磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷表面接枝多肽改性研究

为在磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷(Apatite-Wollastonite Bioactive Glass-Ceramic, AW)表面引入能够促进细胞粘附的RGD(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)多肽以提高其生物活性, 采用低温等离子法在材料的表面引入活性氨基基团, 并通过浸渍法使氨基基团与多肽发生反应。采用XRD、XPS、ATR-FTIR对AW的相组成及表面改性特性进行表征, 确认通过低温等离子法在AW表面接上氨基, RGD多肽分子与氨基反应以化学键合的形式接枝到材料表面(RGD-AW), 实现了在AW表面接枝生物大分子的改性。将改性前后的材料分别与类成骨细胞(MG63细胞)混合培养并使用荧光显微镜、SEM及MTT等测试方法对材料的细胞生物学性能进行了表征。细胞实验结果表明: 接枝RGD多肽分子的材料在细胞培养的早期阶段比AW更有利于细胞的粘附及铺展。     

接枝RGD多肽磷灰石-硅灰石材料的矿化和生物学特性

应用等离子辅助化学接枝方法在磷灰石-硅灰石(AW)生物活性玻璃的表面接枝精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)多肽。采用模拟体液(SBF)浸泡方法研究了AW表面接枝RGD基团对材料体外矿化特性的影响。SEM和EDS检测结果表明,RGD多肽的引入有利于羟基磷灰石(HA)的沉积,能够增强RGD-AW复合材料的体外矿化能力,HA形貌为蠕虫状。材料MG-63细胞共培养实验以及材料新西兰成年大白兔体内植入实验的结果表明,表面化学接枝RGD多肽的RGD-AW复合材料能够显著地促进类成骨细胞的黏附和铺展,并且在2周、4周和8周时均能够加速新骨的生成及骨组织结构和功能的重建。     

三维多肽支架中前成骨细胞MC3T3-E1成骨分化的初步研究

在多肽EAK16水凝胶支架上接种小鼠前成骨细胞MC3T3-E1,采用倒置显微镜观察细胞形态,CCK-8(细胞计数试剂盒)检测细胞增殖情况。细胞在诱导培养基中培养1周后,观察不同时间段细胞碱性磷酸酶的分泌活性。采用ALP染色和茜素红-S染色作为定性实验研究MC3T3-E1向成骨方向的分化情况。结果表明,MC3T3-E1细胞在水凝胶支架EAK16上有较好的黏附和增殖能力,诱导培养后细胞有较高水平的碱性磷酸酶表达和矿化基质沉积。多肽水凝胶支架对前成骨细胞MC3T3-E1具有较好的生物相容性。     

RGD修饰钛表面对人牙龈成纤维细胞初期黏附和铺展的影响

用羰基二咪唑(1,1'-carbonyldiimidazole,CDI)将含RGD的短肽共价连接到纯钛表面,研究接枝后的钛表面对原代培养的人牙龈成纤维细胞(human gingival fibroblasts,HGF)初期黏附和铺展的影响.结果表明,RGD修饰的纯钛表面粘附的细胞数比未修饰钛表面多,细胞铺展面积比钛表面的大,应力纤维的形成比钛表面早.RGD接枝钛表面更有利于人牙龈成纤维细胞的粘附,改善了纯钛的生物相容性.     

图案化与生物功能化聚3,4-乙烯二氧噻吩生物界面

本工作制备了具有可调控蛋白/细胞作用且低阻抗的功能化聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)的图案化生物界面,并在空间上引导细胞的粘附行为.功能化PEDOT共聚物由具有抗非特异性粘附的磷酸胆碱功能化的EDOT(EDOT-PC)和可进行生物耦合反应的羧基功能化的EDOT(EDOT-COOH)两种单体共聚而成.本工作研究了不同组分共聚物的电化学阻抗性能及其对蛋白、细胞的抗粘附性能,同时通过精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)多肽的引入实现了在抗非特异性粘附背景下对细胞的特异性粘附.在此基础上,通过光刻及电化学沉积技术制备了由细胞特异性粘附区与抗细胞粘附区组成的图案化PEDOT生物界面,可有效地在空间上控制细胞粘附行为.该工作为研究细胞在材料表面的其他行为提供了可能性,在组织修复、再生工程中有着潜在的应用价值.     

