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...     

胶原修饰快速成形PLGA/TCP人工骨支架体外生物相容性研究

探讨经Ⅰ型胶原修饰的快速成型(RP)聚乳酸-羟基乙酸/磷酸三钙(PLGA/TCP)支架的生物相容性,为进一步体内实验提供研究基础.以经Ⅰ型胶原修饰改性的PLGA/TCP支架作为实验组,未经胶原修饰的原始支架作为对照组,检测两组支架材料的亲水性.BMSCs接种两组支架,分别测定细胞黏附率、细胞增殖率.扫描电镜(SEM)观察细胞黏附形态,以检验支架材料的细胞相容性.结果表明胶原改性支架具有较高的亲水性,实验组细胞黏附率在接种4、8和12 h者,明显优于对照组(P<0.05).实验组在培养2、4、6和8 d的细胞增殖率也明显高于对照组(P<0.05).扫描电镜可见骨髓基质细胞在实验组支架上的增殖数量多于对照组.说明Ⅰ型胶原改性的PLGA/TCP支架具有良好的细胞生物相容性,可作为骨组织工程支架应用于骨缺损的修复研究.     

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。     

离心—冷冻法制备梯度孔结构的真皮支架

胶原基真皮支架的结构和性能受多方面因素影响,比如除胶原外的其他主要材料、支架的孔径和孔隙率以及交联度等.采用离心—冷冻法结合冷冻干燥法制备梯度孔结构的真皮支架,表征支架的孔径和孔隙率,并以细胞培养检验其生物相容性,其中采用扫描电镜对上中下3部分支架结构及孔径进行表征,并通过细胞培养生长实验检测该支架材料的细胞粘附性能,以达到表征离心力的影响.结果显示,离心力对支架的微观结构产生了影响,支架的致密程度从下到上有明显的不同,具体表现在孔径上:上层孔径52±27.8μm,中层孔径57±8.7μm,下层孔径49±40.4μm.同时,细胞粘附实验表明,致密的下层更适合细胞的粘附生长.     

预处理对丝素促进293T细胞生长的影响

采用多种处理方法对丝素进行预处理,探讨其作为支架对293T细胞生长的促进作用．正交实验结果显示：以脱胶方式和包埋方法对结果的影响明显,并有统计学意义（P≤0．01）;在经胰蛋白酶脱胶、盐酸作用、以壳聚糖／聚乙二醇包埋的双股丝素蛋白纤维支架上,293T细胞数最多;在经胰蛋白酶脱胶、氢氧化钠作用、以壳聚糖／聚乙二醇包埋的3股丝素蛋白纤维支架细胞上,293T细胞活性达到最大．处理后的支架能使293T细胞很好地生长增殖,细胞呈球状体、集落性附着在丝素蛋白纤维上．     

胶原-壳聚糖复合支架体外三维培养神经干细胞

采用冷冻干燥法制备了胶原-壳聚糖复合支架并通过层粘连蛋白（LN）进行结构修饰,测定其物理性能特征,建立了胎鼠海马神经干细胞（NSCs）的三维培养体系,同时考察了NSCs与胶原-壳聚糖复合支架的生物相容性．孔径、孔隙率、吸水率、降解率等参数的比较表明,体积比为7：3的复合支架更适合于体外细胞培养的要求,并且NSCs在经LN修饰后支架材料上的接种率得到明显提高;激光共聚焦显微镜及扫描电镜观察表明,NSCs能够在胶原-壳聚糖复合支架内良好地生长、增殖及分化．这些结果为NSCs的进一步临床移植应用,以及治疗神经系统疾病的新药筛选和机理研究等奠定了坚实的实验基础．     

细胞外基质对体外培养兔关节软骨细胞增殖及基质代谢的影响

目的：观察软骨组织的主要细胞外基质成分：Ⅱ型胶原、蛋白多糖、透明质酸对体外单层培养的兔关节软骨细胞的增殖及基质合成的影响。方法：原代分离、培养兔关节软骨细胞,分别向其中添加Ⅱ型胶原、蛋白多糖和透明质酸。采用改良MTT法检测细胞的增殖情况,Aleian Blue法检测基质蛋白多糖含量及羟脯氨酸法测定软骨细胞胶原产量。结果：单独添加Ⅱ型胶原（50μg／mL）组、蛋白多糖（50μg／mL）组和透明质酸（100μg／mL）组及三者联合添加实验组与对照组相比,对关节软骨细胞的增殖及胶原、蛋白多糖的合成未见明显统计学差异（P〉0．05）。结论：正常软骨组织的主要基质成分对体外培养的兔关节软骨细胞增殖、蛋白多糖和胶原的合成无明显影响。     

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。     

蚕丝蛋白/明胶多孔肝组织支架的制备及性能研究

采用冷冻干燥法制备了蚕丝蛋白/明胶多孔支架,并分别在-20℃和-70℃预冻,以观察支架的微孔结构,测量支架的孔隙率、溶胀吸水性及力学性能,研究HepG2细胞在支架中的生长增殖情况.结果表明:随预冻温度降低,支架的孔径减小且微孔分布更加均匀,孔隙率及力学性能均得到提高.细胞培养结果显示:随预冻温度降低,支架的细胞贴壁率减...     

