脱细胞角膜基质制备方法研究进展

脱细胞角膜基质作为组织工程角膜的研究新热点,不仅保持了天然角膜的结构特征和力学性能,且含有人工合成支架所不具备的细胞生长因子等,为种子细胞生长提供了理想的环境,同时也去除了组织中可能引发免疫排斥反应的细胞成分。本文对最近几年异种脱细胞角膜基质的制备方法进行综述,并指出了各种方法的优缺点。     

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。     

脱细胞猪皮基质材料的体内外降解研究

细胞外基质(ECM)作为一种特殊的天然生物衍生材料,为细胞提供了生物物理机械性支持,并且可为组织的再生提供良好的微环境.通过使用Ⅰ型胶原酶以及植入动物实验对脱细胞猪皮基质材料进行体内外降解研究,分析脱细胞猪皮基质材料的降解规律以及力学性能.结果显示:脱细胞猪皮基质材料在Ⅰ型胶原酶中20 h降解率为(78±2.7)%,拉伸强度为789±14 kPa;24 h降解率为(92±2.3)%,样品已碎裂成小块儿;28 h样品已基本降解完全.植入动物实验显示样品植入24周后可完全降解,表明猪皮细胞外基质具有良好的可降解性能,为其可控性降解研究提供相关依据.     

3D打印器官源脱细胞外基质血管支持补片重建腹壁的组织工程方法

以脱细胞真皮基质(acellular dermal matrix, ADM)和聚乳酸(polylactic acid, PLA)为材料制备3D打印血管支撑补片(又称支架),用于动物模型腹壁缺损的修复.优化了3D打印可植入补片的设计和实验工艺条件.对制备的3D打印补片的机械强度、表面形态、细胞毒性和生物相容性进行了测试,并与猪小肠黏膜下层(porcine small intestinal submucosa,PSIS)补片和PLA补片进行了比较.结果表明, 3D打印补片的缝合载荷、抗拉强度、亲水性和降解率均显著高于PSIS补片和PLA补片.同时,对3D打印补片的细胞相容性进行体外评价,结果表明细胞活力好且无毒.以大鼠作为动物模型,对3D打印补片的生物相容性和腹壁重建效果进行体内评价.结果表明,缺损区域修复良好,无明显感染、血清肿、血肿等情况发生.综上,证明了所制备的3D打印ADM-PLA-ADM补片比PSIS补片和PLA补片具有更好的组织再生性能, 3D打印补片可实现腹壁缺损的无张力闭合.因此, 3D打印ADM-PLA-ADM补片有望应用于腹壁重建.     

兔骨髓间充质干细胞复合脱细胞牛松质骨体外相容性研究

探讨脱细胞牛松质骨（Acellular Bovince Cancellous Bone，ABcB）生物衍生材料与骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）的生物相容性，为组织工程方法修复骨缺损提供依据。将兔骨髓间充质干细胞与ABCB复合并体外培养，然后进行形态学、细胞增殖、蛋白质含量测定。骨髓间充质干细胞能够贴附在ABCB孔隙内生长，细胞生长及蛋白合成功能不受ABCB的影响。ABCB生物相容性良好，可作为组织工程的支架材料应用于骨缺损的修复；BMSCs可以作为骨组织工程种子细胞。     

猪血管脱细胞细胞外基质制备的初步探讨

采用高渗、低渗溶液,结合去污剂—酶联合处理猪腹主动脉,进行组织学检查,从而制备血管脱细胞细胞外基质。结果表明:经该法处理的猪血管细胞全部脱除,细胞外基质保持完好,未见胶原纤维、弹性纤维有断裂现象。作者认为,高渗、低渗溶液结合去污剂—酶联合处理,是制备血管脱细胞细胞外基质理想的方法。     

