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3D生物打印技术在构建兔原代肝细胞水凝胶结构体片段上的研究
目的 通过三维(3D)生物打印兔原代肝细胞-海藻酸钠-明胶共混物,探讨3D生物打印技术构建类肝水凝胶结构体片段的可行性.方法 采用Ⅳ型胶原酶消化法提取分离新生兔原代肝细胞;制备海藻酸钠-明胶水溶胶,与兔原代肝细胞共混;采用圆柱状微丝逐层交错堆积技术,进行兔肝细胞-海藻酸钠-明胶共混物的3D生物打印,获得三维结构体.用钙黄绿素-AM和碘化丙啶溶液对该结构体进行活/死细胞双荧光染色,评价打印后及培养后兔肝细胞的活性,计算细胞存活率.结果 通过按照设计的参数,打印出含有兔原代肝细胞的网格状水凝胶结构体.该结构体的规格为10mm×10mm×1.2 mm,微丝间的孔隙相互通连,孔隙大小约450 μm×450 μm.打印后的兔肝细胞在三维结构体中仍可增殖,活/死细胞荧光染色结果表明结构体中兔肝细胞的存活率为82％±3％,兔原代肝细胞在结构体中分布均匀.结论 本研究实现了兔肝细胞共混物结构体的3D生物打印,为构建类肝组织工程结构体片段提供新思路.
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白内障超声乳化术后混浊人工晶状体置换术
目的 探讨白内障超声乳化术后人工晶状体(intraocular lens,IOL)混浊的原因与治疗方法,研究改良手术方式以减少手术并发症.方法 收集2001年8月至2011年1月在我院因超声乳化白内障吸出联合Hydroview H60M IOL植入术后远期IOL发生混浊的患者14例,在表面麻醉下行IOL置换术,比较术前与术后佳矫正视力.术中采用IOL剪碎法、旋转法等方式将IOL取出,重新植入STAAR公司疏水性KN-X IOL.将取出的IOL在显微镜下进行观察拍照,用钙特异性茜素红染色并进行病理检查,与未使用的Hydroview H60M IOL对比观察.结果 所有病例均成功实施IOL置换术,术后视力为0.4～1.0,有10例IOL重新植入囊袋内,有4例置换的IOL植入睫状沟内.术中晶状体后囊膜破裂1例、晶状体襻残留1例、睫状体出血2例、黄斑囊样水肿2例.混浊IOL茜素红染色呈阳性反应,光学部表面有粗糙的着色颗粒,光学部内有细小颗粒所组成的云雾状或团状着色区.结论 IOL混浊与IOL材质、IOL表面钙离子富集有关,IOL置换术是改善IOL混浊患者视力的有效方法,术中使用改良技术可以减少手术期并发症的发生.
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聚乙烯醇水凝胶模拟自然玻璃体的实验研究
目的 筛选与自然玻璃体性能相似的聚乙烯醇[poly(vinyl alcohol),PVA]水凝胶,为探索寻找新的玻璃体替代物提供依据.方法 采用γ-射线(Co60)辐照交联得到1％PVA水凝胶、3％ PVA水凝胶、7％PVA水凝胶.通过检测PVA水凝胶的物理光学性能(比重、含水率、透光率、屈光率、pH值、溶胀性能)和流变性能及细胞毒性,筛选与自然玻璃体性能相似的PVA水凝胶.结果 (1)物理光学性能:1％ PVA水凝胶的含水率、屈光指数、透光率、pH值、比重分别为98.90％、1.335 5、94.80％、7.22、1003.9 g·L-1:3％ PVA水凝胶的各指标分别为98.10％、1.336 1、93.20％、7.25、1014.4 g·L-1;7％ PVA水凝胶的各指标分别为93.50％、1.342 5、88.20％、7.41、1114.7 g·L-1,3％ PVA和1％ PVA水凝胶与自然玻璃体有相似的光学物理性能.(2)流变性能:三种浓度PVA水凝胶储存模量(G')均大于损耗模量(G"),表明三种物质均为有黏弹性能的凝胶体,且其弹性性能大于黏性性能.1％PVA:G'、G"分别为(3.2±1.1)Pa、(0.8±0.5) Pa;3％ PVA:G'、G"分别为(6.1±1.3)Pa、(1.3±0.9) Pa;7％ PVA:G'、G"分别为(106.5±18.6) Pa、(18.3±12.8)Pa.在顺应性方面,7％ PVA ＞3％ PVA＞ 1％ PVA;在蠕变方面,3％ PVA＞ 7％PVA＞ 1％ PVA.(3)细胞毒性:MTr比色实验结果显示细胞在1％ PVA、3％ PVA、7％ PVA浸泡液中培养72 h后,各组间吸光度(A值)值比较差异均无统计学意义(均为P＞0.05),表明三种水凝胶均无明显细胞毒性,拥有良好的生物相容性.结论 3％PVA水凝胶具有与自然玻璃体相似的光学、物理和流变性能,拥有良好的生物相容性,能很好地模拟自然玻璃体的性能.
