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静电纺丝聚己内酯纳米纤维支架支持小鼠诱导多能干细胞表达心肌细胞标志物
目的 利用多能干细胞与仿生材料支架构建人工心肌,探讨仿生材料支架本身对多能干细胞心肌特异性分化的直接作用,为构建组织工程心肌提供理论支持.方法 采用静电纺丝聚己内酯纳米纤维仿生支架,接种小鼠iPSCs (miPSCs)细胞培养分化15 d,免疫荧光染色与Western blot法检测多能干细胞与心肌细胞特异性标志物.结果 miPSCs特异性表达多能干性标志物Oct4和Nanog,而且能够在聚己内酯纳米纤维支架上集落样增殖、分化;培养15 d后,miPSCs在支架上分化出心肌特异性标志物cTnT和MLC2a双重免疫荧光染色阳性的细胞;心肌细胞特异性结构蛋白cTnT、α-MHC和MLC2的表达水平,支架组全面高于对照组.结论 聚己内酯纳米纤维仿生支架支持miPSCs生长与心肌细胞特异性分化.
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磁响应性三元复合材料制备及引导骨缺损修复的研究
创伤、感染、肿瘤和先天畸形等均会造成骨组织的缺损,当缺损超过临界尺寸时,骨组织无法完成自我修复,应用生物材料引导骨组织的再生从而修复缺损组织是极为重要的治疗策略,而骨形成速度慢则是当前引导骨再生支架面临的难点之一.氧化铁磁性纳米颗粒(γ-Fe2O3-NP)和纳米羟基磷灰石(nHA)与消旋聚乳酸(PDLLA)以不同比例共混,利用高压静电纺丝技术制备具有纳米纤维网络结构的复合材料薄膜.应用振荡样品磁强计研究复合材料的磁学性质与氧化铁磁性纳米颗粒含量之间的关系,通过扫描电镜观察薄膜材料的微观结构特征.选取12只健康雄性成年新西兰大白兔,在横突骨组织离断模型上,采用CT成像技术,研究术后10、30、50 d时复合材料植入组、复合材料植入加磁场组以及离断无治疗对照组的骨组织再生与缺损修复效果;此外,在术后20 d采集每组中2只动物的植入部位组织进行病理观察.研究结果显示,复合材料具有超顺磁响应性质,且随材料中氧化铁纳米颗粒比例的提高而增强;该复合材料可以在外加磁场的作用下,加速引导离断缺损部位的骨组织再生.
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牙周膜细胞在网格型与无纺型聚乳酸纳米纤维支架材料上体外培养的研究比较
研究对比牙周膜细胞在无纺型和网格型聚乳酸纳米纤维膜上的生长行为,探讨支架结构对细胞生长的影响.采用静电纺丝技术,用金属平板或金属网分别接收,得到无纺型和网格型聚乳酸纳米纤维膜;通过SEM观察两种支架形貌差异,并测试比较它们的力学性能.通过MTT测试和SEM观察,比较无纺型和网格型纳米纤维膜对细胞生长的影响.实验结果:网格型膜的纤维直径平均为500～600 nm;无纺型膜的纤维直径大于网格型膜,平均直径约为700 nm,但网格型膜的拉伸断裂应变略大.牙周细胞与支架联合培养的MTT结果显示,与在聚苯乙烯(TCPS) 培养板上的培养比较,两种纳米纤维膜都显示出促进细胞增殖的效果,其中网格膜的促进效果比无纺膜更加明显.SEM观察的结果显示,细胞无法进入无纺型膜内部生长,而网格型膜中由疏松纤维堆积形成的大孔结构则非常有利于细胞进入支架内部,细胞在后者上生长良好.因此,网格型纳米纤维支架是一种优于纤维为完全无纺排布的支架,更适用于组织工程研究.
