组织工程血管材料 tissue-engineered vascular materials 栏目所有文章列表

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    体外构建Stanford A型主动脉夹层3D三维动态模拟图及个体化组织工程血管
    程明光, 张超宇, 庄康乐, 阮 鹏, 左 逸, 周正春, 孔 祥, 葛建军, 程光存
    中国组织工程研究    2023, 27 (3): 335-338.   DOI: 10.12307/2023.021
    摘要994)      PDF (933KB)(38)   

    文题释义:
    个体化组织工程血管:针对个体化患者通过利用生物可降解材料来制备、重建和再生的血管替代材料。
    三维动态图:通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模对血管状态进行分析、体外重建。

    背景:Stanford A型主动脉夹层手术难度大、复杂程度高,需要在深低温停循环下行升主动脉全弓置换+降主动脉支架置入手术,对术者的操作要求很高。
    目的:探讨在体外构建Stanford A型主动脉夹层3D三维动态模拟图及个体化组织工程化血管制备的可行性,为未来为临床医师提供模拟手术过程。
    方法:选择2020年1月至2021年7月中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院)收治的Stanford A型主动脉夹层患者17例,将患者CT影像数据导入到医学图像处理软件,重建出Stanford A型主动脉夹层的主动脉血管及其分支模拟图。对重建出的主动脉血管模型制作出夹层的3D三维动态模拟图,制定个体化组织工程化血管,同时测量主动脉夹层模型与CT血管造影在不同位置的血管内径。
    结果与结论:①精确制定出夹层的3D三维动态模拟图和模型,可以制备出个体化的组织工程化血管,满足临床人工血管材料需要;②在窦管交界水平主动脉、头臂干水平主动脉、左锁骨下动脉水平主动脉、头臂干、左颈总动脉、左锁骨下动脉部位,Stanford A型主动脉夹层3D三维动态模型的血管内径值与CT血管造影血管造影检测结果比较差异均无显著性意义(P > 0.05);③结果提示,在体外可构建Stanford A型主动脉夹层3D三维动态模拟图及精确打印出Stanford A型主动脉夹层复杂的解剖结构,可以精确制备个体化组织工程化血管。

    https://orcid.org/0000-0002-9347-8091 (程明光)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    脂肪血管基质成分复合骨软骨一体化支架的体外评价
    陈 磊, 郑 蕊, 杰永生, 綦 惠, 孙 磊, 舒 雄
    中国组织工程研究    2021, 25 (22): 3487-3492.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.3230
    摘要443)      PDF (1290KB)(110)   

    文题释义:
    脂肪来源的血管基质成分:指脂肪组织去除成熟脂肪细胞后所获得的具有干细胞特性的基质细胞,是一组混合细胞群体。基质血管组分包括脂肪前体细胞、间充质干细胞、造血干(祖)细胞、内皮祖细胞、淋巴细胞(包括调节性T细胞)和巨噬细胞等。  
    骨软骨一体化支架:基于骨软骨界面处的天然分层组织结构、矿物质分布、结构-功能关系,采用真皮细胞外基质和磷酸三钙颗粒开发新型含有稳定界面的双相层状支架,充分模拟骨软骨界面组织的特性。

