Ⅱ型胶原-硫酸软骨素支架的制备及组织工程软骨的构建

研究经乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐(EDC)处理的Ⅱ型胶原-硫酸软骨素支架材料的性能特点,并在体外构建组织工程软骨。从鸡软骨中提取Ⅱ型胶原,以不同浓度的EDC为交联剂通过冷冻干燥的方法制备Ⅱ型胶原与硫酸软骨素复合支架并测定其理化性质。将体外培养的新生兔关节软骨细胞接种在Ⅱ型胶原与硫酸软骨素复合支架上,观察软骨细胞在支架上的生长形态并检测支架上软骨细胞分泌的糖胺聚糖含量及Ⅱ型胶原含量。结果表明:采用EDC与硫酸软骨素交联增加了支架的稳定性,最适的交联剂质量浓度为7 mg/mL。软骨细胞在复合支架上增殖分化良好,并保持软骨细胞特异分化的表型,分泌Ⅱ型胶原与蛋白多糖(GAG)。培养14 d后已有软骨样组织形成。     

几丁质支架对间充质干细胞成软骨分化中Ⅱ型胶原表达的影响

目的将间充质干细胞诱导分化为软骨细胞,观察分化后的细胞在单层培养和几丁质支架上培养的差别。方法抽取兔股骨骨髓,密度梯度离心分离BMSCs,用TGF-β1诱导第3代的BMSCs向软骨方向分化,2周后用免疫组化检测Ⅱ型胶原表达情况。将分化后的软骨样细胞传代,用无TGF-β1的培养基分别进行单层培养和接种在几丁质支架上培养2周,再用免疫组化检测Ⅱ型胶原表达情况。结果BMSCs经TGF-β1诱导后,具有软骨细胞特点,然而进行无TGF-β1的继续培养后,单层培养的类软骨细胞很快呈去分化表型,而接种在支架上的细胞仍能较好表达Ⅱ型胶原。结论几丁质支架具有延缓软骨样细胞去分化和老化的作用。     

载荷壳聚糖微球的海藻酸钠水凝胶的制备

目的:在支架材料上引入具有控释行为的微球,旨在通过微球包裹生长因子,通过生长因子的缓慢释放从而促进种子细胞的生长分化。方法:本实验通过在海藻酸钠水凝胶中负载具有控释功能的壳聚糖微球,并通过在微球中包载溶菌酶从而达到控制壳聚糖降解速率的功效。实验研究了不同搅拌速度下壳聚糖微球的形貌及粒径大小,通过扫描电镜对壳聚糖微球及复合支架的形貌进行了观察,通过紫外光吸收法测试了微球的载药量及包封率,并研究了壳聚糖微球在体外的降解行为等。结果:制备的壳聚糖微球表面较光滑,溶菌酶的包封率在25.78%-41.89%之间,载药量在15.20%-24.44%之间。包封溶菌酶的微胶囊在降解9天后壳聚糖分子量下降了70.40%,载荷微球的复合凝胶孔洞增多,孔洞大小均匀。结论:此复合材料有望作为载荷软骨相关生长因子的支架模型,从而解决软骨组织工程中种子细胞匮乏的问题。     

载荷壳聚糖微球的海藻酸钠水凝胶的制备

目的：在支架材料上引入具有控释行为的微球,旨在通过微球包裹生长因子,通过生长因子的缓慢释放从而促进种子细胞的生长分化。方法：本实验通过在海藻酸钠水凝胶中负载具有控释功能的壳聚糖微球,并通过在微球中包栽溶茵酶从而达到控制壳聚糖降解速率的功效。实验研究了不同搅拌速度下壳聚糖微球的形貌及粒径大小,通过扫描电镜对壳聚糖微球及复合支架的形貌进行了观察,通过紫外光吸收法测试了微球的载药量及包封率,并研究了壳聚糖微球在体外的降解行为等。结果：制备的壳聚糖微球表面较光滑,溶菌酶的包封率在25．78％41．89％之间,载药量在15．20％-24．44％之间。包封溶茵酶的微胶囊在降解9天后壳聚糖分子量下降了70．40％,载荷微球的复合凝胶孔洞增多,孔洞大小均匀。结论：此复合材料有望作为栽荷软骨相关生长因子的支架模型,从而解决软骨组织工程中种子细胞匮乏的问题。     