适用于不同尺寸血管的脱细胞方法研究

将胰酶消化与反复冻融相结合,旨在建立一种适用于各种类型血管的通用脱细胞方法,如隐静脉、颈动脉和主动脉。隐静脉、颈动脉和主动脉经胰酶消化和反复冻融脱细胞处理后,采用苏木精—伊红染色、Masson三色染色及弹性纤维染色来定性评价脱细胞效果和细胞外基质的保存效果,采用Image-Pro-Plus 5.1图像处理软件作进一步定量评价;扫描电子显微镜观察胞外基质的完整性。结果显示,组织染色及定量分析表明此胰酶消化与反复冻融相结合的方法完全脱除了隐静脉、颈动脉和主动脉得细胞,细胞外介质结构保存良好且完整。扫描电子显微镜观察亦表明细胞外基质保存良好,且基质纤维致密规整。表明胰酶消化与反复冻融相结合的脱细胞方法是一种很有前景的制备各种不同类型血管支架的方法。     

骨髓间充质细胞联合细胞外基质成血管能力的研究

选用8周龄的雄性SD大鼠,处死后分离骨髓单个核细胞,用DMEM培养基和细胞外基质进行培养,观察细胞集落.选用8周龄雌性SD大鼠,结扎一侧股动脉引起下肢缺血,随机分为4组,A组进行细胞外基质联合细胞移植;B组进行单纯的细胞移植;C组进行细胞外基质移植;D组进行生理盐水注射;2周后测定大鼠下肢活动能力、小血管数目、Y染色体SRY基因量评估细胞外基质和细胞联合移植的效果.在细胞外基质中培养得到的细胞集落形态学上呈血岛样外观,而在普通DMEM培养基中得到的细胞集落呈铺路石样外观.进行细胞移植的动物中,A组大鼠跛行距离最长(P<0.05);小血管密度最高(P<0.05);Y染色体SRY的DNA量最高(P<0.05).     

脱钙人牙基质复合胶原骨修复材料的制备与性能研究

本研究探讨脱钙人牙基质(Decalcification Tooth Matrices DTM)复合胶原材料作为骨修复材料的可行性.采用冻干后高温交联的方法制备脱钙人牙基质复合胶原材料;利用扫描电镜、X射线衍射、红外(IR)分析及电子能谱(EDS)分析材料表征;通过成骨细胞MCT3T-E1与材料混合培养分析材料的生物相容性及诱导骨细胞生长活性.结果显示材料分布均匀,形成多孔疏松的支架,其主要成分为羟基磷灰石晶体,材料不影响成骨细胞的分裂,且对细胞增殖有明显促进作用.研究表明脱钙人牙基质复合胶原材料具有骨修复材料的结构特点,且具有良好的细胞相容性及诱导成骨细胞增殖活性.     

丙三醇缩水甘油醚交联脱细胞猪真皮基质的条件优化

运用正交设计法研究了丙三醇缩水甘油醚(glyceml polyglycidyl ether,GPE)交联脱细胞猪真皮基质材料(porcine acellular dermal matrix,pADM)的基本性能.考察了温度、pH值、用量和反应时间对改性材料(GPE-pADM)收缩温度的影响,并对优化条件下改性后的材料进行了性能表征.实验结果表明:温度为37℃,pH值10.5,反应时间72 h,GPE用量20%,催化剂为三乙醇胺改性条件为最佳.GPE交联后材料的收缩温度明显升高,自由氨基含量降低,抗张强度和断裂伸长率降低,接触角显著降低,亲水性明显增强.扫描电镜结果表明,交联对材料孔隙结构未产生明显影响.     

