小直径血管支架的仿生构建及其种子细胞

静电纺丝仿生天然细胞外基质(ECM)结构,所制备的高度多孔、高比表面积的纳米级(50～500nm)纤维赋予了丰富的分子架构和生化信号,为种子细胞提供理想的生长微环境.不同组分、纤维尺寸及取向和种子细胞类型,可以裁剪获得不同生化和力学性能的电纺支架细胞复合物.总结了血管组织工程仿生ECM的设计与构建,并强调与支架复合的种子细胞在血管组织工程的作用.     

面向组织工程的多细胞结构三维自组装成形方法的研究进展

多细胞结构是由细胞群体构成的有机体,其体外构建对于组织工程和再生医学的发展具有重要的基础意义。利用细胞自身的自组织特性构建三维(3D)多细胞结构正成为生物制造和组织再生的一种重要途径,并受到越来越多的关注。对三维多细胞结构的自组装式构建与调控的相关基础研究及关键技术进行了综述及分析,主要涉及凝胶内3D细胞培养、多细胞结构可控形成,及其与图灵反应-扩散机制的联系等方面的研究工作。为进一步研究多细胞3D自组装机理,使得该自组装过程可控,且满足同时调控外部施加和细胞自身分泌的作用因子的浓度梯度分布的需求,提出对内部结构特征梯度化的3D凝胶体内细胞3D自组装模型进行研究,以推进三维多细胞结构及组织前体形成的理性调控技术。     

生物材料的3D打印研究进展

在生物医药领域,通过对生物材料或活细胞进行3D打印,可构建复杂生物三维结构如个性化植入体、可再生人工骨、体外细胞三维结构体、人工器官等,因而基于生物3D打印在个性化定制及复杂结构调控制造上的独特优势,综述了生物3D打印技术的基本工艺、应用领域与研究进展.重点针对3D打印生物材料这一研究热点,全面讨论了喷墨打印和注射挤出打印两种路径,分析总结了3D打印相关生物材料并应用于体外模型、医疗器械和植入体的制造以及可降解组织支架、细胞三维结构体的构建,最后对该技术未来发展趋势和研究重点提出展望.     

3D打印器官源脱细胞外基质血管支持补片重建腹壁的组织工程方法

以脱细胞真皮基质(acellular dermal matrix, ADM)和聚乳酸(polylactic acid, PLA)为材料制备3D打印血管支撑补片(又称支架),用于动物模型腹壁缺损的修复.优化了3D打印可植入补片的设计和实验工艺条件.对制备的3D打印补片的机械强度、表面形态、细胞毒性和生物相容性进行了测试,并与猪小肠黏膜下层(porcine small intestinal submucosa,PSIS)补片和PLA补片进行了比较.结果表明, 3D打印补片的缝合载荷、抗拉强度、亲水性和降解率均显著高于PSIS补片和PLA补片.同时,对3D打印补片的细胞相容性进行体外评价,结果表明细胞活力好且无毒.以大鼠作为动物模型,对3D打印补片的生物相容性和腹壁重建效果进行体内评价.结果表明,缺损区域修复良好,无明显感染、血清肿、血肿等情况发生.综上,证明了所制备的3D打印ADM-PLA-ADM补片比PSIS补片和PLA补片具有更好的组织再生性能, 3D打印补片可实现腹壁缺损的无张力闭合.因此, 3D打印ADM-PLA-ADM补片有望应用于腹壁重建.     

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。     

3D肿瘤支架的研究进展及其在药物筛选中的应用

3D肿瘤支架作为新兴的肿瘤细胞培养平台，能够重现肿瘤组织的3D结构，提供仿生微环境和降低肿瘤细胞的药物敏感性，在肿瘤生理学研究和肿瘤耐药机制研究中具有独特优势。综述了3D肿瘤支架的类型及其优缺点，从模拟肿瘤-间质细胞相互作用和肿瘤内部梯度缺氧环境两方面介绍了3D肿瘤支架模拟肿瘤微环境的研究进展，并对3D肿瘤支架在药物筛选中的应用进行分析。揭示了肿瘤支架在研究肿瘤耐药性机制、开发新型抗肿瘤药物，以及作为个性化肿瘤治疗临床前平台中的重要作用。最后对肿瘤支架的构建和应用提出设想和展望，旨在为构建高仿真肿瘤模型，研究肿瘤的异质性和肿瘤治疗方法提供参考。     

3D打印技术制备明胶纳米微球基复合凝胶支架

以明胶为原料,使用两步去溶剂法分别合成了具有相反电荷的两种纳米微球,将它们混合后分别溶于水、明胶溶液和丝素蛋白溶液形成3种凝胶.使用3D打印技术对3种凝胶进行加工,成功制备了3种三维多孔的支架.明胶增强的支架与丝素蛋白增强的支架在冷冻干燥以后分别使用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)/羟基丁二酰亚胺(NHS)和乙醇进行交联.通过扫描电镜(SEM)观察支架的形态并研究支架的膨胀性质.实验结果表明,仅靠纳米微球之间相互的作用力无法维持支架在水中的稳定结构,而使用明胶和丝素蛋白增强的支架则可以克服这种缺点.     