壳聚糖基角膜细胞载体的制备及其细胞相容性

为探讨羟丙基壳聚糖基共混膜作为组织工程技术中角膜细胞培养载体的可行性, 分别制备了羟丙基壳聚糖/硫酸软骨素、羟丙基壳聚糖/明胶/硫酸软骨素以及羟丙基壳聚糖/氧化透明质酸/硫酸软骨素三种共混膜。测定其透光率、含水量和蛋白吸附性能; 在共混膜上培养兔角膜上皮细胞, 通过观察角膜上皮细胞在不同载体膜上的生长状态、贴附情况, 测定细胞活性以及上清液中乳酸脱氢酶的活性, 研究三种壳聚糖基载体膜片与角膜上皮细胞的相容性。膜片理化性质测定结果表明三种共混膜片具有良好的透明度, 适宜的含水量和较强的蛋白吸附性能; 细胞相容性实验结果表明羟丙基壳聚糖/明胶/硫酸软骨素共混膜对细胞的损伤最小, 有利于细胞在膜上的贴附和生长, 表现出良好的细胞相容性, 有望作为角膜细胞载体体外构建组织工程化角膜。     

重组人干扰素β1a对人骨髓间充质干细胞成软骨细胞定向分化的影响

重组人干扰素β(rhIFN-β)是通过基因表达的一种糖蛋白,具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用,虽有研究表明其他亚型干扰素如干扰素γ对细胞增殖和分化有一定的作用,但rh IFN-β对人骨髓间充质干细胞(hMSCs)诱导分化的影响尤其是成软骨细胞定向分化的研究尚少。文中采用成球法研究在常规TGF-β3诱导分化培养基中添加重组IFN-β1a后对诱导hMSCs分化成软骨球的影响。hMSCs经诱导分化后,收集软骨球,通过定量检测糖胺多糖(GAG)含量、软骨球形态测定、Alcian Blue组织染色、Real-time PCR和Western blotting检测Sox9和CollangenⅡ的表达。结果显示,在常规TGF-β3诱导分化培养基中添加100 ng/mL IFN-β1a能显著提高GAG含量,增大软骨球尺寸,促进聚集蛋白聚糖形成,上调Sox9和CollangenⅡ的表达。研究结果表明,重组人IFN-β1a能够与TGF-β3联合作用促进h MSCs成软骨细胞定向分化。     

可控性释放NGF的京尼平- 壳聚糖微球的研究

目的:在体外研究京尼平-壳聚糖微球可控性释放具有生物活性的神经生长因子的可行性。方法:采用"乳化-化学交联"技术制备包埋神经生长因子的京尼平-壳聚糖微球,京尼平为化学交联剂;应用扫描电镜、粒径分布、体外缓释动力学及细胞生物活性分别对微球的性能进行研究。结果:京尼平-壳聚糖微球表面光滑,平均粒径在5.1~50.5μm之间;京尼平的浓度可影响微球在体外释放神经生长因子的速度,经高浓度京尼平交联的微球能减缓并持续释放神经生长因子;此外,从京尼平-壳聚糖微球释放的神经生长因子可维持PC12细胞的生物活性,提高NGF生物利用率。结论:京尼平-壳聚糖微球能有效缓释具有生物活性的NGF超过14天,为神经退行性疾病的治疗提供一种治疗策略。     

担载b-FGF的PLGA微球复合明胶支架的体外释放研究

目的:研究担载碱性成纤维细胞生长因子(b-FGF)微球复合明胶支架的外形特征、孔径、孔隙率及体外释放动力学,以期构建具有缓释功能、高孔隙率的担载细胞因子的新型复合明胶支架。方法:本文利用冷冻相分离法和S/O/W法先将b-FGF水溶液包裹于PLGA微球中,然后埋置于明胶溶液中制备为多孔复合明胶支架。分别对微球的形态和复合明胶支架的基本形态、孔径、孔隙率进行表征,通过Elisa法测定b-FGF在复合明胶支架中的体外释放行为。结果:制备成形态良好的三维复合明胶支架,其孔隙率为82.90%±1.45%,孔径范围为150~300μm,复合明胶支架中b-FGF在体外缓慢释放20余天。结论:担载蛋白微球复合明胶支架不仅满足组织工程支架的要求,还能有效缓释细胞因子,为细胞和组织生长提供良好的微环境,为进一步应用于组织工程领域提供了可能。     

