脫細胞組織工程支架具有與原生組織相似的結(jié)構(gòu)體系和機械性能,具有良好的生物相容性、有利于細胞的粘附生長、誘導(dǎo)血管再生,且無免疫原性。而京尼平(Genipin)具有抗炎、抗血栓、抗氧化性,抑制血管及內(nèi)皮細胞炎性活化,并能有效提高生物支架機械性能、抑制炎癥并減小降解率。通過京尼平交聯(lián)脫細胞基質(zhì)能進一步改善組織工程基質(zhì)的相關(guān)性能,有助于促進組織工程更好地應(yīng)用于胸心外科臨床實踐?,F(xiàn)對京尼平在胸心外科組織工程領(lǐng)域中的研究現(xiàn)狀、展望和可能的前景進行綜述。
目的探討新型多孔活性骨水泥(porous bioactive bone cement,PBC)在體內(nèi)的生物力學(xué)特性,觀察材料降解及新骨形成情況。 方法將聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)粉末、生物玻璃粉末和殼聚糖顆粒按照不同質(zhì)量百分比(W/W,%)比例配制成3種PBC:PBCⅠ(50︰40︰10)、PBCⅡ(40︰50︰10)和PBCⅢ(30︰60︰10)。32只10月齡新西蘭大白兔,雌雄不限,體重4.0~4.5 kg;制備直徑4 mm、深10 mm的雙側(cè)股骨髁部缺損模型。動物模型隨機分為4組(n=8),分別于雙側(cè)缺損處植入單純PMMA骨水泥(A組)、PBCⅠ(B組)、PBCⅡ(C組)和PBC Ⅲ(D組)。術(shù)后觀察實驗動物一般情況,1周時行膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X線片檢查,3、6個月取標(biāo)本行生物力學(xué)測試和Van-Gieson染色組織學(xué)觀察;取未植入的對應(yīng)骨水泥行生物力學(xué)測試,作為對照。 結(jié)果實驗動物均存活至實驗完成。1周X線片檢查示各組植入骨水泥位置良好。生物力學(xué)測試示,植入前及術(shù)后3、6個月,C、D組壓縮強度和彈性模量均較A組明顯下降(P lt; 0.05);B組壓縮強度及3、6個月彈性模量較A組明顯下降(P lt; 0.05);C、D組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P gt; 0.05)。植入前及術(shù)后3個月,C、D組兩指標(biāo)均較B組明顯下降(P lt; 0.05);6個月,C組壓縮強度和D組彈性模量較B組明顯下降(P lt; 0.05)。與植入前相比,B、C、D組術(shù)后3、6個月兩指標(biāo)均顯著下降(P lt; 0.05),A組無顯著變化(P gt; 0.05)。組織學(xué)觀察示,術(shù)后3個月,A組纖維結(jié)締組織環(huán)繞在PMMA和骨組織之間;B、C、D組殼聚糖顆粒有不同程度降解,其中D組降解最明顯;6個月,A組較前無明顯變化;B、C、D組可見骨組織沿殼聚糖降解后形成的空隙向骨水泥內(nèi)部生長,C、D組骨生長優(yōu)于B組。定量分析顯示,A、B、C、D組骨組織含量百分比呈逐漸上升趨勢,且各組內(nèi)術(shù)后6個月顯著高于3個月。 結(jié)論以PMMA粉末、生物玻璃粉末和殼聚糖顆粒按照質(zhì)量百分比(W/W,%)40︰50︰10及30︰60︰10比例制備的PBC較單純PMMA骨水泥具有更好的生物相容性及生物力學(xué)特性。