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。     

DiI荧光标记的骨髓基质干细胞与支架材料复合后观察研究

通过DiI荧光标记后的骨髓基质干细胞(BMSC)与β-磷酸三钙(β-TCP)支架复合后的镜下观察,找到一种大块支架材料上活细胞观察的新方法。为组织工程骨的研究提供新的可行性方法。取犬的第3代BMSC消化后分两组,实验组和对照组,实验组以DiI标记,另一组正常细胞不标记,测定生长曲线。另以相同数量两组细胞同β-TCP材料复合后培养,测定两组细胞贴附率,在第3、7、14天时,测其在β-TCP材料上的增值情况,并在荧光显微镜下连续观察标记后的BMSC的生长状况。结果表明,实验组和对照组的生长曲线基本吻合,两组之间各时间点的细胞计数都没有统计学意义(P>0.05)。两组细胞与β-TCP材料复合三维共培养后,第3、7、14天细胞增值率未见显著性差异(P>0.05)。荧光显微镜观察染色后的BMSC细胞可见细胞胞膜发出红色荧光呈环状,胞核未着色,显现良好。DiI荧光标记后的BMSC生长增殖,可在荧光显微镜下活体连续观察,在大段不透明支架材料上的细胞观察能作为一种较好的新方法来研究种子细胞与支架材料的相互作用,可以成为组织工程骨研究中的新观察方法推广应用。     

静电纺丝法制备组织工程纳/微米纤维支架

静电纺丝是一种简便易行的新型组织工程多孔支架制备方法,电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能.由于具有与天然细胞外基质相近的纳米级结构,电纺支架能够仿生细胞外基质的结构特点,使之有望成为理想的组织工程支架.文中介绍了静电纺丝和同轴静电纺丝的基本原理和发展过程、电纺支架的加工方法和结构特点以及电纺纤维的定向收集技术,阐述了各种天然和合成聚合物纳/微米电纺支架在软骨、骨、血管、心脏、神经等组织工程领域的应用,并展望其应用前景.     

骨折固定用三维编织复合材料的性能

为避免传统金属骨折固定材料应力遮挡效应,采用真空浸渍法制备了新型骨折固定用三维编织碳纤维/环氧(C3D/EP)复合材料,研究了该材料的弯曲、剪切和冲击性能,讨论了其失效方式,通过体外细胞培养法对C3D/EP复合材料的细胞毒性进行了评价.结果表明,与常用金属骨固定材料相比,纤维含量为43%的C3D/EP复合材料弯曲强度已超过不锈钢并接近钛合金,但模量比后二者低得多,与人骨相近;与长纤维复合材料(CL/EP)相比,C3D/EP复合材料破坏时不发生脆性断裂,另外,3T3细胞系和小鼠骨髓基质细胞毒性实验表明,该材料基本没有细胞毒性.上述结果表明该C3D/EP骨折固定复合材料具有良好的应用前景.     

三维鱼类胶原支架的制备及其生物相容性研究

为了评价深海鱼类胶原蛋白用于制备组织工程角膜载体支架的可行性,首次利用鱼皮胶原蛋白进行了三维胶原支架的制备及其生物相容性研究。用源于太平洋鳕鱼(Gadus macrocephalus)的纯化鱼皮胶原蛋白,经冷冻干燥后选用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)/N-羟基丁二酰亚胺(NHS)交联剂制备出三维胶原支架,利用外观照相、光度计透光率、冰冻切片苏木紫-伊红(HE)染色及扫描电镜检测了其透明度和组织结构;在接种Di I(1,1'-dioctadecyl-3,3,3',3'-tetramethylindocarbocyanine perchlorate)荧光标记的非转染人角膜基质(HCS)细胞后,利用冰冻切片HE染色和荧光观察鉴定了细胞的迁入及在支架内的分布情况,生物相容性评价采用MTT(噻唑蓝)和免疫细胞荧光技术检测了支架对HCS细胞活力和标志蛋白及功能蛋白表达的影响。结果显示,所制备的三维胶原支架透明度极高,呈现出均匀的网格状结构,孔径大小为50~130μm;接种HCS细胞并体外培养3 d后,发现有大量细胞迁入支架内且分布较为均匀;支架抽提物对HCS细胞活力没有任何不良影响;且迁入支架内的细胞仍保持有其标志蛋白—波形蛋白,细胞连接形成蛋白—整联蛋白β1、E-钙黏蛋白和间隙连接蛋白-43,膜运输蛋白—钠钾泵,以及抗UV蛋白—乙醛脱氢酶的阳性表达。综上所述,利用太平洋鳕鱼皮胶原蛋白制备的三维胶原支架具有良好的透明度与组织结构,不仅适合HCS细胞的顺利迁入,而且对HCS细胞具有良好的生物相容性,有望作为载体支架用于组织工程角膜的体外构建研究。     

3D打印PLLA/HA复合组织工程骨支架及性能表征

为了解决羟基磷灰石(HA)骨支架降解难的问题,本研究通过在HA骨支架中加入具有良好降解性能的聚左旋乳酸(PLLA)来调节其降解速度.采用3D打印挤出成型设备制备出PLLA/HA复合多孔骨支架,探究不同PLLA质量分数下复合组织工程骨支架抗压强度、亲水性、降解率以及细胞毒性的变化.实验结果表明:五组不同材料配比的复合骨支...     

