DiI荧光标记示踪兔皮肤成纤维细胞修复前交叉韧带损伤的研究

体内采用组织工程方法构建前交叉韧带种子细胞筛选研究,提供了一种理想的细胞标记的方法.体外分离培养兔皮肤成纤维细胞(SF),比较皮肤成纤维细胞使用荧光染料CM-DiI体外标记前后细胞的生长状态、增殖活性以及检测SF复合纤维生物蛋白胶植入前交叉韧带上12周后的荧光表达情况.结果表明CM-Dil标记SF效果良好,标记阳性率高于95%.而标记前后SF增殖活性无明显变化,荧光标记在体内实验12周后仍有表达.从而证实CM-DiI是筛选前交叉韧带组织工程种子细胞筛选研究中细胞标记、示踪的良好标记物.     

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。     

人脐带间充质干细胞在肝部分切除模型大鼠体内向肝样细胞的分化

目的:探讨人脐带间充质干细胞(MSCs)移植到肝部分切除模型大鼠体内能否存活并分化为肝样细胞.方法:用胶原酶消化法从人的脐带分离出MSCs,培养并检测人脐带来源的MSCs的细胞表面标志.取第5代人脐带MSCs用PKH26标记,制作大鼠肝部分切除模型,将标记的细胞经门静脉植入大鼠体内,观察移植后第1、2、3周细胞能否存活,以及移植细胞能否向肝样细胞分化,表达肝细胞的标记物白蛋白.结果:人脐带MSCs能在体外大量扩增,移植到肝部分切除模型大鼠肝脏后细胞能存活,并表达肝细胞标记物白蛋白,PKH26标记后细胞在荧光显微镜下发红色荧光,荧光显微镜下可见肝脏冰冻切片中散在分布的标记细胞,免疫荧光染色大多数标记细胞白蛋白染色阳性,并发绿色荧光.结论:人脐带间充质干细胞移植至大鼠体内能够存活并分化为肝样细胞,人脐带间充质干细胞可能作为肝细胞移植的重要来源.     

BMSCs与PLGA支架构建组织工程化骨软骨复合组织

目的:探讨同种异体骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)体外分离培养后种植到孔径和孔隙率不同且复合不同胶原和生长因子的PLGA支架上再种植到大鼠肌袋内构建组织工程化骨软骨复合组织的可行性。方法:制作复合BMP-2和Ι型胶原PLGA支架与复合bFGF、TGF-β1和Ⅱ型胶原PLGA支架后把两者用生物蛋白胶粘合形成复合支架,把体外培养扩增的BMSCs种植到复合支架上,植入实验组A组、对照组B组、空白组C组SD大鼠肌袋内,于术后4、8、12周取材,分别行大体观察、HE染色、甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原免疫组化、ALP染色、扫描电镜、透视电镜观察。结果:实验组大体标本成骨区呈白色类骨样组织,质硬,成软骨区呈乳白色类软骨样组织,质较硬,两区融合;扫描电镜观察可见成骨细胞、破骨细胞及软骨细胞,透视电镜尚可见细胞浆内有大量的线粒体和内质网,并见大量胶原分泌,与对照组、空白组有明显区别,组织学评分表明A组较B、C两组差异具有统计学意义(P0.05)。结论:BMSCs体外分离扩增后种植到孔径和孔隙率不同且复合不同胶原和生长因子的PLGA支架上再植入动物肌袋可构建骨软骨复合组织。     

缓慢成孔型磷酸钙复合材料的性能研究

目的制备并检测CPC—PLGA复合物,为骨组织工程研究提供新的支架材料．方法制备CPC—PLGA复合物,筛选最佳配比并检测其性能;将人骨髓间充质干细胞种植于CPC—PLGA复合物上并体外培养,然后进行扫描电镜观察．结果CPC-30％vol％PLGA力学性能最好,抗压强度40．5MPa,弹性模量13．8Gpa;模拟体液下降解6周材料形成100～300μm相互连通孔隙;骨髓间充质干细胞在支架材料表面生长良好,并通过降解产生的孔洞内材料深部长人．结论CPC—PLGA复合支架材料具有优良特性,适于骨组织工程支架．     