胶原蛋白-壳聚糖支架的构建及其与骨髓基质干细胞复合的实验研究

目的:构建一种组织工程神经支架,并观察体外培养的骨髓基质干细胞在其内部的生长情况,为后续种子细胞的移植提供阶段性实验数据.方法:以Ⅰ型胶原蛋白和壳聚糖为原料通过冷冻干燥技术制备神经支架,扫描电镜观察其内部结构,测量其孔径大小、孔隙率等指标.将体外培养的骨髓基质干细胞与Ⅰ型胶原蛋白-壳聚糖神经支架复合,共培养2天;扫描电镜观察细胞在支架内部的生长情况.结果:构建的神经支架均为圆柱状,内部为纵向平行排列的孔径均匀的微管样结构,细胞紧密贴附在支架微孔内壁上,细胞生长状况良好.结论:Ⅰ型胶原蛋白-壳聚糖支架具有良好的内部三维结构和生物相容性,可与细胞复合后用于修复周围神经缺损.     

负载淫羊藿苷的壳聚糖基仿生支架的促软骨形成和炎症缓解作用北大核心CSCD

淫羊藿苷(icariin, ICA)是具有促软骨修复和抗炎作用的小分子药物,将ICA负载到软骨组织工程支架将能增强支架的生物功能性。本研究将聚L-丙交酯-己内酯poly(L-lactide-co-caprolactone,PLCL)电纺纤维经聚多巴胺(polydopamine,PDA)涂覆处理后制备成的短纤维与柠檬酸/壳聚糖溶液(citric acid/chitosan solution, CC)混合,通过冻-融和冷冻干燥方法制备成短纤维增强的壳聚糖水凝胶(PDA@PLCL/CC);然后通过物理吸附方法负载ICA构建新型工程软骨仿生支架(ICA-PDA@PLCL/CC);最后通过体外兔软骨细胞培养试验,研究ICA介导的软骨仿生支架对软骨细胞功能及炎症反应的影响。结果表明,PDA@PLCL/CC具有适当的孔径和孔隙率(>80%),具有较高的吸水率和力学性能,能够促进软骨细胞增殖和黏附。ICA-PDA@PLCL/CC支架利于维持软骨细胞形态,且能促进软骨生成性基因(sox-9)、糖胺聚糖(gag)和Ⅱ型胶原(colⅡ)基因的表达和软骨基质的合成。在模拟炎症存在的情形下,ICA-PDA@PLCL/CC仿生支架可降低软骨细胞纤维化,有效下调软骨细胞促炎症因子白介素-6(il-6)、白介素-1β(il-1β)和诱导型一氧化氮合成酶(inos)的表达,减少基质金属蛋白酶-3 (mmp-3)的表达,提高软骨胞外基质糖胺聚糖(glycosaminoglycan, GAG)和Ⅱ型胶原(type Ⅱ collagen, ColⅡ)的合成。该研究发展的ICA-PDA@PLCL/CC工程软骨仿生支架在软骨损伤的再生修复中具有应用潜力。     

TGF—β超家族在软骨发生、发育和维持中的作用

转化生长因子β(Transforming growth factor β,TGF-β)超家族包括TGF-β和骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic protein,BMP)两个亚家族.TGF-β超家族信号通路的配体、配体拮抗分子,受体、信号转导分子均在软骨内成骨过程中发挥各自独特的作用,参与调控软骨细胞的谱系分化、增殖、成熟、凋亡和矿化.BMP信号能起始间充质细胞向软骨细胞分化并维持软骨细胞的特性,在软骨发生过程中起主导作用;在生长板发育的过程中,BMP信号促进软骨细胞的成熟,促进成骨,而TGF-β信号抑制软骨细胞的肥大分化,维持生长板中适量的软骨细胞;TGF-β信号和BMP信号对于关节软骨的维持和修复都是不可或缺的.因此,TGF-β超家族的重要作用贯穿骨骼发育过程的始终.     

