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.     

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。     

胶原基骨组织工程支架材料实现人体组织的修复和替代

由中国医学科学院生物医学工程研究所承担的“胶原基骨组织工程支架材料的研究”项目通过了天津市科委组织的科技成果鉴定，达到同类项目的国际先进水平。     

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.     

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。     

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。     

可降解高分子材料在心血管领域的研究与展望

细胞外基质材料的研究是组织工程中一个十分重要的环节 ,因此较系统地介绍了用于组织工程中的几种生物可降解高分子支架材料和三维多孔可降解组织工程支架材料的制备技术及发展 ,并指出了各自的优缺点 .同时结合这些材料综述了血管组织工程和心脏瓣膜组织工程的研究现状 ,以及对未来研究的展望     

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。     

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.     

气体发泡PLA/PS共混高聚物制备组织工程支架研究

相互联通的三维可控孔隙结构是组织工程支架材料设计的关键.介绍了一种通过气体物理发泡工艺制备多孔生物支架材料的方法,研究了对不可共混的双相高分子材料聚乳酸与聚苯乙烯进行可控发泡的设计,发泡后经溶蚀工艺处理得到相互联通的孔隙结构.成骨细胞种植实验结果显示,细胞在支架中生长情况良好,经2周培养初步表现出在三维空间蔓延传递生长的特征,表明此方法为制备三维可控多孔类组织工程支架材料提供了一种有效设计途径.     

基于活塞挤出的组织工程支架低温沉积制造工艺

快速成形(RP)工艺可实现个性化制造和可控的材料、结构组成,因此在组织工程中得到广泛应用。该文设计开发基于活塞挤出的材料喷头,对挤出工艺进行探讨与研究,提出采用压力自释放方案解决其流涎问题,并将其应用于低温沉积制造(LDM)工艺。实验表明,基于活塞挤出的LDM工艺可以成形组织工程支架,并且具有广泛的材料适应性,可成形多种生物材料,尤其可成形其他RP工艺难于成形的胶原材料。     

纳米二氧化钛在组织工程应用中的研究进展

作为种子细胞的干细胞及作为支架材料的纳米二氧化钛是组织工程中的两个关键要素.近年来对纳米二氧化钛的结构研究充分证明其具有良好的生物相容性,并且其对干细胞增殖、分化有着重要的影响.因此纳米二氧化钛在组织工程上有着巨大的应用价值和前景.本文将从纳米二氧化钛的制作方法、特点及其在组织工程方面的应用进行综述.     

聚乙烯醇-透明质酸-胶原组织工程支架研究

以聚乙烯醇(PVA)、透明质酸(HA)和胶原蛋白(Col)为组分,构建组织工程三维多孔支架.将聚乙烯醇分别与不同质量的胶原和透明质酸复合,测定复合材料的含水率和膨胀率.扫描电镜观察材料横截面的表面形态.结果是不同分子质量的PVA与不同配比的Col和HA复合,得到的复合支架材料含水率为57.97%～81.26%,膨胀率为150.00%～459.20%.不同配比的复合支架材料具有不同的内部孔洞结构.结果表明,PVA-HA-Col复合支架材料具有较高的含水率和膨胀率,内部孔洞网络丰富,可作为组织工程支架材料.     

小直径纺织基人造血管的工程设计

首先介绍了纺织基小直径人造血管的工程设计中材料的选择。然后在介绍对小直径人造血管的性能要求基础上总结了纺织结构设计的发展方向。最后介绍了血管组织工程的发展，简单介绍了所用纺织基支架的材料选择和加工方法。     

角膜组织工程支架壳聚糖-胶原复合膜的性能

制备了壳聚糖-胶原角膜组织工程支架,考察了复合膜支架的光学性能、力学强度、结晶性、吸水率、亲水性、微观形貌及细胞亲和性,发现支架内胶原与壳聚糖两种分子间存在较强的相互作用,且具有良好的相容性,支架表面平滑均一,内部呈现层状有序结构．壳聚糖-胶原复合膜具有优异的透光率和适宜的湿态力学强度．细胞培养实验中,人角膜缘上皮细胞能在支架上较好地粘附和增殖分化,显示复合膜支架具有良好的细胞亲和性．结果表明壳聚糖-胶原复合膜有望成为一种性能良好的角膜组织工程支架．     

纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料降解特性

现有支架材料的降解速率与骨细胞生长、繁殖速率不匹配,在降解过程中支架材料的强度、刚度衰减速率与成骨速率不匹配,支架材料在体内降解的酸性副产物会引起炎症反应.为克服以上困难,采用溶媒浇铸、颗粒滤取与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料;选用生理盐水作为模拟体液进行降解实验,测试该支架复合材料的降解性能,用扫描电子显微镜对其在不同降解时期的微观结构进行观察.结果表明:纳米HAP/CPP/PLLA支架复合材料在降解过程中具有三维、连通、微孔网状结构,并具有良好的降解性能和生物相容性,是比较理想的骨组织工程支架材料.     

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.     

磷酸钙与胶原双相多级仿生骨组织工程支架研究

磷酸钙与胶原是天然骨组织的重要组成成分,介绍了一种仿生设计磷酸钙与胶原双相复合的多级仿生骨组织支架.采用双氧水发泡技术精确定制磷酸钙支架孔结构,结合真空灌注胶原以及仿生矿化技术,构建磷酸钙,胶原双相多级仿生骨组织支架,材料的孔结构及化学组分可实现定制设计.通过对支架材料测试表征,结果显示,这种无机/有机/无机多级仿生支架材有良好的力学性能.材料的体外细胞实验结果证实,这种多级仿生支架材料具有良好的生物相容性.     

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.     

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.