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PLGA纳米纤维支架在绵羊硬脊膜缺损修复中的作用
目的 观察聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米纤维支架的生物相容性及力学特点,并初步研究其对修复绵羊硬脊膜缺损的效果.方法 制作取向与不规则PLGA纳米纤维支架,对其进行扫描电子显微镜观察、力学性能测定及细胞增殖实验.制作上、下层为取向纤维而中间层为不规则纤维的3层纳米纤维支架用以修复绵羊硬脊膜缺损,术后1个月取修复区标本进行HE染色及扫描电子显微镜观察.结果 轴向(平行纤维走向)取向纳米纤维支架的弹性模量、断裂强度明显大于不规则纳米纤维支架,不规则纳米纤维支架又大于横向(垂直纤维走向)取向纳米纤维支架;轴向取向纳米纤维支架的断裂伸长率明显低于不规则纳米纤维支架,而不规则纳米纤维支架又低于横向取向纳米纤维支架,差异有统计学意义(P＜0.05).细胞增殖实验结果显示,取向纳米纤维支架表面细胞沿纤维走向伸展,具有明显取向性;不规则纳米纤维支架表面细胞较圆顿,无取向性.绵羊硬脊膜修复区域标本中支架与周围硬脊膜紧密融合,与脊髓表面轻微粘连但仍可完整剥离,支架已部分降解,支架表面由成纤维细胞覆盖,细胞沿支架纤维走向伸展,具有明显的取向性,且修复区脑脊液侧较背脑脊液侧更为平整.结论 PLGA纳米纤维支架具有良好的生物相容性及力学性能,其修复绵羊硬脊膜缺损的效果良好,是制作人工硬脊膜的理想材料.
关键词： 聚乳酸-羟基乙酸共聚物 纳米纤维支架 硬脊膜缺损 组织修复 -
介孔硅纳米载体药物递送系统的研究
纳米材料指某一维度具有1～100nm尺寸的材料,具有高表面积体积比,在骨损伤修复领域具有广泛的应用前景.纳米技术的发展为组织工程材料的研制提供了新手段,构建纳米纤维支架不仅有着比常规材料更好的生物相容性,而且能够更好地模拟细胞外基质,为细胞提供更加合适的生长和分化环境.人们通过材料科学和纳米技术的进步,已经从微观世界对科学进行认知和探索.在能源储存与转换、环境净化方面人们看到了纳米技术的巨大应用价值,同样它也在化学催化及航空航天等领域进行了展现.
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纳米纤维支架的制备及其在组织工程皮肤中的应用
本文通过综述现阶段纳米纤维支架的制备方法、可用材料及制备后的生物功能修饰等方面的研究进展,为设计真正意义的组织工程皮肤纳米纤维支架提供理论帮助.多聚物纳米纤维支架能够提供三维空间结构,并且能够调节细胞行为,具有传递生物分子的潜能,因此它们在组织工程应用中具有广泛的前景.现在能应用多种方法及材料制备纳米纤维结构,但是通过现有的方法和材料还不能将纳米纤维的所有优点完全体现出来,并构建成功一个真正意义上的纳米纤维三维支架结构.所以对纳米纤维支架制备技术的不断改进和对应用的材料体系的深入了解,将对未来临床成功地应用聚合纳米纤维组织工程支架奠定坚实基础.
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3D自组装肽纳米纤维支架对胰岛细胞分泌功能的影响
背景:3D自组装肽纳米纤维支架能很好模拟体内微环境,给予细胞必要的结构模式,促进细胞外基质的正确组成及细胞的生长,改善细胞功能.目的:体外观察3D自组装肽纳米纤维水凝胶支架对胰岛细胞分泌功能的影响.方法:将3D自组装肽纳米纤维水凝胶支架与成年大鼠胰岛细胞共培养,AO-PI荧光染色法检测胰岛细胞的活性及生存率;放射免疫法测定胰岛细胞的分泌功能;扫描电镜观察胰岛细胞包裹在3D纳米支架中成三维立体的生长状态.结果与结论:在3D纳米支架培养环境中胰岛细胞纯度≥80%;3D纳米支架组胰岛生存率及胰岛细胞分泌功能明显高于无支架组(2D培养组)(P < 0.05);扫描电镜显示自组装肽纳米纤维支架形成了具有几何形状的纳米级薄层,将胰岛细胞包裹在3D纳米支架中,胰岛细胞成三维立体生长.表明3D自组装肽纳米纤维支架可为胰岛细胞体外生存提供3D培养环境,改善胰岛细胞的活性、分泌功能及形态,延长胰岛细胞体外生存期.