使用透明质酸钠复合海藻酸钠水凝胶球3D培养软骨细胞抑制细胞去分化的研究

目的:验证海藻酸钠(Alginate,Alg)水凝胶球添加透明质酸钠(Sodium hyaluronate,HA)后,对大鼠膝软骨细胞体外3D培养时软骨细胞去分化的抑制情况。方法:用Ⅱ型胶原酶消化法获取2周龄SD大鼠膝关节原代软骨细胞,体外培养传代至P2。细胞分为2组,1组用2%海藻酸钠水凝胶球3D培养(Alg组),另一组用2%海藻酸钠+1%透明质酸钠的水凝胶球3D培养(Alg/HA组),采用正交法制作海藻酸钠水凝胶球。培养14天后,两组各取水凝胶球进行死活细胞染色观察细胞状态。其他水凝胶球收集后用4%多聚甲醛固定,30%蔗糖溶液脱水,OCT(Optimal cutting temperature compound)包埋剂包埋切片,采用苏木精-伊红染色法(Hematoxylin-eosin staining,HE染色)、甲苯胺蓝染色观察软骨细胞形态;采用阿利新蓝染色观察对比糖胺聚糖(Glycosaminoglycan,GAG)含量;采用免疫荧光染色对比Ⅱ型胶原(Collagen typeⅡ,ColⅡ)含量;采用蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测软骨细胞ColⅡ和聚蛋白多糖(Aggrecan,ACAN)的表达情况。结果:死活细胞染色显示两组水凝球内软骨细胞状态良好,几乎无死细胞;阿利新蓝染色显示Alg/HA组与Alg组相比软骨细胞分泌更多的GAG;免疫荧光染色显示Alg/HA组比Alg组软骨细胞内含更多的Ⅱ型胶原;Western blot显示Alg/HA组软骨细胞比Alg组ColⅡ的蛋白表达更多。结论:含透明质酸钠的海藻酸钠水凝胶可以更好地维持软骨细胞的表型,抑制软骨细胞去分化。     

白介素1 受体拮抗剂及转化生长因子β1 对兔膝关节骨性关节炎（OA） 的治疗研究

目的:通过关节腔内注射白介素1受体拮抗剂(IL-1Ra)及转化生长因子β1(TGF-β1),观察其对骨性关节炎的治疗作用。方法:16只3-4个月龄新西兰大白兔(雌雄不限)随机分为四组,每组四只,分为正常组,对照组,IL-1Ra组,TGF-β1组,正常组仅打开左膝关节关节腔,剩余三组均给予左膝关节前交叉韧带离断术(anterior cruciate ligament transaction ACLT)。四周后IL-1Ra组给予关节腔内注射IL-1 Ra 5g/ml,TGF-β1组给予关节腔内注射TGF-β1 50mg/ml,每周两次,连续四周,正常组及对照组未采取任何措施。术后八周时采用空气栓塞法处死全部实验动物,取股骨远端长约1cm,固定后切片行细胞形态学观察。结果:大体肉眼观察:对照组股骨远端软骨面色颜色变暗并稍显粗糙,可见少量软骨脱落,其余两组关节软骨大体形态均接近正常。镜下观察:TGF-β1组软骨细胞增生明显,软骨细胞排列较正常软骨细胞排列轻度紊乱。IL-1Ra组软骨细胞增生数量未及TGF-β1组明显,软骨细胞排列也不及TGF-β1组规则。IL-1Ra组及TGF-β1组软骨细胞形态接近正常软骨细胞,基质染色接近正常。两组软骨膜表面光滑,无纤维细胞形成,软骨膜下未见纤维化。对照组软骨细胞数量明显减少且排列紊乱,软骨细胞形态发生改变,可见软骨细胞凋亡,镜下可见软骨细胞核浓缩、裂解,并可见新生软骨形成,突出于正常软骨膜表面,软骨膜表面下方可见血管翳及纤维母细胞形成,出现轻度纤维化。基质染色不均匀且染色较淡。结论:IL-1Ra及TGF-β1关节腔内注射均能有效抑制骨性关节炎关节软骨的退变并增加软骨细胞再生,促进软骨基质合成,延缓骨性关节炎的发病进程。     

