聚乳酸/胶原蛋白取向纳米纤维支架的性能

为研究取向纳米纤维的性能及取向纳米纤维对细胞生长的引导作用,利用可降解的聚乳酸和胶原蛋白为原料,通过静电纺丝方法制备了随机和取向排列的聚乳酸（PLLA）、聚乳酸 ∕ 胶原蛋白（PLLA ∕Coll）纳米纤维支架材料。利用扫描电镜、红外光谱仪等研究了纳米纤维的形态结构、化学性能和力学性能等,并在其表面培养间充质干细胞（MSCs）,研究细胞在不同的支架表面的生长形态。结果表明：取向纳米纤维具有较细的纤维直径,各向异性的结构性能,平行于纤维排列方向的润湿性能和优于垂直于纤维排列方向的断裂强度。复合 PLLA ∕ Coll 支架表面含有细胞识别基团,能增强细胞的黏附和增殖,培养在取向 PLLA ∕ Coll 纳米纤维支架上的 MSCs 呈现取向的纺锥形态,与体内 MSCs 的形态更类似。     

抗菌肽改性蚕丝蛋白膜的细胞相容性研究

通过化学改性的方法制备一种抗菌肽接枝蚕丝蛋白(丝素)膜,利用红外光谱、抗菌性能测试等手段对其结构和抗菌活性进行了分析,进一步研究了该改性蚕丝蛋白膜对小鼠成纤细胞L929的细胞相容性。结果表明,改性蚕丝蛋白膜具有水不溶性的β-折叠片层结构和良好的抗菌性能;小鼠成纤细胞在膜表面能正常黏附和生长,说明该改性蚕丝蛋白膜无显著细胞毒性。     

聚氨酯/胶原蛋白复合纳米纤维支架的性能

针对聚氨酯（PU）力学性能较好,亲水性较差,细胞在其表面的黏附较少,不适宜单独作为血管组织工程支架材料的问题,为提高PU 纳米纤维支架的亲水性和生物相容性,通过静电纺丝制备不同比例的复合聚氨酯／胶原蛋白纳米纤维支架,利用扫描电镜、红外光谱仪等观察测试纳米纤维支架材料的形态结构、化学性能等;并在纳米纤维支架表面培养血管平滑肌细胞,通过扫描电镜观察细胞在支架表面的生长情况。结果表明：胶原蛋白的加入使纤维直径从453nm减小到了154nm,平均孔径尺寸从0.64 μｍ 降低到了0.28 μｍ,而且增加了细胞在其表面的黏附和增殖;当聚氨酯和胶原蛋白的质量比为3:1时,纳米纤维支架的拉伸强度最大,生物相容性最好,表面黏附生长的细胞最多。     

人造皮肤用聚乙交酯经编支撑网的制备及性能研究

将编织网整合进入皮肤组织工程用胶原基天然生物支架材料是解决支架机械性能不足较理想的方法之一。制备了聚乙交酯（PGA）经编支撑网,探索了络筒和整经工艺,开展了PGA经编支撑网结构设计及其性能评价,研究了清洗、干燥和定型工艺。研究表明,较合适的PGA经编支撑网结构为主体和经平和双针床编链结构为补边,同时通过两道酒精清洗工艺,采用预干燥、深度干燥和织物应力松弛等的干燥工艺,利用定型工艺,成功开发出各项性能符合皮肤组织工程用要求的经编支撑网。     

多孔聚乳酸/醋酸纤维素电纺支架的制备与生物相容性研究

以聚乳酸（PLA）和醋酸纤维素（CA）为溶质,选择二氯甲烷（DCM）和丙酮作为溶剂,通过静电纺丝技术制备多孔PLA/CA纤维。使用SEM对纤维形貌及表面结构进行观察,对纤维膜采用PDL进行表面修饰,并通过XPS分析纤维支架表面元素,将PC12细胞接种在纤维支架上,培养48 h后利用MTT法测定细胞在支架上的增殖水平。该文对无孔PLA/CA纤维、多孔PLA/CA纤维及改性后的纤维进行体外细胞增殖实验,探究多孔结构对组织工程支架的影响。结果表明,以DCM/丙酮为溶剂成功制备多孔PLA/CA纤维,这是因为这2种溶液沸点较低,在纺丝过程中由于热致相分离形成相互贯通的三维孔。多孔纤维对PDL的吸收能力强于无孔纤维,所以能够更好地促进PC12细胞的增殖。该研究表明具有多孔结构的纤维支架更适合组织工程应用。     