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骨髓基质干细胞与负载血管内皮生长因子/骨形态发生蛋白2聚乳酸-羟基乙酸共聚物/明胶纳米纤维支架的生物相容性
背景:应用骨组织工程学方法进行骨修复重建是治疗骨缺损的理想方法,负载生长因子的生物支架与种子细胞的结合是关键.目的:将大鼠骨髓基质干细胞种植于负载血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)/骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein-2,BMP-2)的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)/明胶纳米纤维支架,观察二者的生物相容性.方法:实验分为5组:空白支架组、BMP-2组、VEGF组、VEGF/BMP-2组(1.2:1)、VEGF/BMP-2组(0.8:1)、VEGF/BMP-2组(0.4:1),将各组纳米纤维支架放入细胞培养孔板底部,然后将大鼠骨髓基质干细胞接种于培养孔内,扫描电镜观察细胞在各组支架上的黏附情况,CCK-8法检测细胞增殖能力,RT-PCR检测成骨分化基因RUNX-2,ALP,OCN的表达.结果与结论:①在扫描电镜下可见细胞与支架黏附,并进入支架内部,VEGF/BMP-2(0.4︰1)组的细胞黏附生长状态好,细胞与支架紧密结合成为支架细胞复合体;②负载生长因子的纳米纤维支架上的细胞增殖及成骨分化标记物ALP、RUNX-2和OCN表达量高于空白支架组,并且VEGF/BMP-2浓度比例为0.4︰1时成骨分化标记物表达量高;③结果表明,负载VEGF/BMP-2的PLGA/明胶纳米纤维支架可促进大鼠骨髓基质干细胞的黏附、增殖及成骨分化,具备良好的细胞相容性,且VEGF/BMP-2浓度比例0.4:1为佳比例.
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聚左旋丙交酯纳米纤维支架与大鼠脊髓组织相容性的研究
目的 探讨聚左旋丙交酯[Poly(1-lactic acid),PLLA]纳米纤维支架与大鼠脊髓组织的相容性.方法 以PLLA为原料,采用液-液相分离技术构建纳米纤维支架(Nanofibrous scaffolds).在体外构建骨髓间充质干细胞(MSCs)-PLLA纳米纤维支架复合体;将12只SD大鼠随机分为两组,即损伤对照组和MSCs移植组.暴露大鼠胸10脊髓段做半横断损伤,其中在损伤对照组脊髓损伤处移植PLLA纳米纤维支架,在MSCs移植组脊髓损伤处移植MSCs-PLLA纳米纤维支架复合体.术后两组动物观察60 d.HE染色观察结构改变.免疫组织化学方法观察炎症细胞及MSCs的存活情况.结果 体外成功构建MSCa-PUA纳米纤维支架复合体.扫描电镜显示,PLLA纳米纤维支架由相互贯穿的微孔组成.荧光显微镜和扫描电镜下均可见MSCs能够很好地黏附在支架上,分布较均匀.移植术后60 d,HE染色显示,PLLA纳米纤维支架与脊髓组织融合较好,无明显空洞和瘢痕.CD68免疫组织化学显示,在移植物与宿主脊髓交界处有少量阳性细胞,表明有轻微炎症反应.GFP免疫组织化学显示,移植在脊髓损伤处的PLLA纳米纤维支架内有大量阳性MSCs,表明MSCs在移植术60 d仍有存活.结论 PLLA纳米纤维支架与大鼠脊髓组织有较好的生物相容性.
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牙周膜成纤维细胞在三维静电纺丝纳米纤维支架上的培养
目的:研究人牙周膜成纤维细胞与静电纺丝聚乳酸/聚己内酯纳米纤维支架体外培养的生物相容性.方法:分离、培养人牙周膜成纤维细胞,接种在静电纺丝纳米纤维支架上,与常规培养条件下的细胞进行比较,观察生长形态、生长曲线、倍增时间及活性.结果:人牙周膜成纤维细胞生长情况与常规培养基本一致,2组间的倍增时间比较无统计学差异(P＞0.05),活细胞百分率与正常培养无明显统计学差异(P＞0.05).结论:人牙周膜成纤维细胞在三维静电纺丝纳米纤维上生长、增殖,该支架材料具有很好的生物相容性,可作为牙周膜组织工程候选支架材料.