酮戊二酸改性壳聚糖微球的制备及其对来氟米特的缓释

采用反相悬浮法制备交联壳聚糖微球,再与α-酮戊二酸反应生成Schiff碱,以NaBH_4还原制得改性壳聚糖微球.用FT-IR,SEM和XRD进行表征.并以来氟米特(LEF)为模型药物,考察了其缓释效果.结果显示:微球对药物的最大包封率为94%,载药量为62%,在缓释初期2 h内微球平均释放药量的16%,后期则呈现缓慢释放的趋势.本论文采用的微粒的药物承载量和释放速度既保证了药物的药效又降低了药物释放速率过快引起的对人体的不良反应.     

白介素1受体拮抗剂及转化生长因子β1对兔膝关节骨性关节炎（OA）的治疗研究

目的：通过关节腔内注射白介素l受体拮抗剂（IL-1Ra）及转化生长因子β1（TGF]B1）,观察其对骨性关节炎的治疗作用。方法：16只3-4个月龄新西兰大白兔（雌雄不限）随机分为四组,每组四只,分为正常组,对照组,IL1-Ra组,TGF-β组,正常组仅打开左膝关节关节腔,剩余三组均给予左膝关节前交叉韧带离断术（anterior cruciate ligament transaction ACLT）。四周后IL-1Ra组给予关节腔内注射IL-1Ra5g／ml,TGF-β1组给予关节腔内注射TGF-β150mg／ml,每周两次,连续四周,正常组及对照组未采取任何措施。术后八周时采用空气栓塞法处死全部实验动物,取股骨远端长约1cm,固定后切片行细胞形态学观察。结果：大体肉眼观察：对照组股骨远端软骨面色颜色变暗并稍显粗糙,可见少量软骨脱落,其余两组关节软骨大体形态均接近正常。镜下观察：TGF-β1组软骨细胞增生明显,软骨细胞排列较正常软骨细胞排列轻度紊乱。IL—1Ra组软骨细胞增生数量未及TGF-β1组明显,软骨细胞排列也不及TGF-β1组规则。IL-1Ra组及TGF-β1组软骨细胞形态接近正常软骨细胞,基质染色接近正常。两组软骨膜表面光滑,无纤维细胞形成,软骨膜下未见纤维化。对照纽软骨细胞数量明显减少且排列紊乱,软骨细胞形态发生改变,可见软骨细胞凋亡,镜下可见软骨细胞核浓缩、裂解,并可见新生软骨形成,突出于正常软骨膜表面,软骨膜表面下方可见血管翳及纤维母细胞形成,出现轻度纤维化。基质染色不均匀且染色较淡。结论：IL-1Ra及TGF-β1关节腔内注射均能有效抑制骨性关节炎关节软骨的退变并增加软骨细胞再生,促进软骨基质合成,延缓骨性关节炎的发病进程.     

IL-13抑制剂在损伤大鼠尾椎间盘退变中的作用研究

为了探讨IL-13细胞因子在损伤后大鼠椎间盘退变中的影响,建立了大鼠尾椎间盘退变模型,给予IL-13抑制剂sIL-13Rα2-Fc进行干预,将实验分为空白、对照、低剂量、中剂量、高剂量干预组。分别于4周及6周后通过HE染色和Masson染色观察椎间盘形态变化并评分;DMMB法定量分析椎间盘中的糖胺多糖(glycosaminoglycan,GAG)、硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)、硫酸角质素(keratan sulfate,KS)、透明质酸(hyaluronic acid,HA)含量变化;RT-PCR分析Ⅰ型和Ⅱ型胶原蛋白的mRNA表达水平;蛋白质印迹分析Ⅰ型和Ⅱ型胶原蛋白含量。HE和Masson染色显示与对照组相比,干预组椎间盘病理改变减小,纤维环排列更规则,破裂部位减小,NP细胞数量增加,胶原纤维减少。sIL-13Rα2-Fc干预增加了糖胺多糖、透明质酸含量,增加了硫酸软骨素/硫酸角质素比,减少了Ⅰ型胶原蛋白的表达,并增加了Ⅱ型胶原蛋白。结果表明IL-13抑制剂sIL-13Rα2-Fc可有效减轻椎间盘退变,并且与作用时间和浓度成正相关。     

