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.     

用于软骨下骨修复的镁基支架

骨关节炎（osteoarthritis，OA）作为一种可以导致残疾的退行性疾病，常累及软骨下骨。受损的关节软骨和软骨下骨很难自愈，用于功能修复的组织工程支架是一种有前途的治疗方法。近年来，镁合金因其良好的机械和生物学性能被视为可降解多孔支架有希望的候选者。然而，目前对于适用于软骨下骨缺损修复的镁基支架的结构设计和优化方案还没有定论。归纳了镁合金用于骨软骨支架的研究进展，包括多孔支架的制造方法；添加合金元素和表面改性的优化策略；参数化与非参数化的结构设计；镁基支架的机械、降解和生物学性能及其影响因素。讨论了未来研究的潜在方向。旨在为多孔镁基支架的开发和临床应用提供参考。     

缓释双生长因子三层支架体内长期促骨软骨缺损再生的研究

外伤或关节使用过度或重度关节炎都会导致关节表面的软骨以及软骨下骨形成难以恢复的损伤．尽管目前临床上的治疗技术在某些方面取得成功，但仍存在治疗的局限性，如自体移植存在供区并发症、移植的组织不完全整合和易降解、骨髓刺激会产生纤维软骨、质量不佳等．为提高骨软骨缺损的治疗效果，前期研究制备了局部缓释生长因子rh BMP-2和rh TGF-β3的丝素蛋白/脱软骨细胞外基质/纳米羟基磷灰石复合三层支架，并在兔子体内短期植入后获得良好的骨软骨修复效果，但并未进行长期体内研究．本研究在兔子双膝滑车沟处建立直径5 mm、深度3 mm的缺损，并将具有局部缓释生长因子rh BMP-2和rh TGF-β3的复合三层支架进行缺损区植入，且以天然膝关节滑车沟处骨软骨为对照组，修复34周后通过大体观察、组织学染色、免疫组织化学染色、Micro-CT扫描以及力学测定，评价支架对骨软骨缺损长期的修复情况．大体观察、组织学染色、免疫组织学染色扫描结果表明，支架组再生软骨具有与天然组相似的表面平整度和完整度、细胞排列形态以及黏多糖含量；但Ⅱ型胶原染色和软骨纳米压痕结果表明，支架组再生软骨Ⅱ型胶原含量以及力学性能明显低于天然...     

细菌纤维素组织工程支架的仿生矿化研究

骨骼创伤已经成为当今影响人类健康的一大病症。因此,骨修复材料就成为研究的一大热点。骨组织工程支架作为重要的骨修复材料,可以诱导成骨细胞生长并为新骨生长提供条件。传统的骨组织工程支架包括合成高分子(如聚乳酸、聚乙醇酸等)和天然高分子(如胶原、壳聚糖等)。与传统支架材料相比,细菌纤维素(BC)具有良好的生物相容性、精细的纳米空间三维网络结构,有作为组织工程支架的潜能。通过仿生矿化处理,BC纳米纤维表面可以生长出羟基磷灰石(HA)的晶体颗粒,且HA颗粒均匀覆盖在纳米纤维表面。通过热分析得出,仿生矿化处理会使BC的热稳定性得到一定的提升。     

仿生人工骨修复材料研究

骨缺损修复材料是临床需求量最大的生物医用材料之一.自体骨和异体骨移植的局限性使得研发优异的人工骨修复材料意义重大.通过模仿天然骨本身的成分、结构特性及生物矿化过程,对材料的组成、结构进行设计与调控,可以获得新型仿生人工骨修复材料,这已成为生物材料发展的主要趋势之一.文中概述了仿生人工骨修复材料的研究进展,重点介绍本课题组的相关研究,即类骨微纳米磷酸钙矿物的仿生合成、生物医用高分子仿生纳米纤维支架的制备和具有多级孔结构的自固化磷酸钙基骨修复材料的构建.     

