomaterials,the present study has fabricated a unique and versatile neural tissue engineering scaffold,offering a new thought for future neural tissue engineering.     

硒化藻蓝蛋白生物材料抗肝癌作用的研究

从富硒培养的钝顶螺旋藻中提取、纯化硒化藻蓝蛋白,采用光固定法固定硒化藻蓝蛋白到组织培养聚苯乙烯（PSt)基板上,制备生物材料,研究这种材料对体外肝癌细胞7402的抑制作用,并与藻蓝蛋白固定化材料以及亚硒酸钠作对照。     

Rapid leukocyte migration by integrin-independent flowing and squeezing

All metazoan cells carry transmembrane receptors of the integrin family, which couple the contractile force of the actomyosin cytoskeleton to the extracellular environment. In agreement with this principle, rapidly migrating leukocytes use integrin-mediated adhesion when moving over two-dimensional surfaces. As migration on two-dimensional substrates naturally overemphasizes the role of adhesion, the contribution of integrins during three-dimensional movement of leukocytes within tissues has remained controversial. We studied the interplay between adhesive, contractile and protrusive forces during interstitial leukocyte chemotaxis in vivo and in vitro. We ablated all integrin heterodimers from murine leukocytes, and show here that functional integrins do not contribute to migration in three-dimensional environments. Instead, these cells migrate by the sole force of actin-network expansion, which promotes protrusive flowing of the leading edge. Myosin II-dependent contraction is only required on passage through narrow gaps, where a squeezing contraction of the trailing edge propels the rigid nucleus.