前交叉韧带组织工程种子细胞筛选的初步研究

为组织工程方法构建前交叉韧带筛选一种理想的种子细胞。用体外分离培养兔前交叉韧带（ACL）、内侧副韧带（MCL）、跟腱（AT）、皮肤成纤维细胞（SK）,比较四种细胞的生长状态、增殖活性及Ⅰ、Ⅲ型胶原分泌量。在含体积分数10％胎牛血清的DMEM培养液中,四种细胞生长良好、细胞形态相似,但以SK细胞生长最快,AT细胞次之,MCL细胞和ACL细胞生长最慢。SK、MCL、ACL细胞均分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原,AT细胞只分泌Ⅰ型胶原。SK细胞Ⅰ型胶原染色密度较MCL、ACL、AT细胞高,SK细胞Ⅲ型胶原染色密度较MCL、ACL细胞高。说明SK细胞增殖活性高,分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原多,取材简便,是理想的前交叉韧带组织工程种子细胞。     

丝素蛋白作为生物材料的基础研究

研究丝素蛋白作为动物细胞生长基质和生物材料对于细胞生长的促进作用,探索丝素薄膜性能的进一步优化。通过细胞计数和噻唑蓝(MTT)法实验表明,丝素薄膜上猪髋动脉内皮细胞生长的密度是普通细胞培养基质上的242.01%,细胞在薄膜上的贴壁率为在普通基质上的238%。经由酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)处理后,薄膜上的细胞生长密度是未经处理薄膜上的115.98%,细胞的贴壁率为在普通细胞培养基质上的269%。因此,丝素蛋白薄膜可作为动物细胞生长基质,经aFGF处理的薄膜显示更优越的细胞亲和性。     

运动训练对静电纺丝荷载间充质干细胞修复大鼠软骨损伤的影响

[目的]研究有氧运动训练在荷载有脂肪充质干细胞(ADSCs)的纳米静电纺丝材料修复大鼠关节软骨损伤中的作用与影响.[方法]分离培养大鼠ADSCs,体外扩增,流式鉴定,荷载于聚碳酸亚丙酯/聚己内酯/左旋聚乳酸-磷酸四钙(PPC/PCL/g-TTCP)纳米静电纺丝载体上,植入到大鼠膝关节软骨缺损处.实验大鼠随机分为2组:1)正常对照组;2)运动训练组.训练组采用中等强度的水平跑台运动(12 m/min的速度,持续30 min).术后第3周开始训练,每周训练5 d,每天训练2次,训练8周后,对修复组织进行苏木素-伊红(HE)和Ⅱ型胶原等染色和组织学检查,采用Wakitani评分系统进行软骨修复评分,采用Graphpad Prism 6.01进行统计分析.[结果]PPC/PCL/g-TTCP与大鼠ADSCs具有很好的相容性,可以成功荷载和诱导成骨分化;在运动训练组的关节软骨修复评分指标中,细胞形态,基质染色强度,表面规整度,修复软骨相对厚度以及移植物与宿主整合度5项指标评分均显著优于对照组;Ⅱ型胶原和HE染色显示运动训练组软骨细胞增生明显,Ⅱ型胶原阳性细胞占比显著提高.[结论]中强度运动训练可以显著提高荷载ADSCs的纳米静电纺丝对大鼠关节软骨损伤的修复水平.     

大鼠半月板纤维软骨细胞的分离、培养与鉴定

探讨体外大鼠半月板纤维软骨细胞分离培养与鉴定的实验方法,观察不同代次间细胞的形态学特征.手术分离大鼠双膝内外侧半月板,采用胰酶和Ⅱ型胶原酶消化法提取细胞,甲苯胺蓝染色和Ⅱ型胶原免疫荧光法鉴定细胞,低糖DMEM完全培养液常规培养.结果表明,原代半月板细胞形态呈多角形,轮廓清晰,8～10d可铺满瓶底;传代后的1～3代细胞,其贴壁及增殖能力加强,生长状态良好;传至4～5代尤其是第5代之后,细胞表型不稳定,密度稀疏,形态以长梭形为主且不规则,清晰度下降,传代周期延长;细胞鉴定结果呈阳性.双酶消化和低糖DMEM完全培养液常规培养可以获得具有良好生物学特性的半月板细胞,第4代之前的半月板细胞可以为运动损伤的组织工程学研究提供种子细胞.     