宽硬度域及智能化调节细胞培养用水凝胶研究进展

细胞外基质的力学性质,特别是基质硬度在细胞的铺展、增殖、迁移及分化等进程中,起着至关重要的作用。水凝胶能良好模拟体内细胞基质的硬度,因而被广泛用作评价细胞对基质力学性质的响应及组织工程应用的载体。然而,普通水凝胶材料有限硬度调节范围、调控的不便性以及硬度对粘附配体密度的依赖给研究人员带来了很大困扰。近年来出现的一些经过巧妙设计的天然、定制、人工合成材料水凝胶很好地解决了这些问题。总结了这些硬度域广、能够智能化调节的新型水凝胶,并详细讨论了硬度调控对细胞行为的影响。     

“软模板”法调控胶原的仿生矿化研究

在模拟体内pH值=7.4的胶原溶胶-凝胶体系中,加入β-甘油磷酸钠(β-GP)作为矿化的磷源,并引入聚丙烯酸(PAA)和三聚磷酸钠(TPP)作为"软模板"模拟体内非胶原蛋白DMP-1的N端和C端的隔离功能域,调控Ⅰ型胶原的矿化,构建了纳米羟基磷灰石/胶原(n-HA/COL)复合支架材料。并以人脐带间充质干细胞hUMSCs作为种子细胞,探究了其对细胞的粘附、增殖、分化的影响。结果表明,胶原纤维组织与矿化同步进行,陈化处理有利于羟基磷灰石(HAp)晶体的结晶。自组装HAp纳米微粒不仅在胶原纤维外部沉积,也可以在原胶原分子上及胶原微纤维的末端被发现,同时纳米磷酸钙盐沿着胶原微纤维的圆柱形表面分布。细胞培养表明n-HA/COL并没有明显促进hUMSCs细胞的增殖,但能够诱导hUMSCs向成骨细胞分化,促进成骨细胞AKP的表达,并且nHA/COL复合支架材料与成骨诱导液(OICM)联用时诱导效果更加显著。这种以"bottom-up"深度矿化方法为骨支架材料的制备提供了新思路,n-HAp/collagen复合材料有望用于骨组织填充修复。     

细菌纤维素/明胶复合多孔支架材料的制备与表征

介绍了以细菌纤维素水凝胶膜和明胶为原料制备细菌纤维素/明胶多孔复合支架的方法,并利用红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射及力学性能测试对多孔复合支架进行研究。结果表明,复合多孔支架的表面孔径变大、孔隙率下降,但依然呈三维网络结构;明胶的加入使细菌纤维素的链规整度下降,结晶度变小、力学性能下降;同时,明胶能够调节细胞的响应并且促进细胞的贴附和生长,使细菌纤维素/明胶复合多孔支架更有利于细胞的粘附、增殖,更适用于生物医学领域。     

3D打印HA微球支架的制备与表征

生物材料表面微结构对于成骨具有重要的影响,该研究以不同粒径(<60μm)的羟基磷灰石(HA)微球状粉体为原料,通过3D打印技术制备了一系列(HA0、HA10、HA30、HA50)生物陶瓷支架。不同支架具有相似的理化性能,由于微球粒径不同形成了不同的微结构,对其生物学性能造成不同的影响。相比传统非微球颗粒打印的支架(HA0), HA微球构成的支架能够提供更多细胞粘附和生长位点, 24 h的粘附实验显示HA30支架能显著促进骨髓间充质干细胞的伪足伸长;培养5 d的细胞增殖实验显示,微球支架上的细胞数量与HA0支架出现显著性差异,表面微球结构与细胞尺度相当的HA30支架具有最好的促增殖效果。因此,3D打印技术在可控制备HA支架宏观结构的同时,还可以通过控制生物陶瓷粉体的颗粒形貌,调控3D打印支架的表面微结构,从而优化其生物学效应,在骨组织工程领域具有良好的应用前景。     