目的 改進雪旺細胞(Schwann cells,SCs)原代培養(yǎng)方法,以獲得大量高純度SCs;研究豬小腸黏膜下層(small intestinal submucosa,SIS)與SCs的生物相容性;通過復(fù)合SCs,使SIS負載NGF。 方法取2~3日齡SD乳鼠雙側(cè)坐骨神經(jīng),以胰蛋白酶、Ⅱ型膠原酶分步消化,差速貼壁20 min,G418處理48 h,含2.5%FBS的H-DMEM培養(yǎng)基培養(yǎng);MTT法檢測SCs增殖情況,抗S-100免疫熒光染色檢測SCs純度。將第3代SCs和SIS復(fù)合培養(yǎng),行HE染色和掃描電鏡觀察兩者復(fù)合生長情況,復(fù)合培養(yǎng)1、2、3、4、5、7 d ELISA法檢測培養(yǎng)上清中NGF含量。復(fù)合培養(yǎng)3、5、7、10、13、15 d后反復(fù)凍融脫細胞處理,ELISA法檢測脫細胞后SIS中NGF含量。 結(jié)果純化后的SCs純度達98%以上;MTT檢測示SCs傳代后3 d進入對數(shù)生長期,7 d后進入平臺期。HE染色和掃描電鏡觀察均顯示SCs在SIS上黏附良好,細胞形態(tài)呈紡錘形,有明顯突起,分泌較多細胞外基質(zhì)。ELISA檢測發(fā)現(xiàn)SCs與SIS復(fù)合培養(yǎng)后,培養(yǎng)上清中的NGF含量隨時間延長而逐漸升高,與同時間點對照組比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P gt; 0.05)。通過與SCs復(fù)合后反復(fù)凍融脫細胞,SIS中NGF含量在培養(yǎng)10 d達峰值(414.29 ± 20.87)pg/cm2,顯著高于未復(fù)合細胞的單純SIS材料中NGF含量(4.92 ± 2.06) pg/ cm2,比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P lt; 0.05)。 結(jié)論聯(lián)合雙酶消化、差速貼壁、G418處理、低濃度酶消化和低濃度血清培養(yǎng),可在較短時間內(nèi)獲得大量高純度SCs。SCs與SIS復(fù)合生長相容性好,不影響SCs的NGF分泌。通過與SCs的復(fù)合、反復(fù)凍融脫細胞后,SIS中負載了大量NGF,有望成為良好的神經(jīng)修復(fù)材料。
目的研究表面含硅微弧氧化(micro-arc oxidation,MAO)涂層鎂合金ZK60體外與成骨細胞的生物相容性。 方法掃描電鏡觀察表面含硅MAO涂層鎂合金ZK60的表面形貌,并用能譜分析儀檢測涂層元素組成。實驗分為表面含硅MAO涂層鎂合金ZK60組(A組)、無涂層鎂合金ZK60組(B組)、醫(yī)用鈦合金組(C組)及空白對照組(D組)。取A、B、C組對應(yīng)材料按照ISO 10993-12標(biāo)準(zhǔn)(試樣表面積/浸體介質(zhì)= 1.25 cm2/mL)分別制備材料浸提液并培養(yǎng)小鼠前成骨細胞MC3T3-El,D組采用含10%FBS的α-MEM培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。倒置相差顯微鏡觀察細胞形態(tài),MTT法檢測細胞增殖活力,并檢測成骨細胞ALP表達活性。掃描電鏡觀察A、B、C組材料表面細胞黏附形態(tài),檢測涂層表面的蛋白吸附能力,采用DAPI觀察細胞早期黏附情況,鈣黃綠素/乙錠均二聚物1(calcein-AM/ethidium homodimer 1,calcein- AM/ EthD- 1)雙重染色觀察細胞生長狀態(tài)。 結(jié)果掃描電鏡下見表面含硅MAO涂層鎂合金ZK60呈粗糙、多孔表面形態(tài),涂層的主要組成元素為Mg、O和Si。材料浸提液培養(yǎng)后各組細胞輪廓清晰、形態(tài)良好,其中A組細胞伸展性更好。