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兔眼内直肌注射肉毒杆菌毒素水凝胶的药物分布
目的 探讨眼肌注射A型肉毒杆菌毒素(botulinum toxin A,BTXA)水凝胶后药物在各肌肉间的分布.方法 新西兰白兔7只,随机一眼进入A组,对侧眼则进入B组,A组直视下内直肌注射125I-BTXA水凝胶,B组直视下内直肌注射等量等体积传统剂型125I-BTXA溶液,16 h后行4条直肌和提上睑肌的取材,并测定其放射性活度.结果 A组提上睑肌、内直肌、下直肌、外直肌和上直肌的平均单位质量放射性活度分别为(701 287.3±487 302.1)cpm·g-1、(2 105 460.0±1 080 434.0)cpm·g-1、(426 232.0±308 941.5)cpm·g-1、(130 166.6±98 265.8)cpm·g-1、(210 013.2±153 795.0)cpm·g-1;B组各肌肉的平均单位质量放射性活度分别为(436 412.6±151 643.7)cpm·g-1、(532 568.0±172 985.8)cpm·g-1、(152 809.4±93 286.2)cpm·g-1、(41 697.0±21 118.8)cpm·g-1、(148 822.1±103 730.9)cpm·g-1.组内各肌肉的单位质量放射性活度相比较,A组内直肌明显高于其他肌肉(P＜0.01),而其他肌肉之间无显著性差异;B组的内直肌和提上睑肌则明显高于其他肌肉(P＜0.05),而内直肌和提上睑肌之间则无显著性差异;2组同名肌的单位质量放射性活度比较,A组内直肌明显高于B组(t=3.731,P=0.01),而其他同名肌之间则无明显差异(P＞0.05).结论 眼肌注射BTXA水凝胶后药物主要分布于所注射肌肉,且局部浓度高,优于BTXA溶液.
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玻璃体替代物的研究进展
复杂的玻璃体视网膜手术中,常常需要玻璃体替代物支撑玻璃体腔、维持眼内压.气体、膨胀气体、全氟化碳液体、硅油是现代玻璃体视网膜手术中常用的玻璃体替代物,胶原、透明质酸、水凝胶等被尝试用作长期的玻璃体替代物.理想的人工玻璃体一直是研究的热点.本文就目前应用的以及仍处于实验阶段的玻璃体替代物进行综述,根据其功能、构成及特性进行分类,并讨论它们的临床应用及优缺点,同时定义理想人工玻璃体的标准.
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可注射胶原水凝胶复合间充质干细胞在骨组织工程中的应用研究
目的 构建水凝胶干细胞复合支架,探讨其在骨组织工程中的应用.方法 制备胶原水凝胶与人骨髓间充质干细胞(hMSCs)复合物,并与不同浓度人脐静脉内皮细胞(HUVECs)共培养(分3组:hMSCs:HUVECs=10:0,hMSCs:HUVECs=5:5,hMSCs:HUVECs=9:1),对其进行Live&Dead染色检测水凝胶的细胞相容性,用CCK-8试剂盒检测细胞增殖情况,并用碱性磷酸酶检测试剂盒(BCIP/NBT)和茜素红S染色来评估hMSCs在水凝胶支架中的成骨分化情况.结果 胶原水凝胶具有很好的细胞相容性,Live&Dead染色结果显示死亡细胞较少,CCK-8试剂盒检测结果显示3组细胞在水凝胶中均有很好的增殖能力,BCIP/NBT和ARS检测结果显示10％和50％含量的HUVECs均可以促进hMSCs成骨分化.结论 复合hMSCs和HUVECs的胶原水凝胶具有良好的成骨作用,有望用于骨缺损治疗.