    背景:大量的动物和临床实验已证实,脂肪来源的血管基质成分局部移植可促进关节软骨修复。
    目的:探讨脱细胞真皮基质/生物矿化胶原一体化骨软骨支架复合脂肪来源血管基质成分构建组织工程软骨的可行性。
    方法:无菌条件下取出雌兔双侧腹股沟脂肪垫,利用酶消法获得血管基质组分,采用流式细胞仪检测其表面特异性蛋白,观察其成脂、成骨与成软骨分化能力。将脂肪来源血管基质成分(实验组)、含转化生长因子β3的脂肪间充质干细胞(软骨诱导组)、含体积分数10%胎牛血清的脂肪间充质干细胞(对照组)分别接种于脱细胞真皮基质/生物矿化胶原一体化支架上共培养,CCK8法检测细胞增殖,荧光显微镜下观察细胞数量,实时定量PCR检测软骨相关基因表达,二甲基亚甲基蓝比色法测定胞外基质中糖胺多糖含量。
    结果与结论:①流式细胞仪检测结果显示,脂肪来源血管基质成分高表达CD44、CD105与CD90,低表达CD14、CD19与CD45,脂肪来源血管基质成分具有向脂肪细胞、成骨细胞与软骨细胞分化的能力;②CCK8检测显示,随着培养时间的延长,脱细胞真皮基质/生物矿化胶原一体化支架上的3种细胞数量增加,其中实验组细胞数量高于其他两组(P < 0.05);培养7 d荧光显微镜下观察可见,实验组中的细胞数量多于其他两组;③培养21 d的实时定量PCR检测显示,实验组中的Sox9、蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达量高于其他两组(P < 0.05);④培养7,14,21 d的二甲基亚甲基蓝比色检测显示,实验组中的糖胺多糖含量高于其他两组(P <0.05);⑤结果表明,脂肪来源血管基质成分复合脱细胞真皮基质/生物矿化胶原一体化支架可以在体外有效支持软骨形成。

    https://orcid.org/0000-0003-4195-0099 (陈磊)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程

    构建预血管化细胞膜片及血管形成相关因子的表达
    莫剑玲, 何少茹, 冯博文, 简敏桥, 张晓晖, 刘财盛, 梁一晶, 刘玉梅, 陈 亮, 周海榆, 刘艳辉
    中国组织工程研究    2021, 25 (22): 3479-3486.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.3160
    摘要431)      PDF (1118KB)(68)   

    文题释义:
    细胞膜片技术:细胞膜片技术由日本学者OKANO等发明,该项技术具备许多优势,它不仅可以免去因使用胰蛋白酶消化给细胞带来伤害过程,保留了细胞外基质等结构,而且在维持细胞良好功能及提高细胞利用率中具有绝对优势。
    组织工程:是应用细胞学和工程学的原理,研究开发用于修复或改善缺损组织、器官结构和功能的生物替代物的一门科学。组织工程技术是通过人体的基本单位——细胞,借助临时的三维支架和正常的生长方式建造出自然健康的自体组织,它的出现为组织缺损修复描绘了美好的前景。

    背景:组织工程组织血管化问题难以解决,成为制约其临床应用的关键。
    目的:探讨兔脐静脉内皮细胞与干细胞膜片共培养形成预血管化细胞膜片的可行性,分析其血管形成相关因子基因表达。
    方法:采用全骨髓贴壁法体外分离培养兔骨髓间充质干细胞,经抗坏血酸作用形成干细胞膜片。实验组将干细胞膜片与兔脐静脉内皮细胞共培养以形成预血管化细胞膜片,以单独培养的兔脐静脉内皮细胞为对照,培养3,7,14 d时,光镜、苏木精-伊红染色观察细胞形态与组织学改变,RT-PCR检测血管形成相关因子mRNA表达,免疫组化染色观察血管化网络结构。
    结果与结论:①光镜显示,实验组培养3 d后细胞发生迁移、重排,7 d后可见脐静脉内皮细胞之间发生“联系”,形成网状结构,14 d网状结构更加明显见;对照组细胞密度不断增加,形成细胞团,未见细胞发生重排、迁移形成网状结构;②苏木精-伊红染色显示,实验组培养3 d细胞排列不均匀,7 d时细胞呈条索状排列,14 d时细胞呈网状结构;对照组细胞呈铺路石样堆积且密度不断增大,无条索状、网状结构形成;③RT-PCR检测显示,实验组培养7 d的血管内皮生长因子mRNA表达高于对照组(P < 0.05),培养14 d的碱性成纤维细胞生长因子mRNA表达高于对照组(P < 0.05),培养7,14 d的血管生成素1 mRNA表达高于对照组(P < 0.05),培养3,7,14 d的血管生成素2 mRNA表达高于对照组(P < 0.05);④CD31免疫组化染色显示,实验组形成血管网状结构,对照组无网状结构形成;⑤结果表明,兔脐静脉内皮细胞与干细胞膜片共培养可以成功构建预血管化细胞膜片,显著表达血管形成相关基因。

