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水凝胶在心肌组织工程中的研究进展
近年来用于心肌组织工程研究的生物材料不断被广大学者研究和重视起来,水凝胶以其一定的韧性、流变性、良好的生物相容性和可降解性被越来越广泛地应用于心肌组织工程.水凝胶在心室重构、改善心功能等方面都发挥着重要作用.本文以水凝胶在心肌组织工程中的研究进展做一综述.
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干细胞与心肌组织工程学研究
虽然干细胞移植在世界各地进行得如火如荼,部分单位已经进入临床实验,取得了很好的结果[1-2].但是对于大面积心肌梗死,细胞移植很难逆转心功能的进一步恶化;对于先天性心脏病患者,单纯的细胞移植不可能替代或修补心脏缺损.而且,目前所用的修复重建材料都缺乏收缩性和生长潜能,并有钙化和血栓生成的危险.寻找能避免上述不足的理想材料一直是心血管领域基础研究的热点之一[3].
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心肌组织工程——心肌再生
组织工程是当今医学发展的五大主要前沿问题之一,主要研究组织和器官的形成和再生.它是应用生物学和工程学的原理和方法认识正常和病态生物组织的结构-功能关系,并设计、构造、改良生物的活组织,以修复或重建器官结构,维持或改善组织器官功能的一门新兴交叉边缘学科[1].不言而喻,心肌组织工程的任务是,认识心肌的结构和功能关系,设计、构造、改良和培育活的心肌组织,维持或改善心肌的结构或功能.
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心脏脱细胞基质在心肌组织工程中的应用
近年来，心脏脱细胞基质材料成为心肌组织工程领域炙手可热的明星，其低致敏性和接近天然的三维结构显示了其在修复、替代坏死心肌和器官再造方面的广阔应用前景。本篇综述着眼于心脏脱细胞基质在心肌梗死治疗以及全器官再造等方面的研究，从心脏脱细胞基质的制备、检测和应用方面进行了系统回顾，并探讨该材料今后的应用前景与方向。
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京尼平交联的脱细胞牛心包生物支架材料的实验研究
目的:初步探讨新型生物交联剂京尼平对脱细胞牛心包基质作为支架材料的影响及意义,为心肌组织工程心脏补片的构建提供较理想的生物支架材料.方法:实验分为三组,A组(25块)为新鲜未脱牛心包组织,B组(25块)为脱细胞牛心包组织,C组(25块)为京尼平交联的脱细胞牛心包组织.采用光学显微镜、扫描电镜观察脱细胞效果和胶原纤维、弹力纤维改变;以组织厚度、热皱缩温度和抗拉力测试观察基质的物理性能变化.结果:光学显微镜、扫描电镜观察显示去污剂-酶消化法去细胞百分率达98.63%,能够有效脱除细胞,完整保留牛心包组织的胶原纤维和弹力纤维;组织厚度测试结果为,A组(3.8±1.0)mm,B组(3.8±1.2)mm,C组(4.0±1.0)mm;组织热皱缩温度测定结果为,A组(78.50±0.50)℃,B组(67.90±0.60)℃,C组(85.90±0.40)℃;组织抗拉力测试结果显示,经交联剂京尼平处理后C组大载荷、大应力、弹性模量、大应变均高于A组,差异有统计学意义(P<0.05).结论:经过新型生物交联剂京尼平交联的脱细胞牛心包大载荷增加显著,可以弥补脱细胞牛心包力学性能的减少,作为较理想的心肌组织工程支架材料.
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干细胞向心肌细胞分化的研究进展
干细胞具有多向分化产生不同组织细胞的能力,在一定的条件下可以诱导分化为心肌细胞,这对临床治疗心肌梗死以及心血管组织工程领域特别是心肌组织工程的研究具有非常重要的意义.本文就目前干细胞向心肌细胞分化的研究进展作一综述,着重探讨一下胚胎干细胞、骨髓来源的干细胞、心脏干细胞的体外分化,以及如何提高心肌细胞的分化效率,更好地应用于临床.