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辐射高分子材料制备经皮给药骨架型药物载体水凝胶工艺
目的 应用辐射化学技术对高分子材料进行辐射交联,制备经皮给药骨架型药物载体--水凝胶.方法 应用45万聚居里钴60(60Co)辐射源,在辐射吸收剂量50 kGY条件下,对含不同浓度聚乙烯醇-124(PVA,质量分数为4%～8%)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP,质量分数为2%～6%)的水凝胶准备液辐射24 h,比较不同配比水凝胶的溶胀率、凝胶含量和拉伸强度等特性,以评价高分子材料辐射制备水凝胶的制备工艺.结果 高分子材料准备液经辐射后可交联成质地透明、均匀,含水量极高的水凝胶;水凝胶的溶胀率随处方中PVA的比例减小而增大,凝胶含量则随处方中PVA的比例增加而增大,但二者在考察的配比范围无明显统计学差异(P>0.05),而PVA的含量则可显著的影响水凝胶的拉伸强度(P<0.01);PVP对水凝胶的各项特性影响不大(P>0.05).结论 终认定水凝胶中PVA的含量应不小于8%,PVP含量为质量分数2%的制备工艺,此为进一步制备一系列水凝胶骨架型经皮给药制剂提供了实验基础.
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蛇鳞草-大黄不同载体的经皮渗透吸收研究
目的 研究蛇鳞草-大黄在3种不同载药载体中的经皮渗透吸收性能.方法 以离体鼠皮为透皮屏障,采用HPLC法进行含量测定,考察triphyllinA和大黄酸在3种不同载体中的单位面积累积透皮量、透皮速率及透皮时滞等药代动力学参数.结果 固体脂质纳米粒及水凝胶载体在24h内的单位面积累积透皮量较高,其中二指标成分在固体脂质纳米粒的单位面积透皮量均达25％以上,且透皮速率较大,透皮时滞较短.结论 与传统剂型相比,水凝胶和固体脂质纳米粒载体对药物有不同程度的促渗作用,其中固体脂质纳米粒促渗作用相对较佳,并具有缓释效果.
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水凝胶携带重组人促红细胞生成素对大鼠深Ⅱ度烫伤创面愈合的影响
目的:探讨水凝胶携带重组人促红细胞生成素(rHuEPO)对深II度烫伤创面愈合的影响.方法:建立18只SD大鼠深II度烫伤模型,随机分为三组,每组6只,分别给予PBS、水凝胶、水凝胶+rHuEPO治疗处理,分别于烫伤即刻、14天、21天测量创面面积,并计算创面愈合指数;治疗21天后取烫伤组织进行组织切片、HE染色和免疫组化检测,比较三组标本上皮化程度、肉芽组织生成和血管形成情况,并进行组织学评分;比较治疗21天后各组血管内皮生长因子(VEGF)的表达.结果:治疗21天,水凝胶+rHuEPO组组织学评分高于水凝胶组和PBS组,表现为较多的肉芽组织形成和血管生成(P＜0.05),创面愈合指数大于PBS组和水凝胶组(P＜0.05),VEGF表达量高于PBS组和水凝胶组(P＜0.05). 结论:应用水凝胶携带rHuEPO治疗深II度烫伤可以增加烫伤组织VEGF表达,促进血管生成、肉芽组织生长、内皮增生和迁移,从而促进烫伤愈合.