    聚己内酯和β-磷酸三钙复合支架经血小板衍生生长因子BB修饰后的促血管生成作用
    赵金龙, 刘继超, 于 洋
    中国组织工程研究    2023, 27 (21): 3300-3306.   DOI: 10.12307/2023.415
    摘要318)      PDF (1239KB)(38)   


    文题释义:

    血小板衍生生长因子:是来源于血小板的一种双链二聚体可溶性糖蛋白,包含5种同分异构体,广泛存在于骨组织中,在骨损伤修复与创伤愈合中具有重要作用,其既是结缔组织细胞和其他类型细胞的主要有丝分裂原,又是一种高效促细胞趋化因子,可刺激成骨细胞等的增殖与迁移,促进血管再生。
    聚己内酯/β-磷酸三钙支架:聚己内酯具有良好的生物可降解性与生物相容性,是骨组织工程支架的主体材料之一,但其单独应用还存在很多问题,例如缺乏生物活性、机械性能差、降解速度较慢等,所以,改性与优化聚己内酯是目前的热点研究内容。β-磷酸三钙具有与天然骨矿物质相似的化学成分与晶体结构,拥有良好的机械强度、骨传导与骨诱导作用,将其与聚己内酯复合可提升支架的成骨诱导性与机械性能。

    背景:组织工程技术的发展为骨缺损的修复重建提供了新的思路,但是血管化问题使组织工程骨应用于临床受到了制约。血小板衍生生长因子在促进骨细胞形成的同时也可促进骨组织中血管的形成。
    目的:观察聚己内酯/β-磷酸三钙/血小板衍生生长因子BB支架对骨髓间充质干细胞成骨分化及人脐静脉内皮细胞增殖、黏附的影响,以及修复骨缺损的效果。
    方法:①利用3D快速成形机制备聚己内酯/β-磷酸三钙支架(记为PCL/β-TCP支架),将支架浸渍于血小板衍生生长因子BB溶液中制备聚己内酯/β-磷酸三钙/血小板衍生生长因子BB支架(记为PCL/β-TCP/PDGF BB支架)。②体外实验:将骨髓间充质干细胞、人脐静脉内皮细胞分别接种于两种支架上,检测骨髓间充质干细胞的成骨分化情况,检测人脐静脉内皮细胞的增殖、黏附与成血管基因表达。③体内实验:取21只成年大鼠,建立双侧胫骨缺损模型,实验组植入PCL/β-TCP/PDGF BB支架,对照组植入PCL/β-TCP支架,空白组不植入支架,每组7只。术后12周,进行Micro-CT扫描、骨组织形态学观察及成骨与成血管基因检测。
    结果与结论:①体外实验:与PCL/β-TCP支架相比,PCL/β-TCP/PDGF BB支架可促进骨髓间充干细胞的成骨分化,促进人脐静脉内皮细胞的增殖与黏附,促进人脐静脉内皮细胞血管内皮生长因子、CD31 mRNA的表达。②体内实验:Micro-CT扫描显示,空白组可见明显的骨缺损,对照组、实验组均可见大量新生的骨组织,实验组修复效果更明显。苏木精-伊红染色、Masson和番红固绿染色显示,空白组没有明显骨组织形成;对照组可见大量成熟度较高的骨基质及相对较少的不成熟软骨组织;实验组可见大量的骨样组织及成熟度较高的软骨组织,大部分髓腔再通。RT-PCR检测显示,实验组骨形态发生蛋白2、碱性成纤维细胞生长因子、碱性磷酸酶、骨钙素、血管内皮生长因子、CD31的mRNA表达量均高于对照组(P < 0.05)。③结果表明:相比于PCL/β-TCP支架,PCL/β-TCP/PDGF BB支架可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化、人脐静脉内皮细胞的增殖、黏附并表达成血管相关基因,促进骨缺损的修复。
    https://orcid.org/0000-0002-1062-9684(赵金龙)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程