构建软骨支架的天然生物材料

关节软骨的自我修复能力有限,发生损伤后须进行修复或置换,然而传统的治疗方法难以达到理想的效果,组织工程技术为此难题带来了曙光。在组织工程三要素(种子细胞、支架材料、信号分子)中,支架材料起着至关重要的作用。对关节软骨支架材料进行了综述,重点介绍了软骨组织中天然存在的Ⅱ型胶原蛋白、透明质酸和硫酸软骨素3种生物材料,并就目前组织工程支架材料存在的问题和未来发展方向进行了讨论。     

骨/软骨类器官构建策略及应用前景

骨/软骨损伤是骨科临床中的常见病和多发病,其治疗是骨科临床难题,更是再生医学研究热点.目前,骨组织工程被广泛应用于骨/软骨修复,其中生物活性支架材料搭载种子细胞可促进骨/软骨修复,但该技术在骨/软骨新生过程中缺乏多维度、多层次的机制解析和有序调控,无法有效诱导空间化骨/软骨微环境特征,成骨/软骨活性不足,临床修复效果有限.因此,亟须开发新的研究工具和技术,以较小成本和简单方式模拟骨/软骨结构和生理功能,复制其病理特点,用于发病机制研究和促进骨/软骨再生修复.近年来,类器官技术的迅猛发展为再生医学研究提供了独特的解决方案.骨/软骨类器官是近几年涌现出的概念,在国内的研究亦刚刚起步.系统地介绍了骨/软骨类器官的发展历程、构建策略、评价表征、机制探索以及临床前应用等方面的前沿进展,旨在为对该领域感兴趣的学者提供参考,推动骨/软骨类器官临床应用,提升骨/软骨损伤修复效果,为促进骨/软骨损伤组织有序再生修复提供全新干预策略.     

软骨组织工程研究

骨及关节软骨损伤在临床多见,由于其自身的特点,软骨自发的再生和自我修复能力十分有限.随着软骨组织工程技术的发展,应用组织移植修复软骨缺损成为共同关心的研究课题.本文分别就软骨组织工程的供体来源、细胞外基质、支架材料及生长因子等方面进行综述探讨.     

软骨组织工程新进展

软骨组织工程技术为治疗骨、软骨疾病提供了一种新的方法，其主要技术路线是，通过种子细胞和生物活性支架的体外共培养实现软骨组织的再生，并最终完成组织的修复与重建。种子细胞的选择、支架的构建，培养条件的优化对软骨再生有重要作用，从而成为目前软骨工程领域的研究重点。     

纤维基组织工程心脏瓣膜支架研究进展

心脏瓣膜损坏或缺陷所导致的疾病已成为危害人类健康的主要疾病之一.由纤维材料成型技术制备的组织工程支架具有良好的可设计性和较好的力学和生物性能,逐渐成为组织工程心脏瓣膜支架的主要制备方法.全文重点介绍了纤维基组织工程心脏瓣膜支架的研究进展,对采用针织、非织造以及静电纺丝制备技术得到的微纳米纤维基支架的各自特点进行了对比分析,由此表明具有优良生物相容性和可控力学性能的三维多孔纳米纤维基支架将是组织工程心脏瓣膜支架的发展方向.     

韧带-骨支架仿生界面设计与制造方法

针对当前软质韧带支架与硬质骨组织通过机械固定进行韧带修复存在的应力集中与疲劳断裂问题,提出了具有仿生界面的韧带-骨支架设计与制造方法。研究了自然韧带-骨界面的微观结构,通过工程简化设计了具有仿生界面的韧带-骨复合支架,提出了韧带-骨支架仿生界面的分层制造方法,从材料、力学及微观结构方面对所制备的韧带-骨支架仿生界面进行了分析评价。结果表明,所提出的分层制造方法可在软质韧带纤维支架与硬质陶瓷骨支架之间精确制造出所设计的仿生界面,其在材料成分、力学性能及微观结构上呈现分区变化特性。后期通过骨支架与自体骨融合生长以及仿生界面的多组织再生,有望实现韧带纤维支架与自体骨骨道的生理愈合及可靠固定,从而为临床韧带修复提供一种新思路。     