基于亚甲基蓝二氧化硅纳米颗粒的细胞与活体成像

采用反相微乳液法,制备了以亚甲基蓝为内核材料的亚甲基蓝二氧化硅纳米颗粒,通过优化亚甲基蓝的包裹浓度获得荧光信号较强的纳米颗粒,并初步考察了其用于He-la细胞标记与体内示踪的可行性.通过MTT实验考察了颗粒对细胞的毒性影响以及较为适宜的标记细胞的浓度,结果表明:当颗粒浓度为1mg/mL时,细胞的存活率仍有80%左右.利用激光共聚焦显微镜考察了Hela细胞对颗粒的吞噬情况以及颗粒在细胞内的分布情况,结果表明,该颗粒能被Hela细胞吞噬且主要分布在溶酶体内.活体荧光成像结果显示,尾静脉注射该颗粒后,裸鼠全身都发射出近红外荧光信号,随着血液的循环,颗粒慢慢聚集在肝脏等器官中.以上结果表明,包裹亚甲基蓝的二氧化硅纳米颗粒可以用于细胞的标记和体内示踪成像.     

制备附载rhTGF-β1的PLGA缓释支架及其对MSCs细胞形态的影响

为探讨自制的附载转化生长因子-β1(rhTGF-β1)的D,L-乳酸-CO-乙醇酸(PLGA)体外缓释生物支架对人骨髓间充质干细胞(MSCs)细胞形态的影响,制备了附载rhTGF-β1的PLGA生物支架,并检测了在PLGA的降解过程中rhTGF-β1的释药规律;同时分离培养人骨髓间充质干细胞,体外培养后分别接种于附载和未附载rhTGF-β1的PLGA支架上.通过扫描电镜观察不同时间段MSC在支架上的生长情况,实验结果表明,rhTGF-β1能被包裹进PLGA支架中,而且可在PLGA支架降解过程中持续释放出来.通过扫描电镜还观察到实验组支架上细胞呈多角或梭形,且有较多基质分泌,而对照组细胞较少.因此附载转化生长因子-β1的PLGA复合载体是一种较为理想的新型生物支架.     

脐血间充质干细胞在大鼠损伤肝脏迁徙途径的实验

目的:建立慢病毒载体转染增强型绿色荧光蛋白基因至人脐血间充质干细胞的实验体系,观察绿色荧光蛋白标记的人脐血间充质干细胞在急性肝坏死大鼠模型肝脏局部的迁徙途径.方法:采集新鲜人脐血,梯度离心及低血清培养基体外分离、培养人脐血间充质干细胞,以慢病毒为载体转染绿色荧光蛋白基因至人脐血间充质干细胞.CCl4橄榄油溶液腹腔注射建立急性肝坏死大鼠模型,将2.0～5.0×106绿色荧光蛋白标记的人脐血间充质干细胞肝脏局部移植给模型鼠,24、48、72 h、1周、2周和4周分别处死模型鼠,冰冻切片,荧光显微镜下观察移植细胞在肝脏局部的迁徙途径.结果:转染细胞荧光显微镜下呈现均一绿色荧光影像.细胞移植24 h内可见荧光信号由进针孔迁徙至汇管区,移植治疗48 h时移植细胞定居于汇管区,48 h后荧光信号向坏死病灶区域迁徙,1周后在肝脏坏死局部区域可见稳定的荧光信号.结论:本实验构建的绿色荧光蛋白转染人脐血间充质干细胞示踪体系稳定表达绿色荧光蛋白.经动物实验证明人脐血间充质干细胞肝脏局部移植给肝坏死大鼠模型后在肝脏局部经历了"进针孔至汇管区","汇管区至病灶区"的二次迁徙模式.     

CM-DiI标记兔外周血平滑肌祖细胞可行性分析

采用荧光染料CM-DiI标记兔外周血平滑肌祖细胞(SPC),评价其生物可行性.分离和培养SPC,采用CMDiI进行标记,通过荧光显微镜和流式细胞仪检测标记效果和传代后的细胞标记率.同时,进行细胞爬片培养后免疫荧光染色,观察标记后细胞表达平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、钙调节蛋白(Calponin)和增殖细胞核抗原(PCNA)的情况.进行台盼蓝排斥实验、细胞粘附实验、细胞增殖实验和细胞迁移实验,观察标记后的SPC存活率以及粘附、增殖和迁移能力的变化.结果发现,培养4d左右可见SPC开始生长,一周后出现SPC克隆.通过免疫荧光和流式细胞术分析,CM-DiI标记率为96%左右,连续传代2周后标记率仍在40%以上.标记后的细胞可表达α-SMA、Calponin和PCNA.同时发现,标记后的细胞存活率无明显降低,细胞粘附能力、增殖能力和迁移能力无明显改变.本研究证明采用CM-DiI标记SPC操作简便,效果好,不改变细胞表型,不影响细胞的存活率和粘附、增殖及迁移能力,可作为SPC的荧光示踪剂.     