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牙周膜成纤维细胞与静电纺丝纳米纤维的生物相容性研究
目的 研究不同比例的静电纺丝聚乳酸/聚己内酯(PLA/PCL)纳米纤维与牙周膜成纤维细胞(PDLF)的生物相容性,探索其作为牙周膜组织工程支架的可行性.方法 聚乳酸(PLA)和聚己内酯(PCL)分别按重量比75:25、50:50和25:75制成混合溶液,应用静电纺丝技术制成3种比例的纳米纤维支架.将PDLF接种于3种比例的支架上,经细胞培养,通过光学显微镜观察PDLF在3种支架上的形态;MTT法检测PDLF在支架上的增殖,荧光显微镜下计数细胞,检测粘附能力;活死细胞染色法比较PDLF在3种比例支架上的活力.结果 在体外培养条件下,PDLF在3种比例支架上均能生长,其中50:50支架上的PDLF增殖曲线接近常规培养细胞的曲线,明显较其他2种支架上PDLF数量多;50:50支架对PDLF的粘附作用明显强于另外2种;50:50支架对PDLF活性的影响小,优于其他比例的支架.结论 PDLF能在不同比例的PLA/PCL纳米纤维上生长,其中,按重量比为50:50合成的支架在与牙周膜成纤维细胞共培养时体现出较好的生物相容性,可作为牙周膜组织工程候选支架材料.
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丝素蛋白/聚乳酸-聚己内酯纳米纤维支架对兔腱-骨愈合影响的实验研究
目的 探讨丝素蛋白(silk fibroin,SF)/聚乳酸-聚己内酯[poly (L-lactic acid-co-e-caprolactone),P(LLA-CL)]纳米纤维支架对兔腱-骨愈合的影响.方法 通过静电纺丝技术制备SF/P (LLA-CL)纳米纤维支架,扫描电镜观察材料形貌;并将支架与小鼠胚胎成骨细胞前体细胞MC3T3-E1复合培养1、3、5d,扫描电镜观察细胞黏附、增殖情况.取24只新西兰大白兔随机分为两组(n=12),对照组采用自体肌腱、实验组采用SF/P (LLA-CL)纤维纳米支架包裹自体肌腱建立关节外模型;术后6、12周采用组织学和生物力学测试评价腱-骨愈合情况.结果 SF/P (LLA-CL)纳米纤维支架为非取向结构,纤维直径为(219.4±66.5) nm;复合培养后,MC3T3-E1细胞在支架上生长良好,并随时间延长细胞逐渐增多.组织学观察示,术后6周两组腱-骨界面均有炎性细胞浸润,界面宽度未见明显差异;12周时实验组腱-骨界面可见新骨长入,而对照组无新骨长入.生物力学测试,术后6周,两组失效负荷及刚度比较差异均无统计学意义(P＞0.05);12周时实验组失效负荷及刚度均显著高于对照组(P＜0.05).结论 SF/P (LLA-CL)纳米纤维支架具有较好的细胞相容性,能有效促进兔腱-骨愈合,为临床上ACL重建移植物的改良提供新思路.
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纳米纤维仿生支架可诱导iPSC向心肌细胞分化
目的 利用诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)与纳米纤维仿生支架构建人工心肌,探讨纳米纤维支架用于诱导多能干细胞心肌特异性分化的可行性及潜在作用,为构建组织工程心肌提供参考.方法 采用静电纺丝技术制作聚己内酯/明胶复合纳米纤维仿生支架,接种鼠源Oct4-GFP+ iPSCs培养分化15 d.鼠源Oct4-GFP+ iPSCs同样接种于组织培养皿,培养分化15 d作为对照组.免疫荧光染色检测心肌细胞特异性标志物,流式细胞计数统计心肌细胞分化效率.结果 Oct4-GFP+ iPSCs能够在聚己内酯/明胶复合纳米纤维仿生支架上正常增殖、分化;培养15 d后,Oct4-GFP+ iPSCs在支架上分化出心肌细胞特异性标志物cTnT/MLC2a双染阳性的心肌细胞;而且支架组心肌细胞分化效率显著高于对照组(P＜0.05).结论 聚己内酯/明胶纳米纤维仿生支架支持iPSCs增殖,且能够促进其向心肌细胞分化,适用于组织工程心肌构建.