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。     

BMSCs 过表达 BMP-4 复合同种异体骨修复软骨缺损

摘要:目的针对关节软骨损伤后修复困难,采用腺病毒( Ad)载体介导骨形态发生蛋白( BMP-4)修饰骨髓间充质干细胞( BMSCs) ,并复合同种异体骨软骨柱支架,以期实现关节软骨有效再生。方法制备同种异体骨软骨柱,BMSCs过表达BMP-4复合同种异体骨修复关节软骨损伤,膝关节标本取材大体观察及分析,HE、番红固绿、Masson及免疫组化检软骨再生情况。结果HE、番红固绿、Masson及免疫组化均提示实验组能显著促进缺损再生,并提高新生组织软骨含量。结论过表达BMP-4复合同种异体骨支架能显著促进软骨缺损再生,修复软骨损伤。     

CPP/PLLA软骨组织工程支架复合材料降解性能研究

采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出CPP/PLLA软骨组织工程支架复合材料,测试了该支架复合材料的物理力学性能和降解性能.研究结果表明,CPP/PLLA软骨组织工程支架复合材料具有适宜的孔隙率,良好的降解性能和物理力学性能,以及三维连通、微孔、网状微观结构.因此,该复合材料有望成为软骨组织工程支架材料之一.     

生物材料应用于脊髓损伤修复的研究进展

脊髓损伤是人类致残率最高的疾患之一。治疗脊髓损伤的趋势是联合应用多种技术和手段,创造出最适宜神经细胞再生恢复的环境,达到功能恢复的目的。生物材料在结构和功能上的优良性质使得它在脊髓损伤和修复中具有很好的应用前景。近年来兴起的组织工程学方法更为脊髓损伤的治疗带来新思路,即通过种子细胞—支架材料—神经营养因子复合物修复受损脊髓。本文回顾了近年来组织工程支架和细胞载体系统在脊髓损伤修复中的应用,展示了生物材料在组织工程和细胞分子治疗策略中的优越性。     

皮芯结构的纤维基组织工程肌腱支架的制备及性能研究

以聚乙交酯(polyglycolide,PGA)纤维和聚丙交酯(polylactide,PLA)纤维为原料,采用小口径针织技术制备了一种具有皮芯结构的新型纤维基组织工程肌腱支架.对支架的体外降解行为及细胞在支架上的黏附情况进行了研究.研究表明,支架的整个降解过程分为“强力下降期”、“质量损失期”、“准稳定期”三个阶段,细胞在支架的皮层和芯层上均黏附较好,而且分泌了大量的细胞外基质.     

上海硅酸盐所在3D打印生物陶瓷支架表面微纳米结构调控骨-软骨一体化修复研究方面取得重要进展

正骨-软骨缺损是临床常见疾病。由于软骨和软骨下骨具有不同的生理功能和微结构,因而骨-软骨及其界面一体化修复极具挑战。中国科学院上海硅酸盐研究所研究员吴成铁与常江带领的研究团队在前期研究中,提出了利用多种无机活性离子的共同作用诱导骨-软骨一体化修复的思想,并设计了一系列不同组成成分的(Li,Mn,Sr,Si离子等)3D打印生物陶瓷支架,并有效地对兔子骨-软骨缺损进行一体化修复(Adv. Funct. Mater., 2014, 24:4473-4483. Adv.     

组织工程骨的成骨过程和组织学评价

用β-磷酸三钙/聚乳酸叠层复合支架和骨髓基质细胞复合后，修复青山羊胫骨段缺损，对修复效果通过X射线和组织切片进行了研究，发现复合支架成骨能力强，植入部位8周后愈合，12周后与正常骨结构一致，同时实验组在手术后两个月行走自如，显示了这种材料在骨组织工程领域的广阔应用前景。     

生物活性压电陶瓷在植骨材料的研究进展

目前临床上的植骨材料在使用中有着一定的局限性,例如生物活性不足、骨折不愈合、成骨量有限、材料降解速度与组织生长不匹配等问题.研究具备成骨性能的新型生物活性骨修复材料是目前骨组织工程领域研究的热点和重点之一.介绍了CaTiO3、BaTiO3基无铅压电陶瓷、[(K,Na)NbO3]基(KNN基)无铅压电陶瓷及LiNbO3作为植骨材料的研究进展.生物压电陶瓷有着较好的细胞相容性和组织相容性,具有成为骨替代物的潜力.     

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.