"再生"讲堂

1、第104号捐献:对器官捐献与移植的思考?

2、 人类关于再生的最早想法

3、上世纪上半叶颇具盛行的组织疗法

4、组织工程学的建立和发展

5、组织/器官的原位再生

6、什么是再生医学材料?

7、人类新希望:再生医学(央视视频)

8、皮肤创伤与再生修复材料

9、 骨科再生医学材料

10、 神经损伤与再生修复材料

11、 干细胞与再生医疗

12、 生长因子(蛋白或多肽)

待续,请继续关注......

 

含活细胞的骨组织工程构件

 

3.1天然衍生高分子

胶原已经被广泛用于细胞支架。由于胶原本身没有结构性的力学性能,需要对其进行改性,以便在骨再生愈合过程中支持骨的力学传导。Yaylaoglu等将多孔胶原浸入含钙溶液,使磷酸钙沉积于支架内,改善了胶原支架的力学性能,经软骨细胞培养表明,具有较好的骨科应用前景[167]。Du等研究表明,胶原膜可作为骨组织复合支架的基本材料[168]。实验中,他们先将HA沉积于商业用胶原膜的表面,然后将骨碎片置于HA上面,向内巻成管状支架。结果,该材料孔径从几十到几百微米不等;具有可吸收性和弹性;细胞可从骨碎片向基质内迁移,因而是一种具有生物活性的材料[168]

3.2 合成高分子

聚丙交酯(PGA)纤维无纺支架由于具有快速吸收的优点,是一种常用的组织工程支架[169],但由于力学性能差,不适合于骨组织工程[170]。通过与力学性能好的另一种材料结合,可形成稳定的支架。如将其浸入PLA溶液进行固化[171],还可制备PLA包被的PGA管作为骨科的特殊材料。Puelacher 等[169]研究表明,将骨原细胞接种于经固化的PGA管状网架内,可用于大鼠股骨缺损模型的长骨缺损替代物。

Vacanti[172]将牛骨细胞接种于PGA无纺网内形成细胞-支架复合物,植入裸鼠皮下形成了新的骨组织。早期标本中可见到软骨组织,以后逐渐形成成熟的骨组织。10周后标本具有骨的形态,其中有明显血管增殖、区域性的软骨膜内骨化、小的软骨岛及骨髓细胞成分。

目前,许多研究者正在尝试构建组织工程人工关节。关节是由几个不同类型的组织构成,包括软骨组织和骨组织等。构建如此复杂的组织,需要适合不同细胞生长的聚合物。Isoga等将软骨细胞、腱细胞(tenocyte)、骨膜成骨细胞(periosteal osteoblasts)分别接种于几个不同的PLA固化的PGA网架内,然后以可吸收缝线缝合在一起,进行共同培养,并移植于裸鼠皮下,试图构建指关节[173]。但目前尚无法实现这一复杂技术,而这一基本概念可用于骨软骨缺损的修复。

一些新型合成高分子作为细胞支架引起人们的极大兴趣。Attawia等将聚酸酐亚胺共聚物(poly-anhydride-co-imides)作为骨组织工程支架,特点是通过表面侵蚀而吸收,体积损失更可预知;而且具有较高的力学强度和硬度,压缩模量可达10-60MPa[174]

3.3 陶瓷材料

Solchaga等将两种商品化的HA支架与一种磷酸钙陶瓷多孔支架[175]进行比较:商品化的HA支架,一种是Hyaff 11(Fidia Advanced Biopolymers; Abano Terme,意大利),孔径为100-400mm,孔隙率为80%;另一种是ACP (Fidia Advanced Biopolymers;Abano Terme,意大利),孔径为10-300mm,孔隙率为85%。多孔磷酸钙陶瓷支架含60% HA,40% TCP,孔径为200-400mm,孔隙率为60%。将这些材料接种骨髓祖细胞,然后移植于大鼠皮下。ACP支架和TCP陶瓷的细胞粘附数相同,但均显著低于Hyaff 11。ACP由于没有细胞层保护,吸收较快,于皮下3周即降解消失。Hyaff 11由于孔较大且开孔较多,细胞在整个支架内分布较好。ACP 支架浸水后体积可增大三倍,导致孔内细胞可用空间缩小。这就说明,高孔隙率和合适的孔尺寸对细胞在支架内分布极为重要[175]

3.4 复合材料

Laurencin等[176]研究了一种PLGA/HA作为可降解生物支架,运用于成骨细胞和体外分化增殖试验,细胞与载体的结合性能好,并能在三维多孔隙的支架材料上维持细胞表型、分层生长,其碱性磷酸酶活性持续增强,并在第21天能形成具有矿化特征的物质,表明这种合成材料可作为骨组织再生的支架载体。