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骨髓基质干细胞与功能化自组装多肽的生物相容性研究
目的 检测骨髓基质干细胞(BMSCs)在功能化自组装多肽水凝胶中分化及生物相容性.方法 自组装多肽RADA16与多肽RADA 16-IKVAV委托上海吉尔生物科技公司合成,将两者混合制备功能化自组装多肽水凝胶,用原子力显微镜(AFM)观察其形态学特征.体外分离、扩增、纯化鼠BMSCs并流式分析其表面抗原标志,将BMSCs分别接种到接种到RADA16自组装多肽水凝胶(对照组)与功能化自组装多肽水凝胶(实验组)表面.激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)观察细胞迁移情况.应用Nestin、MAP2、GFAP免疫荧光染色,检测骨髓基质干细胞分化情况.结果 AFM显示功能化自组装多肽水凝胶由纳米纤维组成,其直径为7.0～8.0 nm.分离的BMSCs细胞表面标志CD90、CD44、CD34和CD45的阳性率分别为93.71％、92.5％、1 1％、2.18％.共培养后实验组中BMSCs的增殖及迁移能力均明显高于对照组(P＜0.05);实验组中MAP2阳性细胞百分率较对照组显著提高(P＜0.05),GFAP阳性细胞百分率较对照组显著降低(P＜0.05).结论 功能化自组装多肽水凝胶具有良好的细胞生物相容性,从而为神经组织工程提供了一个有前景的生物材料.
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载银水凝胶或载抗生素壳聚糖水凝胶在抑菌性能和细胞毒性方面的研究
目的 研究壳聚糖水凝胶,壳聚糖载银水凝胶和壳聚糖载抗生素水凝胶短期的抑菌功效和细胞毒性.方法 通过添加交联剂后制备壳聚糖水凝胶,并有效装载银离子或硫酸庆大霉素.进行抑菌实验和累计释放实验了解壳聚糖基水凝胶的抗菌性能和药物控释性.通过使用材料的浸提液检测这三种水凝胶的细胞毒性.结果 抑菌实验结果表明壳聚糖水凝胶,壳聚糖载银水凝胶和壳聚糖载抗生素水凝胶均能有效抑制金黄色葡萄球菌的增殖.且壳聚糖载抗生素水凝胶具有佳的抑菌性能且极大地抑制了生物膜的形成.体外药物释放显示抗生素在7天内的累计释放多于60％;而银离子的释放低于10％.细胞毒性实验表明这三个凝胶材料无明显细胞毒性.结论 壳聚糖基水凝胶具有良好的短期抑菌效果,可降解,且无明显细胞毒性,在骨科应用方面有着巨大的前景.
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修复脊髓损伤的仿生多孔水凝胶的制备研究
目的 水凝胶是含水量高和体表面积大的化学性惰性合成高分子,当植入到脊髓组织中,为细胞和轴突提供力学支持.本研究对修复脊髓损伤水凝胶制备、物理特性进行研究.方法 本研究交联的水凝胶由2-甲基丙烯酸羟(HEMA)-2乙基三甲基氯化物(methacryloyloxy,MOETACL)共聚物合成.利用氯化钠(NaCl)微粒制备水凝胶的孔隙,用扫描电子显微镜观察其结构.结果 计算水凝胶在单位体积上的孔隙数,孔的平均直径和平均体积.以HEMA-MOETACL为基础的水凝胶在其组成上具有显著特征.结论 均质多孔的水凝胶,其在修复脊髓损伤的生物特性上具有显著特征.
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功能性自组装纳米多肽水凝胶负载脂肪间充质干细胞的研究
目的 观察功能性自组装多肽的理化性质、自组装成水凝胶特性及对细胞进行三维培养.方法 合成RADA、RGD、KLT 3种多肽并制备RAD/KLT/RGD多肽混合溶液,盐溶液诱发多肽溶液自组装成水凝胶.原代培养脂肪间充质干细胞并对其进行鉴定,使用水凝胶对其三维培养来观察其在水凝胶中的生长,并设置RAD/KLT水凝胶组做对比.结果 多肽溶液成功自组装成水凝胶,干细胞在三维培养中迁移、分化并有成管腔的趋势,RAD/KLT/RGD水凝胶[(87.75±4.79)个细胞/视野]较对比组[(65.50±6.25)个细胞/视野]黏附生长了更多的细胞(P＜0.05).结论 RAD/KLT/RGD功能性自组装纳米多肽水凝胶是一种更为优良的组织工程框架材料.