含光诱导片段定向滑动多肽水凝胶诱导胚胎干细胞的外胚层分化（英文）

由细胞内行为或外源力引起的干细胞龛中存在的机械信号对干细胞的自我恢复和分化等基本功能具有重要影响.然而,关于具有分子机械运动产生的内在机械信号的人工细胞外基质鲜有报道.在此,我们报道了含光诱导片段定向滑动的机械动态水凝胶的合成及其作为人工细胞外基质在调节胚胎干细胞(ESC)分化中的功能.通过引入光笼蔽的半胱氨酸残基调控亲疏水交替多肽的自组装制备机械动态水凝胶.光笼蔽多肽组装体在光照射下转化为热力学非平衡的非笼蔽多肽双分子层,其进一步发生热力学有利的疏水性塌陷转变诱导的片段定向滑动.在机械动态水凝胶上培养鼠胚胎干细胞,该片段定向滑动诱导干细胞向外胚层谱系定向分化.进一步揭示了机械动态水凝胶促进机械转导蛋白YAP进入细胞核,表明其用于ESCs定向分化的潜在机械转导机制.细胞定向分化结果表明了机械动态水凝胶作为潜在的生物材料,有望用于疾病治疗和组织再生.     

空心羟基磷灰石亚微球/壳聚糖可注射水凝胶的制备及表征

采用W/O/W复乳法制备空心羟基磷灰石(HAP)亚微球,将空心HAP亚微球均匀分布在壳聚糖/甘油磷酸钠(CS/GP)体系中制备可注射HAP/CS水凝胶(gel 1),同时制备可注射CS水凝胶(gel 2).用X射线衍射仪、场发射透射电镜、红外光谱、扫描电镜对空心HAP亚微球和水凝胶进行了表征,并比较分析了两种溶胶的成胶...     

基于细胞打印的三维MCF-7乳腺癌细胞球高通量构建研究

基于细胞球的体外组织模型在生理病理机理和药物筛选方面具有重要的研究意义和广阔的应用前景,利用微纳生物制造技术可控构建细胞球已吸引了越来越多研究者的关注。微孔板法作为一种简单易行的细胞球构建方法经常被研究者采用,但目前的微孔板法存在结构制备和可控性不足、细胞种植不均匀以及细胞容易流失等问题。本文利用自行搭建的细胞打印技术制备载细胞的明胶微凝胶作为模板,构建了带有凹面微孔阵列的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯水凝胶微孔板芯片并原位形成了乳腺癌细胞球。本方法操作灵活、可控性好,避免了细胞种植不均匀和细胞流失等问题,在组织工程、再生医学以及药物筛选等研究具有重要的应用价值。     

基于壳聚糖/黄原胶互穿网络的导电水凝胶支架制备及性能研究

导电支架应用于神经组织工程，有利于细胞增殖生长，但支架内部的导电聚合物通常会带来细胞毒性以及疏水基团引起的细胞粘附问题。本研究通过黄原胶(XG)与壳聚糖(CS)相结合，引入透明质酸掺杂的聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT-HA)导电纳米颗粒，成功制备了一种生物相容性良好的新型PEDOT-HA/CS/XG互穿网络导电水凝胶支架。实验采用葡萄糖酸内酯(GDL)溶解CS,实现CS与XG的结合，通过优化GDL含量缩短成胶时间。引入PEDOT-HA导电纳米颗粒赋予支架材料导电性，测定PEDOT-HA含量对支架材料孔隙率、电导率、吸水率的影响，考察支架的降解性、流变性、热稳定性与力学性能。结果显示，PEDOT-HA的引入提高了水凝胶的孔隙率、电导率、弹性和机械强度，PEDOT-HA/CS/XG导电水凝胶支架吸水率为2 575%～3 866%,同时具有适宜的降解性与热稳定性。细胞粘附率检测及扫描电镜(SEM)观察结果表明，PEDOT-HA的引入有利于PC12细胞的粘附生长，并形成交错网状结构。细胞活力检测与荧光染色结果显示，PC12细胞在导电水凝胶支架上保持了良好的增殖活性，培养5 d后，10%PE...     