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。     

Sox9基因转染诱导L6大鼠成肌细胞向软骨细胞表型分化的研究

利用脂质体转染法,将真核表达质粒pcDNA3.1-Sox9导入L6胞中.通过细胞增殖检测、细胞形态学观察、标志基因表达分析和甲苯胺蓝染色等方法分析Sox9基因转染对L6细胞增殖和向成软骨方向分化的诱导作用.结果表明,Sox9基因转染对L6细胞的增殖能力没有影响,但能明显抑制L6细胞相互融合形成肌管.和对照相比,Sox9基因转染后,细胞成肌分化标志基因Myf5的表达受到明显抑制,而成软骨分化标志基因Ⅱ型胶原（type Ⅱ collagen ,Col2a1）和蛋白聚糖（Aggrecan,Agg）的表达显著     

小鼠胎肺Ⅲ型上皮细胞的分离纯化及原代培养

用免疫黏附和差速离心法分离和纯化小鼠胎肺Ⅱ型细胞,所得细胞纯度达(90±2)%,产量为每5只小鼠胎肺收获(23.6±7)×106个细胞.原代培养的小鼠胎肺Ⅱ型细胞在12～24 h 开始贴壁,在36～48 h呈指数生长,72 h后生长减缓,4～5 d左右细胞开始变形分化.免疫荧光鉴定胎肺Ⅱ型细胞表面活性蛋白C(SP-C)染色阳性,透射电镜观察到细胞内板层小体,细胞中proSP-C蛋白在培养48 h后表达较高.体外病毒转染成功,可见强烈荧光表达.成功建立了小鼠胎肺Ⅱ型上皮细胞的培养模型.     

丝素蛋白-聚乙烯醇复合凝胶对骨组织工程支架性能的影响

组织工程骨支架材料及制备对支架性能影响至关重要。同单一聚乙烯醇凝胶相比,丝素蛋白-聚乙烯醇复合凝胶不仅可以增加支架所承受应力而且可以提高支架韧性。研究证明,使用水浴加热方法,将丝素蛋白粉末与聚乙烯醇晶粒按照1∶4混合加热,制成丝素蛋白-聚乙烯醇复合凝胶。再与羟基磷灰石充分混合,基于低温冷冻干燥技术,制备成试验试样。压缩试验测量最大压缩强度为31.2 MPa,弹性模量为11.07 MPa,最大总变形低于单一聚乙烯醇/羟基磷灰石试样,且压缩时不易发生断裂及粉碎,综合力学性能较好。电镜实验观察得到羟基磷灰石/丝素蛋白-聚乙烯醇复合材料试样孔径为15~350μm,微孔分布均匀且连通性较好。水浴加热后的丝素蛋白-聚乙烯醇(1∶4)复合凝胶与羟基磷灰石按照1.5∶1混合时,3D打印复合材料支架成形好,无丝材膨胀,孔隙明显。使用此方法制备的羟基磷灰石/丝素蛋白-聚乙烯醇复合材料,力学性能及孔径大小利于负重部位骨缺损修复及骨细胞的生长。     

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.     

成人骨髓间充质干细胞体外扩增和定向诱导分化为骨和软骨细胞的研究

体外扩增和定向诱导成人骨髓间充质干细胞(MSC)向骨细胞和软骨细胞分化.从正常成人骨髓中分离MSC,经纯化和扩增后分别用地塞米松、β-甘油磷酸钠和维生素C诱导MSC向成骨细胞分化;用无血清培养基和转化生长因子-β诱导MSC向软骨细胞分化;诱导期间用光镜检测分化情况,并通过细胞化学和免疫组化方法检测钙沉积、碱性磷酸酶、软骨细胞分泌的酸性蛋白聚糖以及Ⅰ和Ⅱ型胶原表达情况.5.5×105个成人骨髓MSC在体外扩增15代后可获得7.5×1012个细胞,扩增约1.36×107倍;在地塞米松、β-甘油磷酸钠和维生素C诱导培养的第7天,光镜下可观察到少数细胞逐渐由梭形变成多角形,碱性磷酸酶呈阳性,于培养的第21天可观察到钙沉积,Ⅰ型胶原呈阳性反应.成人MSC在无血清培养基中和TGF-β诱导下可向软骨细胞分化,阿茜蓝染色可观察到蓝染的酸性蛋白聚糖,Ⅱ型胶原呈阳性反应.因此,成人骨髓MSC在体外可定向诱导分化为骨细胞和软骨细胞.