关键词： 功能性自组装多肽 水凝胶 脂肪来源的间充质干细胞 组织工程 -
葡聚糖凝胶支架材料的研究进展
葡聚糖是一种细菌分泌的高水溶性天然多糖,具有良好的生物可降解性和相容性.通过化学修饰,可将功能化葡聚糖用做制备不同目的(物质分离、药物缓释和组织工程)水凝胶支架材料.我们综述了近年来葡聚糖水凝胶的物理和化学交联的制备方法,以及葡聚糖水凝胶在组织工程方面的应用,并对其目前存在的问题进行了讨论.
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海藻酸水凝胶在心肌梗死治疗中的应用进展
心肌再生是治疗心肌梗死(MI)有前景的治疗方法.海藻酸因其优良的生物相容性,生物可降解性,低细胞毒性,非致栓性,无免疫原性及良好的凝胶性,已广泛应用于组织工程学和再生医学领域.鉴于此,本综述主要介绍海藻酸的生物特性及其水凝胶在心梗治疗方面的应用与治疗前景:海藻酸水凝胶可替代心梗后损坏的细胞外基质(ECM),并为心脏提供必要的机械支持;作为大孔隙三维(3D)纤维支架,为移植细胞和细胞因子提供适宜的微环境,提高移植细胞存活率;作为生物活性分子的输送载体,增强心梗后心脏自我修复与内源性再生.海藻酸水凝胶产品已进入临床前期试验,在心梗治疗领域具有极好的应用前景与发展展望.
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神经干细胞与功能化自组装多肽水凝胶的细胞相容性
目的 制备功能化自组装多肽水凝胶并检测其与神经干细胞(NSCs)的生物相容性.方法 合成自组装多肽RADA16 与多肽RADA16-IKVAV,将两者混合制备功能化自组装多肽水凝胶,用原子力显微镜(AFM)观察其形态学特征.采用无血清培养法从新生大鼠皮层分离培养NSCs.将NSCs分别接种到RADA16自组装多肽水凝胶(对照组)与功能化自组装多肽水凝胶(实验组)表面.激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)观察细胞迁移.用CCK-8法测定吸光度(A)检测细胞增殖能力.应用Nestin、MAP2、GFAP和CC-1免疫荧光染色,检测神经干细胞分化.结果 AFM显示功能化自组装多肽水凝胶由纳米纤维组成,其纤维直径为20～30 nm,长度可达数百纳米.在细胞接种6 d后,对照组和实验组细胞在水凝胶中的迁移距离分别为(27.5±3.7)μm和(53.2±5.4)μm,两组差异有统计学意义(P＜0.05).复合培养7 d后,实验组中细胞A值明显高于对照组(P＜0.05).免疫荧光结果显示13 d后对照组中MAP2阳性细胞百分率为(22.44±3.52)%,实验组为(40.35±4.84)%,两组差异有统计学意义(P＜0.05).结论 功能化自组装多肽水凝胶与NSCs相容性良好.
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人脑源性神经营养因子基因修饰的大鼠骨髓间质干细胞与自组装多肽水凝胶的生物相容性
目的 探讨人脑源性神经营养因子(hBDNF)基因修饰的大鼠骨髓间质干细胞(rMSCs)在自组装多肽水凝胶中的生物相容性.方法 前期的研究中我们成功了构建重组腺病毒介导以hBDNF为目的基因、增强型绿色荧光蛋白为标志基因的大鼠骨髓间质干细胞(hBDNF-rMSCs).本研究中我们将hBDNF-rMSCs分别与不同水凝胶共培养,实验分组:hBDNF-rMSCs+完全培养基(对照组);hBDNF-rMSCs+RADA16水凝胶组(RADA16多肽组);hBDNF-rMSCs+RADA16-PRG水凝胶组(RADA16-PRG多肽组);溴脱氧尿嘧啶核苷(BMU)掺入法测共培养后1、3、5d细胞增殖水平;噻唑蓝(MTT)法测共培养后1、3、5d细胞代谢活性.结果 与对照组比较,不同时点的hBDNF-rMSCs在RADA16-PRG水凝胶中的细胞BrdU掺入率及细胞代谢率显著性增加(细胞BrdU掺入率Pd1=0.000,Pd3 =0.001,Pd5=0.000;细胞代谢率Pd1=0.002,Pd3 =0.019,Pd5 =0.001),不同时点hBDNF-rMSCs在RADA16水凝胶中的细胞BrdU掺入率及细胞代谢率差异无统计学意义(细胞BrdU掺入率Pd1 =0.138,Pd3=0.063,Pd5 =0.137;细胞代谢率Pd1 =0.240,Pd3=0.078,Pd5=0.054);与RADA16水凝胶组比较,不同时点的hBDNF-rMSCs在RADA16-PRG水凝胶中的细胞BrdU掺入率及细胞代谢率显著性增加(细胞BrdU掺入率Pd1=0.002,Pd3 =0.004,Pd5=0.000;细胞代谢率Pa1=0.002,Pd3 =0.019,Pd5=0.004).结论 hBDNF基因修饰rMSCs与自组装多肽RADA16及功能化RADA16-PRG水凝胶具有良好的生物相容性,hBDNF-rMSCs在功能化RADA16-PRG自组装水凝胶中具有更高的细胞增殖及代谢水平.
