目的綜述計算流體力學(computational fluid dynamics,CFD)在組織工程中的應用進展。方法廣泛查閱 CFD 應用于組織工程的相關文獻,主要對 CFD 用于生物反應器設計改良或優(yōu)化、模擬體外組織再生過程中的流體動力學和細胞生長動力學等方面進行綜述。結果CFD 的模擬預測能力可為生物反應器的設計優(yōu)化和體外組織工程組織培養(yǎng)提供重要的指導作用,且結合實驗研究能進一步提高模型預測結果的準確性。結論CFD 作為新興和有效的研究工具,已在組織工程中展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢并取得顯著進展,但更全面、準確地模擬組織再生全過程仍需進一步研究。
目的 組織工程皮膚已逐漸應用于臨床,但其免疫原性仍存在爭議。通過重度聯(lián)合免疫缺陷(severe combined immunodeficiency,SCID)小鼠重建人免疫系統(tǒng),觀察移植的組織工程皮膚的免疫排斥情況。 方法 按朱堂友等的方法體外構建組織工程皮膚和無細胞真皮基質。取雄性4 ~ 6 周齡SCID 小鼠20 只,體重16 ~ 17 g,隨機分為4 組(n=5)。A、B、C 組于小鼠側腹部切除1 cm × 1 cm 大小全層皮膚后,A 組移植組織工程皮膚,B 組移植自愿捐贈的人包皮,C 組將無細胞真皮基質埋植皮下;D 組為正常對照,不作處理。移植術后2 周A、B、C 組取材行HE 染色,觀察各移植材料存活情況。并于各組小鼠腹腔注射3 × 107 個人脾淋巴細胞,4 周內定期行大體、組織學、免疫組織化學、人IgG 免疫熒光染色,觀察是否發(fā)生免疫排斥反應。 結果 HE 染色示A 組組織工程皮膚具有真、表皮雙層結構,類似人正常皮膚組織;B 組人包皮仍保持人皮膚的正常組織結構;C 組無細胞真皮基質位于原位,無明顯被降解跡象。植入人脾淋巴細胞后,A、C、D 組HE 染色未見明顯炎性細胞浸潤;同時間點B 組炎性細胞浸潤程度均明顯高于其他3 組,比較差異有統(tǒng)計學意義(P lt; 0.05)。A 組植入人脾淋巴細胞2 周后表皮全層細胞抗人角蛋白14 單克隆抗體(monoclonal anti-body,mAb)染色陽性,抗人Ⅳ型膠原mAb 染色陽性;A、C、D 組抗人CD3、CD4、CD8 mAb 染色均未見陽性細胞;B 組2 周后真皮、皮下組織中大量抗人CD3、CD4 和CD8 mAb 染色陽性細胞。A、C、D 組于植入人脾淋巴細胞后人IgG 免疫熒光染色均未見陽性結果;B 組3 周后真皮深部大血管管壁人IgG mAb 免疫熒光染色陽性。 結論 組織工程皮膚免疫原性較弱,植入SCID 小鼠后未見明顯的免疫排斥反應。
研究肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor,HGF)對培養(yǎng)的人外泌汗腺上皮細胞(human eccrine sweat gland epithelial cells,hESGc)的促增殖作用,以及細胞內磷酸化細胞外信號調節(jié)激酶(phosphorylated extracellular signal-regulated kinase 1/2,p-ERK1/2)蛋白的表達。 方法 在無血清角質形成細胞培養(yǎng)基(keratinocyte serum free medium,KSFM)中培養(yǎng)hESGc,取第1 代細胞進行實驗。免疫組織化學染色檢測C-met 表達。MTT 法檢測HGF 對hESGc 的促增殖作用,實驗分為3 組:空白組、對照組和實驗組??瞻捉M僅含200 μL KSFM;對照組于96 孔板以2 × 103 個/ 孔接種hESGc,并加入200 μL KSFM;實驗組于96 孔板以2 × 103 個/ 孔接種hESGc 并加入200 μLKSFM 后,再分別加入不同濃度(2、20、40、80 ng/mL)HGF。實驗組于加入各濃度HGF 前以及加入后2、4 d,觀察細胞增殖情況。實驗組于加入40 ng/mL HGF 后即刻,5、30、90 和120 min,采用Western blot 方法檢測細胞內p-ERK1/2表達規(guī)律。 結 果 hESGc 抗-C-met 免疫組織化學染色胞漿可見陽性染色,細胞核染色為藍色。