培養(yǎng)5 d時,MTT檢測示A組細胞增殖活力明顯高于其他組(P lt; 0.05)。掃描電鏡觀察見A、C組材料表面細胞伸展性良好,優(yōu)于B組,且A組細胞與材料表面黏附更緊密。A組材料表面蛋白吸附量為(152.7 ± 6.3)μg/mL,明顯高于B、C組的(96.3 ± 3.9)、(96.1 ± 8.7) μg/ mL(P lt; 0.05);各時間點A組細胞黏附數(shù)量均明顯高于B、C組(P lt; 0.05)。calcein-AM/EthD-1雙染觀察見A、C組材料表面細胞生長狀態(tài)優(yōu)于B組。 A、B組ALP表達分別為15.55 ± 0.29和13.75 ± 0.44,明顯高于C、D組的10.43 ± 0.79和10.73 ± 0.47(P lt; 0.05),且A組高于B組(P lt; 0.05)。 結(jié)論表面含硅MAO涂層鎂合金ZK60可促進成骨細胞增殖、黏附及分化,具有良好生物相容性,是一種較理想的鎂合金表面改性方法。
目的對軟骨組織工程支架材料的研究現(xiàn)狀進行綜述,并對其發(fā)展前景進行展望。 方法廣泛查閱近年來關(guān)節(jié)軟骨組織工程支架的相關(guān)文獻,并對多種天然生物支架材料和人工合成支架材料的相關(guān)實驗及臨床應(yīng)用效果進行分析總結(jié)。 結(jié)果軟骨組織工程支架的設(shè)計對軟骨組織損傷修復(fù)成功與否至關(guān)重要,理想的軟骨支架可以引導(dǎo)并促進新生軟骨組織的形成。目前所應(yīng)用的支架材料均有其局限性。 結(jié)論進一步深入研究軟骨組織工程支架,對未來臨床軟骨損傷的修復(fù)具有重要意義。
目的制備膠原-殼聚糖/膠原-納米羥基磷灰石(collagen-chitosan/nano-hydroxyapatite-collagen-polylactic acid,Col-CS/nHAC-PLA)仿生支架材料,檢測生物相容性,為其在骨軟骨缺損修復(fù)中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 方 法以1,4二氧六環(huán)為溶劑,按8%質(zhì)量濃度加入PLA和等量nHAC溶解,制備nHAC-PLA;用2%醋酸溶液配制濃度為2%的CS純?nèi)芤杭?%的Col純?nèi)芤海再|(zhì)量比(M/M)20∶1混合,倒入含nHAC-PLA的模具中,冷凍干燥成形制備Col-CS/nHAC-PLA仿生支架。行急性全身毒性實驗、皮內(nèi)刺激實驗、熱源實驗、溶血實驗、體外細胞毒實驗、骨植入實驗,評價其生物相容性。 結(jié)果Col-CS/nHAC-PLA仿生支架無急性全身毒性;皮內(nèi)刺激實驗示原發(fā)刺激指數(shù)為0分,為極輕微刺激;熱原實驗示3只實驗動物體溫升高均lt; 0.6℃,體溫升高總和lt; 1.3℃,符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn);溶血實驗示平均溶血率為1.38%,符合 ≤5%標(biāo)準(zhǔn)。體外細胞毒性實驗示材料浸提液不影響兔BMSCs增殖,毒性分級為Ⅰ級。骨植入實驗顯示支架材料與周邊組織相容性好。 結(jié)論Col-CS/nHAC-PLA仿生支架材料具有良好生物相容性,有望成為較理想的組織工程骨軟骨支架。