关键词： 人脑源性神经营养因子 骨髓间质干细胞 自组装多肽 水凝胶 生物相容性 -
温敏型生物降解水凝胶载体防龋基因疫苗pVAX1-spap/A经不同途径免疫新西兰大白兔的实验研究
目的:观察温敏型生物降解水凝胶PLGA-PEG-PLGA搭载防龋基因疫苗pVAX1-spap/A的免疫效果及重组质粒的原位表达情况.方法:28只新西兰大白兔随机分为7组.首次免疫后1周加强免疫,再1周加强免疫第2次,共3次.每次免疫剂量200 μg/只.于免疫前1d和免疫后第1,2,3,4,6,8,10,12,14,16周采集动物血液及唾液标本,间接ELISA法检测特异性抗体IgA和IgG.结果:以温敏型生物降解水凝胶PLGA-PEG-PL-GA作为载体的防龋基因疫苗pVAX1-spap/A免疫新西兰大白兔后,特异性IgA和IgG抗体水平明显升高,持续14周,与对照组比较差异有统计学意义.在免疫部位的检查到目的蛋白表达.结论:温敏型生物降解水凝胶PL-GA-PEG-PLGA作为载体的防龋基因疫苗pVAX1-spap/A经四种途径免疫新西兰大白兔后,目的蛋白能够在免疫部位表达,能够有效诱导动物的体液免疫和黏膜免疫应答.
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水凝胶的理化特性对干细胞行为的影响
水凝胶是一种含有多种亲水基团, 能在水中溶胀形成三维网络结构的高分子聚合物.能构建类似体内正常的细胞外微环境, 为干细胞的粘附、增殖、分化和迁移提供良好的细胞外基质.然而水凝胶中干细胞的行为受到很多因素的影响, 过去的研究主要集中在生物化学信号对干细胞分化的作用, 近几年越来越多的研究者开始关注水凝胶材料本身的理化特性对干细胞行为的影响.因此本文主要就水凝胶的理化特性对干细胞行为的影响进行阐述.
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聚乙烯醇水凝胶含水率影响因素的初步研究
目的：研究影响聚乙烯醇（PVA）水凝胶含水率的相关因素。方法：将冷冻干燥后的PVA水凝胶浸泡于模拟体液（SBF）中再溶胀，观察不同分子量，不同循环次数，不同浓度PVA水凝胶随时间的再溶胀规律。结果：以PVA水凝胶的含水率为评价指标，在其他因素相同的条件下：不同分子量水凝胶的含水率：高分子量组＞中分子量组＞低分子量组，差异有显著性（P＜0．05）；冷冻循环1次的PVA水凝胶含水率47％，冷冻循环3次、5次、7次组含水率均大于80％，3组间无显著性差异（P＞0．05）；不同浓度PVA水凝胶的含水率测试结果为：10 wt％组＞15 wt％组＞20 wt％组＞25 wt％组，差异有显著性（P＜0．05）。结论：在本实验条件下，分子量高的PVA水凝胶的含水率较高，PVA浓度高的PVA水凝胶的含水率较低，经3～7次冷冻循环的PVA水凝胶具有高含水率。