富血小板血浆(PRP)凝胶联合TGF-β3对肌腱干细胞成软骨分化影响的实验研究

探究PRP凝胶联合转化生长因子-β3(TGF-β3)对肌腱干细胞成软骨分化的影响。方法:体外分离培养人跟腱来源肌腱干细胞hTSCs,经表面标志物检测鉴定后,制备富血小板血浆(PRP)凝胶-hTSCs细胞复合物,以CCK-8法检测PRP凝胶的细胞相容性;体外培养的hTSCs随机分为对照组(control)、TGF-β3组、PRP凝胶组、PRP凝胶+TGF-β3组四组,经TGF-β3、PRP凝胶处理并诱导其成软骨分化,甲苯胺蓝染色检测成软骨分化情况,以实时荧光定量(qRT-PCR)及蛋白免疫印迹法(Western blot)检测成软骨分化标志Sox9、Ⅱ型胶原(CollagenⅡ)的表达。PRP凝胶具有良好的细胞相容性,并对hTSCs有一定的促增殖作用。与control组相比,TGF-β3组、PRP凝胶组、PRP凝胶+TGF-β3组细胞成软骨细胞比例、Sox9、CollagenⅡ表达均增加(P0.05);与TGF-β3组、PRP凝胶组分别相比,PRP凝胶+TGF-β3组细胞成软骨细胞比例、Sox9、CollagenⅡ表达均增加(P0.05)。PRP凝胶联合TGF-β3促进肌腱干细胞成软骨分化优于单独使用。     

BHK-21细胞在生物材料溶液中黏附及增殖比较

目的比较BHK-21细胞在3种生物材料溶液中黏附及增殖情况,探讨以类人胶原蛋白为基础制备组织工程材料的可行性。方法将BHK-21细胞分别种植于类人胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸以及共混溶液中,在倒置显微镜下观察细胞的黏附和生长情况,并利用MTT方法检测种植后1～5 d细胞的增殖情况。结果BHK-21细胞种植12 h,类人胶原蛋白、壳聚糖以及两者共混溶液能显著促进BHK的黏附(P<0.01);BHK-21细胞在类人胶原蛋白溶液及类人胶原蛋白与其他生物材料共混溶液中功能活跃,维持其形态且能持续增殖,其中类人胶原蛋白/壳聚糖共混溶液促细胞增殖能力最强。结论类人胶原蛋白能够维持BHK细胞的生长与繁殖,在组织工程领域是一种极有潜力的组织工程材料。     

Development of a hybrid scaffold and a bioreactor for cartilage regeneration

We developed a hybrid scaffold and a bioreactor for cartilage regeneration. The hybrid scaffold was developed as combination of two components： a biodegradable framework and hydrogel-containing chondrocytes. We performed the MTT cell proliferation assay to compare the proliferation and viability of chondrocytes on three types of scaffolds： an aiginate gel, the hybrid scaffold, and an alginate sponge. Cells were encapsulated in 2% agarose gel. The bioreactor consisted of a circulation system and a compression system. We performed dynamic cell culture on these agarose gels in the bioreactor for 3 days.     

血小板上清液对家兔生长板软骨细胞增殖的影响

目的:观察人血小板上清液(hum an p latelet supernatant,hPS)对体外培养幼兔生长板软骨细胞增殖与分化的影响。方法:原代分离培养兔生长板软骨细胞并稳定传代,同时添加不同体积分数的hPS,采用W ST-8染色法检测细胞增殖倍数;A lc ian B lue法测基质蛋白多糖含量;羟脯氨酸法测定软骨细胞胶原产量,酶动力学方法测定碱性磷酸酶(ALP)活性。结果:体积分数5%hPS组显著促进软骨细胞的增殖以及基质蛋白多糖的合成,但形态上失去其软骨表型。各体积分数组hPS对总胶原的合成与对照组相比差异没有显著性意义,hPS抑制了ALP的活性。结论:hPS可以有效地促进生长板软骨细胞的增殖,抑制其肥大化。     

新型前交叉韧带支架材料的构建及其生物相容性的实验研究

探讨以聚羟基丁酸己酯/聚左旋乳酸(PHB/PLLA1∶1)胶原杂化支架作为前交叉韧带组织工程载体材料的可行性。制备"三明治"样结构PHB/PLLA共聚物并测量其孔隙率等指标。以I型胶原对制备的PHB/PLLA支架进行杂化,获得PHB/PLLA胶原杂化支架。扫描电镜观察其表面结构。将兔皮肤成纤维细胞(SF)接种于PHB/PLLA胶原杂化支架,共培养5d后,扫描电镜下观察其在材料上生长情况。PHB/PLLA支架杂化后胶原填充于纤维空隙,分布比较均匀。体外培养的皮肤成纤维细胞成功种植在支架材料上,在材料上粘附、生长良好。说明构建的支架材料具有良好的三维构型和生物相容性,有望为前交叉韧带损伤的修复提供了一种新型的支架材料。     

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.     

