基于鱼胶原蛋白的组织工程角膜基质载体支架的构建及鉴定

以鳗鲡鱼皮胶原为材料,通过交联的方法构建组织工程角膜载体支架,评价其理化性能、组织结构及生物相容性。结果表明制备的组织工程角膜支架具有良好的理化性质,有望用于组织工程角膜的构建。鱼胶原的应用已涉及生物医学、食品、化妆品等行业,但在组织工程角膜领域的研究较少,Chien等利用罗非鱼下脚料提纯鱼胶原作为载体支架对角膜的再生进行了研究,结果显示支架为兔角膜细胞提供了良好的生长和迁移空间,表明鱼胶原可能成为一种新型的组织工程角膜的支架材料。     

新型双层皮肤组织工程支架的构建

模拟天然皮肤的真、表皮结构,以胶原和壳聚糖为主要原料构建皮肤组织工程双层支架.将固含量0.8%(mass)的胶原-壳聚糖溶液冻干后压膜,经戊二醛交联后再冻干形成双层支架的底层,然后注入固含量0.2%(mass)的胶原-壳聚糖溶液,经冻干、交联、再冻干即得结构较稳定的双层复合海绵支架.在双层支架上培养的小鼠成纤维细胞贴壁生长正常.本研究构建的胶原-壳聚糖双层支架具有良好的结构稳定性和细胞相容性.     

胶原支架材料的制备与表征

分别采用真空高温脱水和化学交联剂1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳化二亚胺处理经冷冻干燥后的胶原海绵材料,制备组织工程支架,讨论反应条件对胶原性能的影响,测定胶原支架的力学强度和降解特性.结果发现,不同的处理方法都能保持胶原海绵的三维多孔结构,孔隙率可达到90%;真空高温脱水获得的胶原海绵材料力学强度较小,但断裂伸长率略大;碳化二亚胺交联胶原海绵材料力学强度相对较高,抗张强度为380 kPa左右.胶原海绵交联后,降解速率显著小于未经交联的胶原材料.细胞培养试验表明成纤维细胞可以在支架材料上正常生长.两种交联方法处理胶原海绵,其细胞生长行为差异无显著性,适合于作为组织工程支架.     

天津市知识产权局推荐项目(2005年第一批)

1壳聚糖／明胶网络支架材料 本发明采用相分离法制备的壳聚糖／明胶多孔支架材料，材料价格低廉，生物相容性好，亲／疏水平衡性可调，适用于软骨组织细胞附着生长和不同类型细胞的需要，可避免交联剂产生的细胞毒副作用，同时保证了多孔材料的力学强度和生物(细胞)亲和性。     

牛血清白蛋白改性壳聚糖纤维及其细胞亲和性研究

采用牛血清白蛋白对壳聚糖纤维进行化学改性，通过扫描电镜和含水量测定对改性的牛血清白蛋白-壳聚糖纤维进行表征．并对改性材料进行细胞相容性和细胞亲和性测定与评价．结果表明：牛血清白蛋白-壳聚糖纤维表面有明显附着物，纤维略微变粗；含水量增加到93．49％(质量分数)；细胞在改性克聚糖纤维上的形态无异常，粘附、生长、增殖情况良好；细胞毒性试验结果呈阴性．该改性壳聚糖纤维具有良好的生物学特性，能够应用于器官组织工程及生物医药领域．     

壳聚糖植入兔角膜的生物学反应

目的：探讨壳聚糖植入兔角膜的生物相容性，以评价其作为人组织工程角膜材料的可行性。方法：将壳聚糖材料制成的膜植入新西兰兔角膜的板层内，进行裂隙灯观察并进行组织病理学检查。结果：术后1周有结膜睫状充血，角膜水肿；2周后充血水肿逐渐消失。兔眼的情况稳定，术后2周角膜半透明；术后8周新生血管消退，材料与角膜的生物相容性好，材料部分吸收溶解，角膜透明。电镜超微结构检查可见兔角膜标本中材料内有角膜基质细胞长入，细胞胞浆较多，细胞器丰富，有大量的新生胶原。结论：壳聚糖与角膜组织具有良好的生物相容性，且能自然溶解吸收，可用作组织工程角膜的载体材料。     