阿魏酸对年幼大鼠软骨蛋白聚精作用的电镜观察

正常大白鼠骺板软骨具有典型的细胞柱结构,依次为增殖层、肥大层和钙化层。增殖层细胞呈扁平长管状,成对存在;肥大层细胞体积增大,呈纺锤形或卵圆形;钙化层细胞开始崩解,细胞质凝聚变性。这些细胞之间的部分是软骨基质,其主要成分是胶原纤维和由软骨细胞合成并分泌的蛋白聚糖(Proteoglycans)。蛋白聚糖是由核心的蛋白质分子和作为侧链的糖胺聚糖构成的复合大分子物质,它含有 SO_4~(2-),因而带有大量的负电荷。在骺板软骨中,糖胺聚糖包括透明质酸、硫酸软骨素及硫酸角质素。蛋白聚糖在软骨成骨中有十分重要的作用,当软骨基质中缺少时,将造成软骨发育的障碍,使软骨畸     

PLGA微球复合明胶组织工程支架缓释蛋白药物的研究

目的：研究PLGA微球复合明胶支架对蛋白药物的释放影响。方法：将模型蛋白BSA通过复乳法制备成缓释PLGA微球,然后将微球埋置于明胶支架中,形成担载蛋白的PLGA微球复合明胶组织工程支架。考察复合支架体外蛋白释放行为,并用MicroBCA法定量测定释放的BSA量,采用β-半乳糖苷酶催化ONPG的方法检测制备前后蛋白的活性,并与不含PLGA微球直接担载蛋白的支架做对照。结果：PLGA微球复合支架蛋白的包封率能达到73．2％,其中第一天释放20％,对蛋白活性的保持达到70％以上。结论：微球复合明胶支架可以改善一般组织工程支架蛋白药物的突释,提高蛋白药物在制剂,贮存,释放过程中的稳定性。     

兔关节软骨细胞体外三维培养条件的优化

实验使用海藻酸钠水凝胶作为细胞支架.模拟软骨细胞体内生长的三维环境,研究了体外三维培养条件下,不同浓度的胎牛血清(FBS)和硒酸复合液(ITS)体系对兔透明软骨细胞(hyaline cartilage)的牛长、增殖和细胞外基质分泌活动的影响.结果 表明,三维模式培养21天,透明软骨细胞仍然具有较好的增殖活性.在硒酸复合液及低浓度血清时,细胞未去分化,保持分泌Ⅱ型胶原(Collagen Ⅱ)和软骨聚集蛋白聚糖(Aggrecan)的能力,与之比较,高浓度胎牛血清(10%)培养条件下,在21天开始细胞去分化,即硒酸复合液在一定的血清浓度下有助于维持软骨细胞生长、增殖,避免了软骨细胞受高浓度血清影响而去分化.     

TGF-β1调控GATA3促进骨关节炎中软骨细胞钙化

[目的]探究TGF-β1与GATA3对骨关节炎中软骨细胞钙化的影响。[方法]收集外伤及骨关节炎患者的膝关节软骨组织并分离软骨原代细胞,将软骨细胞分为正常组和研究组。用SB-431542或K-7174干扰软骨细胞中TGF-β1/GATA3的表达。用钙化诱导培养基使软骨细胞发生钙化。通过蛋白免疫印迹实验和实时荧光定量PCR实验分析软骨细胞中TGF-β1/GATA3的表达。通过茜素红染色统计细胞钙化水平。[结果]与正常组软骨细胞比较,OA组患者软骨细胞TGF-β1和GATA3的表达水平和钙化水平显著增加(1.01±0.02 vs 2.98±0.03;0.91±0.05 vs 2.33±0.11;P<0.05);与PBS组比较,K-7174组软骨细胞的ALP和COLX的表达水平(2.18±0.05 vs 0.91±0.06;2.83±0.03 vs 0.46±0.01)以及钙化细胞数量显著降低(0.63±0.03 vs 0.25±0.01;P<0.05);与PBS组比较,SB-431542组软骨细胞的ALP和COLX的表达水平(1.01±0.02 vs 0.46±0.05;1.05...