Advances in tissue engineering

Tissue engineering is a newly developed specialty involved in the construction of tissues and organs either in vitro or in vivo. Tremendous progress has been achieved over the past decade in tisse construction as well as in other related areas, such as bone marrow stromal cells, embryonic stem cells and tissue progenitor cells. In our laboratory, tissues of full-thickness skin, bone, cartilage and tendon have been successfully engineered, and the engineered tissues have repaired full-thickness skin wound, cranial bone defects, articular cartilage defects and tendon defects in animals. In basic research areas, bone marrow stromal cells have been induced and transformed into osteoblasts and chondrocytes in vitro. Mouse embryo stem cell lines we established have differentiated into neuron precursor, cardiac muscle cells and epithelial cells. Genetic modifications of seed cells for promoting cell proliferation, delaying cell aging and inducing immune tolerance have also been investigated.     

Preparation of PLGA-collagen hybrid scaffolds with controlled pore structures for cartilage tissue engineering

Scaffolds used for cartilage tissue engineering should have high mechanical strength and well-controlled pore structure to provide suitable microenvironments for functional tissue regeneration. In this study, hybrid scaffolds which had open and interconnected pore structure and high mechanical property were prepared by hybridization of PLGA mesh and collagen using ice particulates as porogen templates. Embossing ice particulates template was used to form open pore structures on the scaffold surfaces. Free ice particulates were used to generate interconnected bulk pores in the scaffolds. Hybridization with PLGA mesh provided the scaffolds with high mechanical property. Bovine articular chondrocytes were cultured in the hybrid scaffolds. The unique pore structures facilitated the homogeneous distribution of chondrocytes and cartilaginous matrices throughout the scaffolds. Subcutaneous implantation demonstrated cartilage-like tissue regeneration. The hybrid scaffolds should have a high potential for cartilage tissue engineering.     

Nanofibrous Scaffold Containing Osteoblast-Derived Extracellular Matrix for the Proliferation of Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells

Extracellular matrix( ECM) plays a prominent role in establishing and maintaining an appropriate microenvironment for tissue regeneration. The aims of this study were to construct a tissue engineered scaffold by reconstituting osteoblast cell-derived ECM( O-ECM) on the electrospun nanofibrous scaffold,and further to evaluate its subsequent application for promoting the proliferation of bone marrow mesenchymal stem cells( BMSCs). To engineer a biomimetic scaffold, calvarial osteoblasts and electrospun poly-llactic acid( PLLA) nanofibers were prepared and subjected to decellularize for O-ECM deposition. To evaluate and characterize the O-ECM/PLLA scaffold, the morphology was examined and several specific mark proteins of osteoblasts matrix were evaluated.Furthermore,the cell counting kit-8( CCK-8) assay was used to detect the proliferation of the BMSCs cultivated on the O-ECM/PLLA scaffold. The results indicated O-ECM/PLLA scaffold was loaded with Collagen I, Fibronectin, and Laminin, as the composition of the marrow ECM. After decellularization,O-ECM deposition was observed in O-ECM/PLLA scaffold. Moreover,the O-ECM/PLLA scaffold could significantly enhance the proliferation of BMSCs,suggesting better cytocompatibility compared to the other groups tested. Taken together,a biomimetic scaffold based on the joint use of O-ECM and PLLA biomaterials,which represents a promising approach to bone tissue engineering, facilitates the expansion of BMSCs in vitro.     

射频能量在治疗关节软骨退变中对软骨细胞影响的实验研究

实验研究射频消融能量大小与关节软骨细胞损伤效应之间的关系。建立牛膝关节软骨退变模型,模拟膝关节镜环境,射频消融气化仪在15W、40W、70W的不同能量设置条件下,处理牛膝关节退变软骨1min,同时设置对照组,共分4组,每组6份标本,随后行软骨组织块培养,HE染色,FDA／PI双荧光染色。随着射频消融能量的增加,空泡率明显增加,软骨细胞死亡率明显增加。随着射频消融输出能量的增加,软骨细胞死亡率明显增加,射频消融能量大小与关节软骨细胞的损伤呈正相关。