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。     

组织工程真皮替代物的构建及在创伤修复中的作用

以双层胶原-壳聚糖海绵为支架构建组织工程真皮替代物并研究其在大鼠创伤愈合中的作用.将双层胶原-壳聚糖海绵支架埋植于SD大鼠皮下以考察其组织相容性;将SD大鼠皮肤中分离的成纤维细胞种植在支架上体外构建人工真皮替代物,并将该替代物移植到SD大鼠皮肤缺损处以修复创面.皮下埋植实验显示支架植入早期有炎症反应,但一周后炎症反应逐渐减轻,而且有成纤维细胞和毛细血管的侵入.皮肤移植实验结果显示:术后第7天和第14天实验组创面表皮再生和肉芽组织增生比对照组更快更明显;第14天和第21天实验组创面面积明显小于对照组(p<0.05).因此以双层胶原-壳聚糖海绵为支架构建的组织工程真皮替代物具有良好的生物相容性,并能促进皮肤创面的愈合,可以作为人工真皮替代物用于皮肤缺损的修复.     

胶原-壳聚糖/粘多糖复合材料的制备及性能

以胶原、壳聚糖复合粘多糖为主要组分，制备具有优良物理化学性能的生物材料．通过调节粘多糖在材料组分中的用量和测定其对材料性能的影响，从中选取出粘多糖在材料中的较佳配比，用质量法和体积变化测定法分别测定材料的含水率和膨胀率．通过扫描电镜观察材料的组织形态．结果显示：获得胶原—壳聚糖／粘多糖复合物材料，外观透明、平滑、柔韧具弹性，含水率为70．2％，膨胀率为66．O％，透光率为95％，材料表面为同向的纤维状结构而内部为多孔相通结构．实验所获得的材料含水率高、透光性好，可作为组织工程支架材料．     

不同方法处理的角膜脱细胞基质组织学生物特性的比较

目的:比较不同的角膜脱细胞基质方法,旨在选择最适合的脱细胞基质方法,制备成为组织工程角膜支架材料和角膜替代物的脱细胞基质.方法:分别用胰酶-曲拉通法、SDS-戊二醛法、胰酶-冷冻法等方法对角膜进行脱细胞处理,并对脱细胞彻底的基质进行力学特性、透光率的分析.结果:用胰酶-冷冻法获得的兔角膜全层和分层基质脱细胞最彻底,基质的结构未见明显破坏,脱细胞基质在生物力学特性上与正常角膜接近,透光率低于新鲜角膜.结论:用胰酶-冷冻法获得的脱细胞基质与自然角膜接近,可作为组织工程角膜支架材料和角膜替代物.     

仿生增强制备聚乳酸基骨组织工程复合材料

依据仿生原理制备了纳米羟基磷灰石聚乳酸(nHA-PLA)复合的骨框架材料.此复合材料中的主要成分是纳米羟基磷灰石,纳米相的羟基磷灰石就是天然骨中主要的无机相.在保持高孔隙率(90%)的同时,复合材料的抗压性能达到2.07 MPa,高于单纯的聚乳酸框架材料(为0.89 MPa).分离成骨细胞并在三维框架材料上培养,用扫描电镜进行观察,复合材料具有很好的细胞贴附性能.仿生制备的三维纳米羟基磷灰石聚乳酸复合骨框架材料,无论从结构还是性能上,都是骨组织工程中的优选材料之一.     

Porous Chitosan Microcarriers for Large Scale Cultivation of Cells for Tissue Engineering： Fabrication and Evaluation

Introduction Regeneration of injured tissue on a man-made template has been used since the earlier 1980s[1]. Afterward, it was accepted as a tissue engineering technology[2,3]. Nowadays many kinds of damaged or dysfunctional tissues/organs such as bones, …     

海藻酸钠的提纯及海藻酸钙多孔支架的制备

采用丙酮沉淀法对海藻酸钠原料进行了提纯,对纯化后的海藻酸钠进行了红外光谱测试和凝胶渗透色谱测试,并测定了提纯前后海藻酸钠样品中剩余蛋白质的含量.此外,通过CaCl2-海藻酸钠、CaSO4/GDL-海藻酸钠和Ca-EDTA/GDL-海藻酸钠3种交联体系制备了多种海藻酸钙三维多孔支架材料.研究结果表明:由质量分数为2.5%～3.0%的海藻酸钠所制得的Ca-EDTA/GDL-海藻酸钙三维多孔支架材料中微孔分布均匀,比表面积较大,且具有较好的力学性能,该支架有可能用作组织工程和细胞工程中培养细胞的培养基.     