硫酸钙富血小板血浆活性人工骨的制备及其理化性能研究

探讨了硫酸钙/富血小板血浆人工骨的制备及其理化性能。以100g/α-半水硫酸钙和富血小板血浆24mL(标准稠度)制备复合人工骨。经扫描电镜观察、X线晶体衍射分析、生物力学测试及体外降解实验,研究复合人工骨的组成结构、力学性能及降解特点。硫酸钙/富血小板血浆人工骨以5～10μm柱状晶体为主要骨架,其间布满直径约1μm的小片状或短柱状结晶,分布均匀,晶体间结合紧密。复合人工骨的抗压强度为38.5MPa。100%体外降解时间为41d。结果表明,硫酸钙/富血小板血浆人工骨可用作骨移植替代材料。     

骨组织工程支架渐变孔洞的设计

根据自然骨组织的微观结构特点,建立了一种圆柱状骨支架模型,它由圆环骨板、变截面圆杆和变截面孔洞组成.其中变截面圆杆将圆环骨板连接起来,变截面孔洞使骨板连通.通过胞元力学模型分析得出,胞元旋转角度呈0°排列较好;当圆杆和孔的直径减少和数量相应增加时,胞元的最大等效应力相应减小.     

松质骨粘弹性的数值分析

引入基于连续介质力学框架基础之上的现代两相多孔介质模型来描述松质骨的力学行为,对松质骨在给定恒应力和变形下的蠕变和应力松驰等与时间相关的是性行为进行了研究,彩和Laplace变换技术,得到了松质骨蠕变和应力松驰的解析结果,研究表明,由于松质骨中流体组分的扩散和流动,松质骨呈现着一种强烈的表观粘弹性行为以能量耗散性质。     

松质骨拉伸破坏细观分析

在对松质骨力学性能实验及拉伸扫描电镜观察实验的基础上,从细观的角度探讨松质骨的变和破坏现象。在此基础上,运用细观力学模型对松质骨压缩及拉伸的力学行为进行了分析,得出了弹性模量与相对密度的关系,与实验结果基本吻合。     

松质骨孔隙率的二维光电检测

采用二维光电检测方法研究松质骨孔隙率沿不同方向的分布规律。新鲜猪胫骨后肢松质骨制备成36张切片并均分成两组：一组为沿胫骨轴向的横切切片，另一组为垂真于胫骨轴向的纵切切片。经光镜观察和图像分析，计算出每张松质骨切片表面的总面积、骨基质的面积、孔隙的面积及该松质骨切片的孔隙率。测试结果表明：松质骨孔隙率在轴向沿靠近密质骨的方向逐渐减小，在垂直于胫骨轴向方向基本不变；松质骨可看作是横观各向同性材料；如果切片数据足够多，采用二维光电检测方法，能较为准确地测试出松质骨孔隙率沿不同方向的分布规律。     

无细胞猪真皮的生物相容性评价

采用猪皮制备的无细胞真皮基质,在基质上接种血管内皮细胞(VEC),鼠成纤维细胞(3T3),在细胞水平检测其生物相容性.采用MTT法检测VEC、3T3在基质上增殖活力;将复合培养1周的VEC-真皮复合物作组织切片,光镜下观察细胞生长状况.结果发现VEC在无细胞猪真皮基质上增殖迅速,并已经形成单层细胞膜片,某些局部区域已形成2～3层细胞膜片.结果说明采用的无细胞猪真皮基质具有良好的生物相容性,该材料可能有广泛的应用前景.     

人胫骨端松质骨撞击动力响应数值分析

基于对松质骨结构特征的观察,应用建立在连续介质力学框架内的混合物理论基础上的两相多孔介质模型来描述人体胫骨端松质骨在撞击载荷作用下,固体骨质的应力场、变形场与孔间骨髓压力分布随时间变化的规律,研究流固之间的耦合关系。考虑固体骨质为各向同性线弹性介质,流体为理想流体,结合相应的初、边值条件,建立了描述松质骨撞击动力问题的一组完整的控制方程。然后,采用Galerkin加权残值法,通过在连续方程中引入压力ρ与罚参数β之比项,消去控制方程中的压力项,导出了松质骨在撞击载荷作用下的动力响应的罚有限元公式。用编制的有限元程序计算了松质骨平面问题的撞击动力响应。结果表明：由于松质骨中液体组分的扩散和流动,引起固体骨质和液态骨髓间的相互作用,使得松质骨呈现着一种强烈的表观粘弹性行为以及能量耗散性质.