目的探討聚氨酯、硅膠、聚氯乙烯3種中心靜脈導(dǎo)管醫(yī)用生物材料對XWLC-05(Xuanwei Lung Cancer-05)細胞增殖、凋亡及細胞周期的影響,為臨床選擇中心靜脈導(dǎo)管提供依據(jù)。 方法取XWLC-05細胞系復(fù)蘇、培養(yǎng)并傳代,取第3代細胞分別與大小為1.0 cm × 1.0 cm的聚氨酯、硅膠、聚氯乙烯培養(yǎng),以不加材料培養(yǎng)作為對照。培養(yǎng)72 h時倒置顯微鏡下觀察細胞生長情況;培養(yǎng)24、48、72 h,MTT法檢測細胞增殖,采用流式細胞儀檢測細胞周期及凋亡率。 結(jié)果倒置顯微鏡下觀察示,培養(yǎng)72 h對照組細胞生長良好,聚氨酯組與硅膠組細胞生長情況與對照組相似;聚氯乙烯組細胞數(shù)量減少,壞死、溶解,殘留貼壁細胞形態(tài)畸形,透光度降低。MTT法檢測3種材料與細胞共培養(yǎng)24、48 h,細胞增殖、細胞周期及凋亡率與對照組比較,差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P gt; 0.05)。72 h時與對照組比較,各實驗組材料均顯著抑制細胞增殖(P lt; 0.05),其中聚氯乙烯組較硅膠組及聚氨酯組明顯(P lt; 0.05),硅膠組及聚氨酯組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P gt; 0.05);各實驗組材料均顯著影響細胞凋亡率和細胞周期,其中聚氯乙烯組顯著,硅膠組次之,聚氨酯組最小,組間比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P lt; 0.05)。 結(jié)論聚氯乙烯顯著影響XWLC-05細胞的增殖、凋亡及細胞周期;與聚氯乙烯、硅膠相比,聚氨酯材料具有較好生物相容性。
目的 總結(jié)應(yīng)用人工補片胸壁重建治療胸壁巨大缺損的療效。 方法 2002 年1 月- 2008 年10 月,收治14 例胸壁腫瘤患者。男10 例,女4 例;年齡28 ~ 67 歲,平均45 歲。原發(fā)性腫瘤11 例,轉(zhuǎn)移性腫瘤3 例。腫瘤位于前胸壁5 例,后胸壁3 例,側(cè)胸壁6 例。病程20 ~ 270 d?;颊呔袛U大根治切除術(shù),切除2 ~ 5 根肋骨,胸壁缺損范圍9 cm × 7 cm ~ 17 cm × 12 cm,采用單層或雙層Marlex 網(wǎng)片結(jié)合自體肌肉瓣覆蓋重建胸壁。 結(jié)果 患者均順利完成手術(shù)。術(shù)后切口均Ⅰ期愈合。胸壁無明顯反常呼吸。14 例均獲隨訪,隨訪時間13 ~ 26 個月,平均21 個月。隨訪期間未出現(xiàn)與材料有關(guān)的宿主反應(yīng)?;颊咝乇跓o明顯畸形,外觀良好,呼吸運動時胸壁重建處無不適。1 例因腫瘤復(fù)發(fā)伴肝臟轉(zhuǎn)移死亡。 結(jié)論 人工補片胸壁重建治療胸壁巨大缺損安全、有效。
目的 對鎳鈦(NiTi)記憶合金植入物進行表面修飾是屏蔽Ni 離子釋放的有效方法,鈦鈮(TiNb)合金作為涂層材料不會影響NiTi 的超彈性和記憶效應(yīng)。對TiNb 涂層的NiTi 記憶合金植入體植入骨組織后的骨組織生物相容性進行評價,為臨床應(yīng)用提供實驗依據(jù)。 方法 對直徑4 mm、長12 mm 的NiTi 記憶合金圓柱體采用磁控濺射技術(shù)分別進行Ti 涂層和TiNb 涂層,另一組僅表面拋光清洗不進行涂層。取成年雜種犬15 只,體重(15 ± 2)kg,隨機分為3 組,每組5 只,分別為NiTi 組、Ti 涂層組和TiNb 涂層組。制備犬雙側(cè)股骨干假體植入模型,垂直股骨外側(cè)皮質(zhì)分別植入NiTi 無涂層、Ti 涂層和TiNb 涂層記憶合金圓柱體,每只犬植入10 枚,間距1.0 ~ 1.5 cm。