    石墨相氮化碳特异性吸附血液中血红蛋白的条件优化
    陆 甜, 陶 渊, 杨 托, 孙路路, 裴心阳, 赵 亮, 李温斌
    中国组织工程研究    2023, 27 (30): 4817-4823.   DOI: 10.12307/2023.546
    摘要285)      PDF (1980KB)(72)   


    文题释义:

    石墨相氮化碳:是一种人工合成的二维层状结构软质相聚合物,在常温常压下稳定。C、N原子以sp2杂化形成π电子基团,可与血红蛋白卟啉环发生π-π相互作用,进而使血红蛋白吸附在石墨相氮化碳材料表面,实现血红蛋白的分离纯化且不影响蛋白质构象,因此在实现血液中血红蛋白的特异性吸附方面具有很大优势。
    响应面分析法:是一种最优化方法,是将影响结果的多个因素作为函数的因变量,结果作为自变量,通过一系列实验数据作图(一般为等高线图),以图片显示因变量与自变量的函数关系,以便找到实验的最优条件,实现实验条件的优化。

    背景:心脏外科体外循环的安全时限仅6 h的主要原因是游离血红蛋白堆积,目前临床尚无有效的解决办法。
    目的:利用石墨相氮化碳可特异性吸附游离血红蛋白的特性,探究其可特异性吸附血红蛋白的最佳条件可达到的最高吸附效率。
    方法:配制不同质量浓度的血红蛋白溶液,研究石墨相氮化碳对血红蛋白的吸附能力。基于这些结果,考虑临床应用条件,探究pH值、石墨相氮化碳∶血样、反应温度、反应时间这4个单因素对吸附效率的影响。应用Design-Expert.8.0.6响应面分析软件提供的模型,设pH值、石墨相氮化碳∶血样、反应温度、反应时间4个因素为自变量,全血中游离血红蛋白吸附效率为因变量,设计四因素三水平实验,根据单因素实验结果选定三因素的零水平和波动区,检测吸光度值,计算血红蛋白吸附效率。利用电泳验证石墨相氮化碳对全血中血红蛋白的特异性吸附效果。 

    结果与结论:①随着血液中血红蛋白质量浓度的增大,石墨相氮化碳对游离血红蛋白的吸附量也逐渐增大,但不满足线性关系;②单因素实验显示,pH=8.0时,石墨相氮化碳对游离血红蛋白的吸附效率为93.5%,对其他蛋白吸附很少,当pH值进一步升高时,对游离血红蛋白的吸附效率先维持平稳后逐渐下降;随着石墨相氮化碳∶血样比值、反应温度及反应时间的增加,石墨相氮化碳对游离血红蛋白的吸附效率呈现上升趋势;③通过Design-Expert.8.0.6软件计算实验的多元回归方程,可以得到4个因素的最佳作用值:pH=7.5,石墨相氮化碳∶血样为6.00 mg∶1 mL,反应温度为36.5 ℃,反应时间为60 min,全血中游离血红蛋白的吸附效率为54.34%;SDS-聚丙烯酰胺凝胶实验,在最佳吸附条件下,石墨相氮化碳可实现对全血中血红蛋白的特异性吸附;④结果显示,石墨相氮化碳可特异性吸附游离血红蛋白,且在最佳吸附条件下可提高吸附效率,有望作为一种新型生物医用材料进一步推动组织工程材料的发展。

    https://orcid.org/0000-0002-7392-7582(陆甜)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料口腔生物材料纳米材料缓释材料材料相容性组织工程