多层静电纺丝技术制作血管支架

采用旋转的轴心收集装置得到一种连续的多层静电纺丝制品（ME），以开发一种能模仿血管形态和机械性能的支架结构。这根双层的管状支架由外层为刚性且具有高取向度的PLA纤维和内层为柔韧且具有不规则取向的PCL纤维（PLA／PCL）构成。通过调节收集器的转动速度，来达到控制不同层纤维取向的目的。采用扫描电镜（SEM）和张力测试设备检测该支架的结构和力学性能。为了评估其维持细胞粘附、繁殖和分化的能力，在该支架上分别培育、扩充和播种小鼠胚胎成纤维细胞（3T3）和人体静脉肌成纤维细胞（HVS）。在两个方案中，细胞在静态条件下培养4周，利用SEM和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM），对细胞繁殖（DNA）和细胞外基质产物（胶原蛋白和糖胺聚糖）进行组织检查和生化分析。结果表明了多层静电纺制品通过分层纺丝和控制纤维的取向以制作具有分层组织的支架的可行性。最终得到的支架可以达到预想的柔韧水平（弹性应变可达到10％），且可以促进细胞的生长和繁殖。静电纺PLA／PCL双层管可作为血管组织工程的一种合适的支架。     

编织型神经再生导管的孔隙率表征

组织工程支架的组织与结构是影响支架性能的基本要素,它对组织工程的功能及其最终应用起着重要作用。探讨了组织工程用编织型神经再生导管孔隙率的表征方法。导管使用聚乙丙交酯(PGLA)纱线,采用三轴向编织而成。采集导管二维图像后,用图像处理方法得到孔隙率。讨论了导管孔隙率与编织纱线密度、编织角度、编织机绽数、导管直径等编织参数的关系。     

硬组织切片技术在血管支架研究中的应用

目的采用改进的硬组织切片技术观察血管成形术后的支架内再狭窄情况。方法表面改性的血管支架对中国小型猪进行经皮冠状动脉成形术(PTCA),植入3个月后取出固定,对硬组织切片的组织包埋、切片及染色的条件进行探索和改进。结果通过改良方法制备的血管支架切片,能保持原有的组织形态结构,可进行HE及免疫组织化学染色。染色后组织结构完整,细胞形态清晰,可进行后续的病理学研究。结论改良后的硬组织切片技术能成功观察和评价血管成形术后的支架内再狭窄情况,为支架内再狭窄的机理研究提供了较为实际的方法,适合推广。     

丝素蛋白多孔材料及其在组织工程领域的应用

讨论丝素蛋白纤维多孔材料、再生丝素蛋白多孔材料以及丝素蛋白非织造状纳米纤维多孔材料的制备方法和材料性能。认为丝素蛋白多孔材料具有合适的孔径结构和良好的生物相容性,多种组织或器官的细胞可在这些材料上黏附和增殖。综述丝素蛋白多孔材料作为一种优良的组织工程支架材料,在人工皮肤、骨、软骨、人工肌腱和韧带等组织工程领域的应用情况。     

纤维基人工神经导管的研究进展

为开发具有优良生物相容性、多重功能性和良好修复能力的纤维基人工神经导管支架,从原料组成、制备方法、结构设计、功能改性和细胞培养等方面对人工神经导管的研究进展进行综述,并对其未来研究方向进行分析。天然或合成聚合物及其混合材料,可通过熔融纺丝、静电纺丝、自组装等方法制备成直径不同的纤维基人工神经导管,普遍认为在中空管道中添加海绵、水凝胶或取向微孔可更好地引导细胞定向生长,并为细胞生长提供适宜的微环境;经过导电、磁性等改性或加入生长因子、信使核糖核酸(mRNA)等活性物质,可使神经导管支架更好地促进细胞增殖与分化;最后指出纤维基人工神经导管的潜在改进方向,以期进一步提高其神经修复效果。     

生物医用纺织人造血管的研究进展

为开发生物相容性好、安全有效且性能稳定的纺织人造血管,对现阶段血管类疾病的发病状况、人造血管的研究背景和其重要的研究价值进行了介绍,简述了人造血管的安全性、性能要求以及不同人造血管材料的优缺点,比较了替换型和腔内隔绝型2 种人造血管治疗血管疾病的性能和结构特点。阐述了目前制备人造血管常见的3 种方法,即纤维连接法、组织工程细胞培养法和3D 打印法,分析了不同制备方法的特点、适用范围以及其最新的研究进展。结果表明,生物医用纺织人造血管的研究是涉及多学科交叉的前沿研究,应从原材料、制备方法、后加工工艺、组织工程修复以及临床研究等方面入手,需要生物材料、数学、纺织和医学临床的多学科人才团队协同创新,才能制备出性能优越的人造血管,从而为血管疾病患者带来福音。     

Mag-seeding of rat bone marrow stromal cells into porous hydroxyapatite scaffolds for bone tissue engineering