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骨髓间充质干细胞和心肌组织工程
目前对于心功能不全的治疗包括心脏移植、外科血运重建、机械和人工合成装置的替代以及新陈代谢的调整,这些治疗虽然已在临床应用,但都有局限性和并发症.各学科的发展为组织修复提供了更好的手段,随着工程学、材料学、生物制品的发展,组织工程学在维持和提高受损组织的功能方面也取得很大进步,其中包括心脏组织工程,即血管、心脏瓣膜和心肌组织工程.缺血性心脏病在我国发病率逐年提高,一般认为出生后心肌细胞即失去分裂能力,一旦损伤发生,则只能由成纤维细胞所填充,终为瘢痕替代,逐步发生心室重构,终导致心力衰竭.心肌细胞移植是近治疗缺血性心脏病的热门课题,人们一直在寻求用一种细胞取代梗死的心肌细胞以期维持正常的心脏功能,目前胚胎干细胞(ES)因牵涉伦理问题应用受限;胎儿心肌细胞对缺血耐受性差;骨骼肌细胞分化成熟后无法与宿主细胞建立电机械耦联;
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心肌组织工程可降解支架材料的新研究
健康细胞移植到心肌损伤部位是当前关注的热点.组织工程的三维支架材料可替代丢失和损伤的细胞外基质,对自我或移植细胞提供支持,避免或减少梗死区移植细胞被冲洗掉或死亡,并通过微环境线索获得组织的再生和修复,从而预防和改善心功能.就生物活性可降解材料的设计、修饰及目前常用的类型的研究现状做一综述,为可降解材料的应用研究提供理论依据.
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采用灌注生物反应器构建的心肌组织中氧分布的数值模拟
目的 建立灌注生物反应器和心肌组织构建物中流体流动及氧传递和反应的稳态数学模型.方法 以工程化心肌组织体外多通道灌注培养系统为研究对象,利用计算流体力学方法 ,通过商业软件来求解数学模型,并考察两种细胞密度下灌注速率对氧分布的影响.结果 通过多通道灌注生物反应器模仿毛细血管,能部分提高及改善支架材料内的氧浓度分布.在细胞密度较低时多通道灌注方式口J以满足细胞生长的需要;但由于通道的数目较少以及形状简单,在细胞密度较高时,仍无法满足细胞对氧的需求.结论 该模型能够用于优化支架材料的几何尺寸以及灌注速率等流动参数.
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小肠黏膜下层复合骨髓间充质干细胞体外构建心肌组织薄片的实验研究
目的 探讨利用小肠黏膜下层(SIS)复合骨髓间充质干细胞(BMSCs)体外构建心肌组织薄片的可行性.方法 将自大鼠骨髓分离培养的BMSCs经5-氮胞苷(5-Aza)诱导培养3周后种植在经脱细胞处理的SIS浆膜面,在体外动态条件下共培养2周,构建组织工程心肌组织薄片,并进行病理组织学、超微结构和免疫组织化学染色观察.结果 与BMSCs体外共培养2周的SIS经苏木精-伊红(HE)染色显示,细胞在SIS上不只局限于材料表层,呈多层分布,部分细胞逐步向深层迁移和渗透.扫描电子显微镜观察发现,细胞较好地在SIS上黏附、生长和迁移,细胞分泌大量的细胞外基质.免疫组织化学染色结果显示,SIS上的细胞为表达α-actin、cTn Ⅰ和connexin-43的心肌样细胞.结论 在体外将SIS复合经5-Aza诱导的BMSCs,成功地初步构建出组织工程化心肌组织薄片.SIS是一种良好的心肌组织工程生物支架材料.
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心肌组织工程研究现状
组织工程包括种子细胞、生物材料和组织构建三部分.种子细胞的来源和种类是心肌组织工程的关键环节,目前研究较多的主要有胎幼心肌细胞、心脏自体细胞和全、多能干细胞等.生物材料是细胞附着的基本框架和代谢场所,直接影响所构成的组织形态和功能.生物反应器系统使体外构建理想的工程化心肌组织成为可能.本文介绍近年来心肌组织工程在上述三方面的研究进展.
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心肌组织工程种子细胞的研究进展
在心脏外科领域,目前使用的各类补片、管道都没有生长能力,无法辅助心脏功能,远期还会出现感染、血栓形成、毁损等[1].同时,冠心病发病率高,心肌梗死后无法再生或再生能力有限.
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心肌组织工程研究新进展
一般认为成熟的心肌细胞是终末分化细胞,缺乏再生能力[1,2].近来,Bel-trami等[3]报道,少数成体心肌细胞在终末分化之后还具有分裂能力.但由于这些细胞数量极少,不能达到心肌损伤后修复心肌的目的.因此,心肌损伤后导致心肌细胞不可逆的丢失,只能由成纤维细胞增生形成瘢痕而修复.设法增加心脏内心肌细胞或心肌样细胞的数量能改善此类患者的心功能;其次,先天性心脏病是世界范围内普遍存在的问题,有着相当高的发病率和病死率.随着心脏外科技术、体外循环、围术期监护设备和措施的进步,几乎所有的先心病都可得到外科纠治,但仍有很多因素严重制约和影响手术的成功率和生存质量,作为修补房室隔缺损、重建流出道或血管的修复材料即是其原因之一.当今可供临床应用的修复材料都缺乏收缩性和生长潜能,并有钙化和血栓生成的危险[4].寻找能完全避免上述不足的理想补片材料一直是先心外科基础研究的热点之一,心肌组织工程则提供了一种全新的思路和治疗策略.近年来,心肌组织工程的研究发展迅速,现就近期研究进展作一概述.