術(shù)后12 個月處死動物取材,X 線片觀察植入體植入方向,未與股骨皮質(zhì)垂直的植入體標(biāo)本作為無效標(biāo)本放棄,其余有效標(biāo)本一部分(NiTi 組、Ti 涂層組和TiNb 涂層組標(biāo)本數(shù)分別為12、10 和14 枚)進行生物力學(xué)推出實驗,計算最大剪切強度;另一部分(NiTi 組、Ti 涂層組和TiNb 涂層組標(biāo)本數(shù)分別為8、5 和10 枚)行不脫鈣切片用于組織學(xué)觀察和計算骨性結(jié)合率。 結(jié)果 Ti 涂層組和TiNb 涂層組的剪切強度分別為(95.10 ± 10.03)、(91.20 ± 15.42)MPa,明顯高于NiTi 組的(71.60 ± 14.24)MPa(P lt; 0.01); 2 個涂層組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P gt; 0.05)。Giemsa 染色示3 組植入體周圍均未見明顯巨噬細胞和中性粒細胞浸潤,偶爾可見少量淋巴細胞。NiTi 組、Ti 涂層組和TiNb 涂層組的骨性結(jié)合率分別為21.30% ± 0.23%、32.50% ± 0.31%和38.60% ± 0.58%,3 組間比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P lt; 0.01)。 結(jié)論 各植入體和骨組織均具有良好的生物相容性;Ti 涂層和TiNb 涂層的骨生物相容性相近,但從骨性結(jié)合率結(jié)果分析,TiNb 涂層的骨組織生物相容性更佳。
目的 研究脫細胞血管基質(zhì)快速高效的制備方法并對其進行生物相容性評價,為組織工程血管的研究尋找合適的支架材料。 方法 取20 根長50 mm 新鮮山羊頸動脈經(jīng)—80℃冷凍、37℃水浴復(fù)溫,反復(fù)凍融3 次,在506 MPa、4℃條件下超高壓處理20 min,0.125%SDS 中37℃振搖(100 r/min)12 h,徹底去除細胞后,行HE 染色、Masson染色、掃描電鏡觀察及生物力學(xué)測定研究其組織結(jié)構(gòu)的變化;Hoechst33258 熒光染色和細胞DNA 殘留量分析評價脫細胞效果;通過接觸細胞毒性實驗、MTT 活性測試及皮下埋植實驗對制備的脫細胞血管基質(zhì)進行生物相容性分析。皮下埋植實驗取清潔級SD 大鼠10 只,體重200 ~ 230 g,分為2 組(n=5),實驗組于大鼠背部皮下埋植結(jié)合物理化學(xué)方法處理的脫細胞血管基質(zhì),對照組埋植單純物理方法處理的脫細胞血管基質(zhì),分別于術(shù)后1、2、3、4、8 周取出行HE 染色觀察。 結(jié) 果 HE 染色及Masson 染色顯示脫細胞血管基質(zhì)無細胞成分殘留,保持較完整的膠原成分;掃描電鏡觀察血管表面以膠原為主,適合細胞黏附;Hoechst33258 熒光染色脫細胞血管基質(zhì)材料未見明顯陽性核染色;苯酚- 氯仿提取脫細胞血管基質(zhì)殘留DNA 含量,電泳檢測分析顯示其中DNA 含量較正常血管顯著降低;生物力學(xué)檢測示脫細胞血管基質(zhì)最大荷載時的應(yīng)力及應(yīng)變與正常血管比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義,保持了正常血管的力學(xué)特征;接觸細胞毒性實驗與MTT 法測定示脫細胞血管基質(zhì)與細胞有良好的黏附性,細胞毒性為0 ~ 1 級;實驗組皮下埋植術(shù)后8 周材料周圍基本未見炎性細胞,對照組仍有明顯淋巴細胞浸潤。 結(jié)論 經(jīng)反復(fù)凍融、超高壓及小劑量SDS 處理的脫細胞血管基質(zhì)是一種構(gòu)建組織工程血管的理想支架材料。