MTT 法檢測示40、80 ng/ mLHGF 對hESGc 具有顯著促增殖作用(P lt; 0.05)。在含40 ng/mL HGF 的KSFM中培養(yǎng)2 d,吸光度(A)值為0.239 3 ±0.070 9,增殖率為74.2%,對照組A 值為0.137 4 ± 0.029 0;培養(yǎng)4 d,40 ng/mL HGF 實驗組A 值為0.287 8 ± 0.074 3,增殖率為74.8%,對照組A 值為0.164 6 ± 0.035 0,兩組比較差異均有統(tǒng)計學意義(P lt; 0.05)。在含80 ng/mL HGF 的KSFM中培養(yǎng)2 d,A 值為0.212 3 ± 0.059 2,增殖率為54.5%;培養(yǎng)4 d,80 ng/mL HGF 實驗組A 值為0.231 0 ± 0.056 7,增殖率為40.3%;與對照組比較差異均有統(tǒng)計學意義(P lt; 0.05)。p-ERK1/2 在40 ng/mL HGF 刺激5 min 后表達達高峰,相對積分吸光度值(relative integral absorbance,RIA)為0.593 2 ± 0.192 2,較刺激后即刻增加8.1 倍(P lt; 0.01);刺激30、90 及120 min 后RIA 與刺激后即刻比較,差異無統(tǒng)計學意義(Pgt; 0.05) 結論 HGF 可促進hESGc 增殖,并能引起ERK1/2蛋白磷酸化。
目的 探討人表皮細胞與聚碳酸脂膜構建組織工程表皮模型的方法,建立可用于皮膚刺激試驗的組織工程表皮模型。 方法 應用組織工程方法,以聚碳酸脂膜為支架,以人皮膚角質形成細胞為細胞來源,構建組織工程表皮模型。氣液面培養(yǎng)13 d,通過HE 染色、角蛋白10(keratin 10,K10)和K13 抗體、K14 抗體、層粘連蛋白抗體、角化細胞交聯(lián)外膜蛋白抗體、中間絲相關蛋白抗體免疫熒光染色、透射電鏡觀察組織工程表皮模型組織結構。采用快速滲透試驗方法,SDS 分別作用于培養(yǎng)基中添加脂質物(實驗組)和未添加脂質物(對照組)的組織工程表皮模型18 h,測定組織活性減小50% 所需化學物質的濃度(half maximal inhibitory concentration of a substance,IC50)值。 結果 HE 染色、免疫熒光染色及透射電鏡觀察顯示,構建的組織工程表皮模型分化良好,具有與正常表皮相似的結構:基底膜、棘層、顆粒層和角化層。實驗組和對照組組織工程表皮模型的IC50 值分別為0.183%(6.00 mmol/L)和0.072%(2.36 mmol/L)。 結 論 在聚碳酸酯膜上構建的組織工程表皮模型具有與正常表皮相似的組織結構,并且具有一定的屏障功能。
目的 探索體外構建人外泌汗腺樣結構的方法。 方法 取自愿捐獻的正常腋部全層皮膚,分離培養(yǎng)汗腺腺上皮細胞,倒置相差顯微鏡下觀察。將汗腺腺上皮細胞以2 × 105 個/cm2 密度接種至Matrigel 凝膠下(A 組)、凝膠上(B 組)、凝膠中(C 組),進行三維立體培養(yǎng),激光掃描共聚焦顯微鏡、HE 染色及免疫組織化學染色觀察有無汗腺樣結構形成。 結果 原代汗腺分泌部上皮細胞接種后24 h 可見細胞貼壁,貼壁細胞呈梭形,2 ~ 3 d 后細胞呈多克隆麥粒樣生長,14 d 后細胞融合呈鋪路石樣生長,融合后的汗腺腺上皮細胞呈扁平多角形,中間有較大圓形核;第1 代細胞形態(tài)與原代極為相似;第2 代細胞形態(tài)不規(guī)則,多數(shù)伸出長偽足;第3 代細胞多呈星形狀,細胞體積大,與鄰近細胞相互融合。A 組汗腺腺上皮細胞三維立體培養(yǎng)11 d 形成管腔結構;B 組汗腺腺上皮細胞立體培養(yǎng)8 h,細胞胞漿伸長呈絲狀,與鄰近細胞相連呈管腔或半管腔形,但細胞增殖不明顯;C 組汗腺腺上皮細胞三維立體培養(yǎng)2 ~ 3 d,細胞分裂增生,增生細胞彼此緊密排列成管腔結構,中間可見明顯腔隙,隨新生細胞增多,管腔結構逐漸演變?yōu)椴灰?guī)則球形結構。激光掃描共聚焦顯微鏡觀察示C 組形成球形結構,細胞團中央有管腔結構;球形結構HE 染色示為管腔結構,免疫組織化學染色示角蛋白18、癌胚抗原表達陽性,與汗腺分泌部管狀結構極為相似。 結論 汗腺腺上皮細胞在Matrigel 凝膠中三維立體培養(yǎng)可形成汗腺樣結構。