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软骨组织工程研究进展
软骨组织工程的基本原理是从机体获取少量活组织,将功能细胞从组织中分离出来,并在体外进行培养、扩增,然后与可降解吸收的支架材料按一定比例混合,植入病损部位,生物材料在体内逐渐降解和吸收,植入细胞在体内增殖和分泌ECM,后形成所需的组织或器官,以达到创伤修复和功能重建的目的[1].
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间充质干细胞体外软骨定向诱导条件的研究进展
种子细胞来源一直是限制软骨组织工程发展的主要瓶颈.软骨细胞增殖能力有限,体外大量扩增后易发生老化及去分化,丧失软骨形成能力,且软骨细胞的增殖能力随年龄增长逐渐下降进一步限制了其在组织工程中的应用[1].如何寻找到佳的种子细胞是目前组织工程研究的热点之一.间充质干细胞是中胚层来源的一类多能干细胞,具有强大的增殖能力和多向分化潜能,在适宜的体内或体外环境下具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等多种细胞的能力[2].本文就问充质干细胞体外软骨定向诱导条件的研究进展综述如下.
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力学因素在体外构建组织工程化软骨中的应用
力学因素是软骨组织工程中的重要影响因素之一.近年来的研究表明,力学作用可以刺激细胞外基质的分泌,改变三维支架上培养的软骨细胞的新陈代谢,从而促进软骨组织的生长与重建.本文就力学因素对软骨细胞增殖分泌的促进、力学刺激的传导机制及生物反应器在软骨组织工程中的应用等方面做一综述.
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人骨髓间质干细胞作为骨、软骨组织工程种子细胞的实验研究
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新型BMSC外基质支架的制备及性状研究
目的 利用BMSC细胞外基质(extracellular matrix,ECM)制备新型可塑形生物支架材料,探讨其应用于关节软骨组织工程的可行性. 方法 取新西兰幼兔骨髓分离培养获得第2或3代BMSC,高密度培养后收集ECM,采用冷冻干燥技术制备ECM三维多孔状支架.采用组织学、免疫组织化学、扫描电镜、孔隙率、吸水率及生物力学测定等方法对材料进行物理化学性能观察.取第3代成年新西兰兔膝关节软骨细胞,以5.0 ×104个/ml分别与达尔伯克改良伊格尔培养液(Dulbecco's modified Eagle's medium,DMEM)(对照组)及体积分数50%(实验Ⅰ组)、体积分数100%(实验Ⅱ组)的材料浸提液进行培养,于培养后1,3,5,7d采用MTT法测定吸光度(A)值并分析其对细胞的毒性. 结果 制备的ECM支架呈白色、银白色、象牙色的三维多孔状.HE染色及扫描电镜示支架呈交联的多孔状结构,支架内孔洞相互连通,孔径为100 ~400 μm,孔隙率为(91.50±2.84)%,吸水率为(2 014±224)%,压缩强度为(6.8±1.5)kPa; MTT检测软骨细胞在各组均生长良好,A值随时间延长而增大,同组各时相点比较,差异均有统计学意义(P<0.05).结论 BMSC来源的ECM支架是一种新型三维多孔状支架,无须进行脱细胞处理,且安全无毒,具备合适的孔径和孔隙率,细胞相容性良好,是软骨组织工程良好的支架载体之一.
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软骨细胞的永生化及其生物学特性
软骨由软骨细胞、胞外基质(胶原纤维、蛋白多糖)及水组成。其中后两者所占比例较大,软骨细胞数量较少,所以从软骨中获得软骨细胞来源有限[1];并且软骨细胞增殖能力低,代谢缓慢,体外培养对密度高度依赖,且为有限增殖,传代到第9代左右,细胞出现老化现象,使传代难以为继。特别是软骨细胞在体外长期培养有去分化的趋势,表型(特别是Ⅱ型胶原)难以保持[2]。上述这些问题,都是软骨细胞库建立及软骨细胞工程必须解决的难题。因此,众多学者一直试图建立一种能够长期培养、表型稳定的永生化软骨细胞。 一、 永生化的定义及意义 所谓“永生化”(immortalization),就是指细胞处于连续的细胞周期而终止其发育进程,通俗一点说就是“使细胞获得了无限的增殖能力”[3]。建立永生化细胞至少具有以下几点优势:①可以在体外研究软骨细胞的分化与生长及增殖之间的关系。②永生化的软骨细胞可以考虑作为软骨细胞工程的细胞库或基因治疗的靶细胞,前者为软骨组织工程提供大量的经过预先处理和优化的软骨细胞,真正做到“组织工程化”;后者则使基因治疗应用于软骨细胞成为可能,因为正常软骨细胞传代、增殖有限的缺点妨碍了基因转染阳性靶细胞的挑选、鉴定及回输。③可以作为药理或毒理研究的标准细胞。④有利于对各项实验结果进行比较,因为各个实验室的软骨细胞来源不同,培养方法各异,传代千差万别,使得实验结果难以比较。
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中华创伤杂志2001年主要刊文综述
2001年是新世纪的第一年,<中华创伤杂志>在继续坚持既定的办刊方针的基础上,本着普及与提高相结合的原则,加强了对重大创伤基础理论研究和临床实际应用的报道力度,全年共刊文367篇,并推出了骨与软骨组织工程、创伤评分、颅脑创伤分子病理学、瘢痕修复、颌面部损伤、颈椎颈髓损伤、周围大血管损伤、胰腺损伤共八个方面的重点报道,基本反映了我国创伤基础研究的动向和临床救治的进展.现综述如下.
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骨髓间充质干细胞修复关节软骨缺损研究进展
关节软骨损伤在临床上很常见,由于关节软骨的自身修复能力很差,关节软骨一旦损伤即很难修复,继而会发生不可逆的病理变化,造成关节的退行性改变,严重影响患者的生活质量.目前,关节软骨损伤临床上尚无有效的治疗方法.近年发展起来的一门新兴学科-组织工程学,通过利用少量的种子细胞经过体外培养扩增,并附着在一定的支架材料上,移植到体内而形成新的有生命力的组织.骨髓间充质干细胞(Bone Marrow-derived Mesenchymal Stem Cells,BMSCs)用作种子细胞具有增殖能力强,多向分化潜能(可以分化为骨、软骨、肌肉、脂肪等多种组织),而且具有采集方便、对机体损伤小的特点,是软骨组织工程理想的种子细胞.
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软骨仿生环境下的培养在软骨组织工程中的研究进展
关节软骨为透明软骨,富有弹性,摩擦因数小,能吸收关节间振荡,是维持关节功能的重要结构,临床上因多种原因导致的关节软骨缺损的发病率很高,由于关节软骨中无神经、血管,自愈能力较差,因此,关节软骨自身修复能力有限,即使是小的关节软骨损伤也可能导致关节软骨退行性病变[1].目前的治疗方法如软骨移植、微骨折等已经被广泛的应用于关节软骨的损伤修复[2],但是,研究结果显示,这些方法都存在一些技术上的局限性,均不能实现长期的软骨修复.