造孔粒子形貌对磷酸钙骨水泥支架材料结构与性能的影响

采用可溶粒子造孔法,结合冷等静压成型技术,分别以立方体的氯化钠晶体和短棒状的谷氨酸钠晶体为造孔粒子制备出具有较高孔隙率和良好抗压强度的磷酸钙骨水泥组织工程支架材料,通过X射线衍射分析、扫描电镜分析及力学性能测试,研究了所制备的支架材料的物相组成及颗粒形貌对支架材料显微结构和力学性能的影响.结果表明:两种造孔粒子制得的支架材料的主晶相均是弱结晶的羟基磷灰石;造孔粒子的形貌决定了所制备的支架的孔隙形貌,并影响支架的孔隙率和力学性能;在造孔粒子加入量相同的情况下,谷氨酸钠晶体作为造孔粒子制备的支架的孔隙率更高,但强度更低;由于在制备过程中引入了等静压处理,支架材料具有良好的强度.     

可溶粒子形貌对磷酸钙骨水泥支架结构和性能的影响

采用可溶粒子造孔法，结合冷等静压成型技术，分别用立方体的氯化钠晶体和短棒状的谷氨酸钠晶体两种不同形貌的造孔粒子制备出具有较高孔隙率和良好抗压强度的磷酸钙骨水泥组织工程支架材料，研究了颗粒形貌对支架材料的显微结构和力学性能的影响。结果表明，造孔粒子形貌决定了制备的磷酸钙骨水泥组织工程支架的孔隙形貌，并影响支架的孔隙率和力学性能。对于相同的加入量，谷氨酸钠晶体作为造孔粒子制备的支架的孔隙率高于氯化钠晶体制备的支架，而用氯化钠造孔粒子制备的支架的强度高于用谷氨酸钠造孔粒子制备的支架。由于在制备过程中引入了等静压处理，支架材料具有良好的强度。     

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.     

A study of chitosan blend film as a carrier of corneal endothelial cells

In order to evaluate the cytocompatibility and biocompatibility of a new kind of chitosan blend film as a carrier of corneal endothelial cell, rabbit corneal endothelial cells cultured in vitro were breeded onto the film. After a cell monolayer formed, the scanning electron micrography was performed. After inplanted into anterior chamber, slit lamp observation, thickness metering, specular microscopy and HE staining were performed at random time after operation to evaluate the biocompatibility. Inflammation in anterior, thickness of cornea, cell density, hexagonality and cell size of the surgical cornea were taken as the indexes of biocompatibility. The cultured cells exhibited a confluent monolayer 10 days after incubation, which proved the satisfactory cytocompatibility of this film. Biocompatibility assay results suggested the implantation feasibility of the film as a carrier of corneal endothelial cells.     

微载体在组织工程中的应用

微载体是跨越组织工程诸多学科的一个通用工具,它可以作为大量扩增种子细胞的良好载体,也可以作为组织工程中细胞转运传递的支架.微载体培养技术作为一种新兴的大规模细胞培养技术,在组织工程学中主要应用于种子细胞的扩增培养.目前,利用微载体进行组织工程细胞的大规模培养受到生物、医学科研人员的青睐.     

On Modeling Bio-Scaffolds: Structural and Fluid Transport Characterization Based on 3-D Imaging Data

Bio-scaffolds which are most commonly open celled porous structures are increasingly used for tissue engineering and regenerative medicine. A number of studies have shown that the bulk properties of such irregular structures are poorly modeled using idealized unit cell approaches. The paper therefore uses novel image based meshing techniques to explore both fluid flow and bulk structural properties of a bone scaffold, as accurate modeling of bio-scaffolds with non-uniform cellular structures is very important for the development of optimal scaffolds for tissue engineering application. In this study, a porous hydroxyapatite/tricalcium phosphate (HA/TCP) bone scaffold has been scanned in a Micro-CT scanner, and converted into a volumetric mesh using image processing software developed by the authors. The resulting mesh was then exported to commercial FEA and CFD solvers for analysis. Initial FEA and CFD studies have shown promising results and have highlighted the importance of accurate modeling to understand how microstructures influence the mechanical property of the scaffold, and to analyze flow regimes through the sample. The work highlights the potential use of image based meshing for the ad hoc characterization of scaffolds as well as for assisting in the design of scaffolds with tailored strength, stiffness, and transport properties.