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基于心脏全器官脱细胞基质的组织工程支架材料制备与生物学评价
目的 探讨一种心脏全器官脱细胞方法,并对制备的心脏脱细胞基质支架进行检测与评价. 方法 通过联合使用胰蛋白酶、Triton X-100等洗涤剂,对成年SD大鼠离体心脏进行主动脉逆行灌流脱细胞处理.对制备的心脏脱细胞基质支架进行大体观察、甲苯胺蓝灌流染色、HE染色、扫描电镜观察、阿利新蓝染色、细胞外基质组分免疫组织化学染色等观察. 结果 成功制备心脏全器官脱细胞基质支架材料,其保留了原心脏的大体形态;HE染色、甲苯胺蓝染色及扫描电镜观察显示其保留了较好的脉管结构与超微空间构象;阿利新蓝染色及免疫组织化学染色结果显示,其主要的细胞外基质成分,包括I型胶原、糖氨聚糖、纤连蛋白、层粘连蛋白保留良好. 结论 制备的大鼠心脏脱细胞基质支架保留了心脏原有的结构与细胞外基质成分,有望作为全器官心脏体外再造的良好组织工程支架材料.
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心肌组织工程细胞外基质的研究进展
心肌组织工程技术的问世良好地解决了心肌梗死后组织细胞移植过程中出现的一系列问题,同时也建立为选择更好材料及更好移植手段的技术平台.但无论是动物实验研究还是近的临床试验都表明,目前细胞移植手段仍存在不少缺陷,主要在于优良种子细胞的缺乏以及移植后细胞的低生存率和低分化率.在这种背景下,作为心肌组织工程支架材料的细胞外基质(extracellular matrix,ECM)越来越受到人们的关注和重视,成为近些年来医学研究的前沿和热点.而ECM也不再仅仅被理解为一种支架材料或是一种组织,而是能为细胞提供必要信号、影响细胞内增殖、分化和代谢重要途径的关键角色.ECM相关模型大致可分为以下几类:天然生物支架材料、人工合成高分子支架材料以及物理和生物学特性更加平衡的复合支架材料.我们对近几年心肌组织工程领域ECM方面的研究进展及ECM的材料进行综述.
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聚乳酸-聚乙醇酸共聚物与心肌样细胞生物相容性的研究
目的:探讨聚乳酸-聚乙醇酸(PLGA)与骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)衍生的心肌样细胞的生物相容性,为构建心肌组织工程及其进一步体内回植提供研究基础.方法:以密度梯度离心法体外分离培养SD大鼠的BM-MSCs,将培养的第3代细胞用终浓度为10 μmol/L的5-氮杂胞苷和0.1μmoL/L的血管紧张素Ⅱ诱导分化.将诱导后的心肌样细胞接种到PLGA材料上,用沉淀法测定细胞的黏附力和黏附率;MTT比色法检测细胞的增殖并绘制增殖曲线;扫描电镜观察细胞在PLGA材料上的形态学特征及细胞与该材料的相容性.结果:心肌样细胞在PLGA支架材料上贴附、生长良好,可分泌细胞外基质,其黏附、增殖能力与单纯的细胞相比无显著统计学差异.结论:PLGA与心肌样细胞具有良好的生物相容性,可作为心肌样细胞的理想载体构建心肌组织工程.
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心肌组织工程研究进展
冠心病是现代社会危害公众健康的主要疾病之一,而现有的治疗手段并不能从根本上治愈冠心病所引起的心肌损害和心功能下降,心肌组织工程概念的提出有望为解决这一难题提供新途径.本文结合近年来的文献对心肌组织工程的国内外研究进展作一综述.
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金纳米颗粒在生物医学领域中的应用
随着时代的不断进步,金纳米颗粒(gold nanoparticles,AuNPs)已在不同的领域取得了广阔的研究与应用.金纳米颗粒具有易于表面修饰、独特的光学性质、优越的导电性能、良好的生物相容性等特性,使其在生物医学诊断和治疗中的应用日益增多.笔者就金纳米颗粒的制备、特性及其在药物递送、传感器、肿瘤的光热治疗、生物医学成像、心肌组织工程中的应用等方面进行了综述.