高透光性甜菜碱型明胶水凝胶的制备与表征

甲基丙烯酰化明胶(gelatin methacryloyl, GelMA)水凝胶透光性、抗蛋白吸附能力较弱,限制了其在人工角膜的应用。基于GelMA水凝胶,引入具抗生物吸附能力及生物相容性的磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯(Methacryloxyethyl sulfobetaine, SBMA),构建系列比例的复合两性离子水凝胶GelMA-SBMA体系,讨论单体配比对水凝胶理化性能、生物学性能的影响,并进行体外细胞实验,讨论复合水凝胶对细胞生长、增殖的影响。结果表明,GelMA∶SBMA为5∶1的复合水凝胶在700 nm波长下透光率可达94%,与纤维蛋白的接触角保持在90°以上,体现出抗蛋白吸附能力。细胞实验表明,SBMA的引入有助于细胞生长、增殖,体现出良好的生物相容性。     

胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的构建及其对细胞行为的影响

利用溶液共混法制备了胶原/海藻酸钠混合液,建立了制备胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的方法,并证实互穿网络凝胶中,胶原与海藻酸钙二者共存且相互独立,胶原结构保持完好。与传统海藻酸钙水凝胶相比,本文建立的胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶表面疏水性增强且凝胶结构更加疏松,更利于细胞粘附与物质传递。以人源成纤维细胞为模型,通过考察细胞在凝胶表面与凝胶内部的形态,进一步证实胶原分子在胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的表面与内部均有分布。细胞迁移实验结果也表明该胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶不仅能有效保持细胞活性,且为细胞迁移行为的研究提供了一种新的研究模型。     

采用两步pH调节仿生水溶胶介质法合成磷酸钙微球

本文系统研究了两步pH调节B型明胶水溶胶合成磷酸钙纳米晶多孔微球。实验采用了"两步pH调节法"对80℃明胶-磷酸钠水溶胶的pH进行预调节:用酸对水溶胶的pH值从5.6调节到3.0,再用碱调节到4.0,然后向水溶胶中滴加钙盐溶液合成磷酸钙。研究中也按常规的一步pH调节方式用酸将水溶胶的pH值从5.6调节到4.0,然后合成磷酸钙作为对照实验。结果表明,两步pH调节法使得磷酸钙纳米晶发生有序自组装形成多孔性微球,而一步pH调节法则出现纳米晶无序聚集和生长。同时,按上述两步pH调节法还可以制备微量元素锶掺杂的多孔性微球。以上研究结果对于仿生溶液介质pH预调节方法影响磷酸钙纳米晶聚集、生长具有重要启示,同时这种多孔性磷酸钙微球在骨修复、缓释给药、细胞支架以及生物分离等方面都具有潜在应用价值。     

明胶微球玻璃基骨水泥的制备及性能研究

以生物活性SiO2-CaO-P2O5-CaF2系统玻璃粉末为基体,以磷酸铵溶液为固化液,添加明胶微球,制得了明胶微球多孔玻璃基骨水泥。将骨水泥于置37℃的生理模拟液(SBF)中浸泡后,利用pH计、XRD、SEM和力学试验机等对浸泡液的pH值和钙离子浓度,以及浸泡产物的晶相、显微结构和力学性能等进行了观测和分析。结果表明,明胶微球的加入使玻璃基骨水泥从高pH值降至略大于7.0的弱碱性,并加快了骨水泥对钙离子的吸收和羟基磷灰石(HAP)的生长,使玻璃基骨水泥体现出更好的生物活性。在明胶微球含量为5%(质量分数)时,浸泡后形成的骨水泥的孔隙率接近80%,而其抗压强度仍可达5MPa以上。     