鱼类基质金属蛋白酶研究进展

基质金属蛋白酶(Matrix Metalloproteinases,MMPs)是一类高度保守的生物活性依赖于金属离子的内切酶家族,是参与降解细胞外基质(Extracellular Matrix,ECM)的重要蛋白酶,MMP几乎能降解细胞外基质的所有成分.研究发现,MMPs参与鱼类胶原蛋白的降解,是导致鱼类死后肌肉软化的重要原因.综述了基质金属蛋白酶的分类、结构、调节机制以及它们对鱼类肌肉胶原蛋白的作用.     

多孔BCP支架及其仿ECM涂层对MG63细胞功能的影响

通过改良冰模板法制备一种由内向外呈放射状排列、全开孔板层状多孔结构的仿生多孔双相磷酸钙(BCP)支架,并在支架表面制备不同的仿细胞外基质(ECM)涂层。通过体外细胞实验,评价支架结构及表面4种仿ECM生物涂层对人成骨肉瘤MG63细胞(MG63)的细胞功能影响。研究结果表明:支架及其仿ECM涂层均无细胞毒性,仿生ECM涂层支架对MG63细胞功能的作用优于未涂层支架,且明胶-透明质酸复合涂层试样对MG63细胞功能的作用优于单一涂层,明胶-透明质酸-掺RGD涂层试样对MG63细胞增殖、黏附、分化功能的作用均优于其他各涂层组。     

La2O3∶Tb3+纳米晶的燃烧法制备及其光致发光性质

采用柠檬酸燃烧法制备稀土Tb3+掺杂的La2O3纳米晶,并用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光分光光度计对La2O3∶Tb3+纳米晶的结构、形貌和发光性能进行分析.结果表明,不同柠檬酸与稀土离子配比(C/M)制备的样品经800℃退火后均得到结晶性良好的六方相La2O3∶Tb3+纳米晶,晶粒尺寸约为20nm.纳米晶的三维荧光光谱图显示,Tb3+在基质中的最佳激发波长为280nm,在280nm光的激发下,La2O3∶Tb3+纳米晶产生Tb3+的特征发射峰,归属于5D4-7FJ(J=6,5,4)跃迁,主发射峰位置均在543nm处(5D4-7F5跃迁).同时研究了柠檬酸与稀土离子配比(C/M)对结晶度、发光性质等的影响.     

加工工艺对医用心血管支架生物相容性的影响

设计了一种新结构的316L不锈钢心血管支架，采用激光切割和电化学抛光去除尖角的加工方法，通过3D细胞和小鼠骨髓基质细胞培养以及人体外周血的溶血实验，研究了加工工艺对该心血管支架生物相容性的影响．采用激光切割和电化学抛光工艺，获得了设计的支架形状并消除了支架边缘的尖角；实验组和对照组对比表明，细胞的形状、数量相同，其活性和生长未受支架影响，支架没有引起溶血反应，加工工艺是合理的，没有产生细胞毒性。     

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.     

磁性Fe3 O4纳米颗粒在家兔体内的分布及其药代动力学研究

目的研究磁性Fe3O4纳米颗粒在家兔体内组织超微结构的分布、血药浓度-时间曲线及对血液生化指标的影响.方法家兔耳缘静脉注射磁性Fe3O4纳米颗粒,于不同的时间点耳缘静脉采血,测定血药浓度,计算药代动力学参数.另将24只家兔按体质量随机分成对照组、低剂量组、中剂量组、高剂量组,耳缘静脉注射不同剂量磁性Fe3O4纳米颗粒24 h后取脏器组织及血液,测量磁性Fe3O4纳米颗粒在家兔体内各脏器的分布,电镜观察肝、脾超微结构改变及纳米颗粒分布,并对家兔血清生化指标变化进行测定.结果纳米Fe3O4在家兔的体内随着时间的增加其含量逐渐下降,符合药代动力学二室曲线代谢模型;纳米Fe3O4在家兔体内分布具有特异性,主要分布在脾脏和肝脏中的吞噬细胞内,且在同一器官不同剂量组间分布也有差异;血清生化指标测定表明,家兔血清中碱性磷酸酶(ALP)、门冬氨酸氨基转移酶(AST)、尿酸(URIC)含量有所改变.结论磁性Fe3O4纳米颗粒在家兔体内主要分布在肝脏和脾脏,在组织超微结构下主要分布在吞噬细胞内,血液生化指标没有大的改变.     

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。