明胶固定化壳聚糖膜的细胞相容性评价

用碳二亚胺将明胶固定于壳聚糖膜表面,以改善壳聚糖的细胞相容性.采用MTT法评价膜材料对L929细胞的毒性.将壳聚糖膜(CS)、明胶固定化壳聚糖膜(CS-GEL)与人角膜上皮细胞(HCEC)体外复合培养,观察细胞的形态及生长情况,考察材料的细胞粘附率、材料对细胞活性与增殖的影响,并通过流式细胞术对细胞周期和凋亡进行分析.结果表明,CS-GEL具有良好的细胞粘附性,HCEC在CS-GEL上的生长和增殖情况优于CS,与CS相比,CS-GEL上HCEC的G1期比例下降,S期和G2期增加.明胶的引入缩短了细胞在膜表面的适应时间,使其尽快进入正常的细胞周期;同时表面固定的明胶可抑制细胞凋亡.因此,明胶固定化壳聚糖膜具有良好的体外细胞相容性,有望成为一种较好的角膜修复材料.     

胶原模拟多肽对L929细胞粘附的影响

设计合成了3种模拟胶原三螺旋结构或/和整合素识别位点的胶原模拟多肽(CMP),对其进行体外细胞相容性评价,研究其对小鼠成纤维细胞(L929)生长、粘附的影响。实验证实,3种CMP对成纤维细胞生长无明显的细胞毒性反应;3种包被胶原模拟多肽的基底均能在一定程度上促进细胞粘附、生长,具有良好的细胞粘附率和细胞附着形态,其中包含三螺旋结构和整合素识别位点的CMP27具有更好的促粘附效果,细胞粘附数量和形态与胶原接近。初步研究结果证实,胶原三螺旋结构与整合素识别位点共同作用促进L929细胞粘附。因此,CMP可以有效促进细胞粘附,有望作为粘附剂应用于生物医学领域,可为设计以多肽为基础的生物活性材料提供新的研究思路。     

可注射磷酸钙骨水泥复合材料研究进展

研制既具有多孔结构又具有足够力学强度的磷酸钙骨水泥材料是当前骨修复材料研究的热点之一。报道了研制的磷酸钙骨水泥复合材料,在植入初期具有较高的力学强度,植入后可渐渐降解成孔,为骨修复材料的研究提供了新的方法和途径。磷酸钙骨水泥复合材料以磷酸钙骨水泥为基体,在基体中加入具有生物降解性的微球形成复合材料,保证了复合材料植入初期有足够力学强度为新生组织提供支撑,防止自身的坍塌,而具有生物降解性微球的降解速度比磷酸钙骨水泥的固化体快,随着微球的降解在磷酸钙骨水泥基体中就会产生很多三维孔隙,利于细胞粘附生长,血管和神经长入,以及营养成分的渗入和代谢产物排出。这种结构设计使可体内降解成孔的磷酸钙骨水泥既具有足够力学强度又具有多孔结构,还可以通过改变不同材料的比例来调节复合材料的初始力学强度和降解速度。目前已研制成功了壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥复合材料、聚羟基丁酸—戊酸酯(PHBV)/磷酸钙骨水泥复合材料,其凝固时间为10～15min,抗压强度达到30～40MPa,孔隙率70%～80%,孔径分布为100～300μm,并对复合材料的降解性、细胞相容性和动物体内植入试验进行了研究,表明所研制的材料具有良好的生物相容性,可降解性和成...