Bone tissue engineering has been investigated as an alternative strategy for autograft transplantation. In the process of tissue engineering, cell seeding into three-dimensional (3-D) scaffolds is the first step for constructing 3-D tissues. We have proposed a methodology of cell seeding into 3-D porous scaffolds using magnetic force and magnetite nanoparticles, which we term Mag-seeding. In this study, we applied this Mag-seeding technique to bone tissue engineering using bone marrow stromal cells (BMSCs) and 3-D hydroxyapatite (HA) scaffolds. BMSCs were magnetically labeled with our original magnetite cationic liposomes (MCLs) having a positive surface charge to improve adsorption to cell surface. Magnetically labeled BMSCs were seeded onto a scaffold, and a 1-T magnet was placed under the scaffold. By using Mag-seeding, the cells were successfully seeded into the internal space of scaffolds with a high cell density. The cell seeding efficiency into HA scaffolds by Mag-seeding was approximately threefold larger than that by static-seeding (conventional method, without a magnet). After a 14-d cultivation period using the osteogenic induction medium by Mag-seeding, the level of two representative osteogenic markers (alkaline phosphatase and osteocalcin) were significantly higher than those by static-seeding. These results indicated that Mag-seeding of BMSCs into HA scaffolds is an effective approach to bone tissue engineering.     

3D生物打印制备组织工程支架的研究进展

为进一步推动3D生物打印技术在组织工程支架领域的应用,从当前3D生物打印方法的优劣及相关材料的固化成形机制出发,详细综述了国内外3D生物打印制备组织工程支架的研究进展。针对3D生物打印技术,主要介绍了喷墨、挤出、激光辅助和立体光刻等技术的原理、过程和优缺点;针对3D生物打印材料,主要介绍了聚合物和生物陶瓷等材料的特性、固化成形机制和适应范围;针对3D生物打印应用,主要介绍了3D生物打印在血管、骨、耳、心脏等功能性组织构建中的最新研究进展,指出生物墨水的开发及临床应用是其未来的发展方向。为进一步推动组织工程用3D生物打印技术的发展提供理论与实践参考。     

蚕丝丝素蛋白材料的生物降解性能研究进展

丝素蛋白具有良好的生物相容性,但其用于制备组织工程支架等生物材料时,制成的材料还需具备的一个重要条件是其降解速率与组织新生的速率相匹配。近年来国内外对丝素蛋白材料生物降解性能的研究进展表明,影响材料降解性能的因素包括材料的形态、结构、植入点的机械和生理环境等。这些参数影响降解行为的具体过程和机理将是今后的研究重点。     

PLGA/PLA共混纳米纤维膜的结构与性能

 为制备组织工程支架材料,以具有优异生物相容性的PLGA和PLA为原料,通过静电纺丝法制备PLGA/PLA共混纳米纤维膜。通过扫描电镜、流变仪、TG-DSC热分析和电子强力仪测定共混纳米纤维膜的形貌结构、微细结构和力学性能。结果表明：通过静电纺丝法可成功制备PLGA/PLA共混微、纳米级纤维膜。随着PLA共混比例的提高,纺丝液的黏度逐渐提高,使得纳米纤维的直径增大、分布均匀、孔径增大、孔隙率减小;热分析结果表明随着PLA共混比例的增大,支架的结晶度和结构稳定性提高;随着PLA共混比例的增加,支架的断裂强度增加,伸长减小;可通过调节PLGA和PLA的共混比例达到调控支架材料的结构与性能,以满足不同组织工程支架的要求。     

非织造三维支架材料在组织工程中的应用

组织工程是集材料、工程和生命科学为一体的新兴交叉学科,而三维支架结构是决定组织工程是否成功的一个关键因素。对三维支架的制备方法、特点及其作用进行了概述,介绍了近几年来非织造材料在组织工程中的应用情况,说明了以非织造方法制备三维支架材料是一种成本低且产业化可能性最大的方法,必将在组织工程领域中发挥巨大作用。     

对位芳纶磷酸化表面改性

为提高芳纶与基质材料的黏结性能。采用稀磷酸在芳纶表面进行高温浓缩磷酸化改性。结果表明：稀磷酸高温浓缩工艺能够对纤维表面进行有效的改性;XPS分析表明：稀磷酸浓缩改性可以在芳纶表面引入大量的磷元素;SEM分析表明：芳纶改性后,表面由光滑变为略微粗糙;红外光谱分析表明：芳纶纤维的改性使纤维表面引入了-P-OH,31P-NMR分析表明:改性芳纶结构中引入了二磷酸基团;X射线衍射和热失重分析表明：改性后的芳纶结晶结构没有变化,结晶度略有增加,热稳定性保持良好;在低磷酸浓度条件下,改性后的芳纶纤维力学性能保持良好。稀磷酸浓缩改性工艺流程短、改性速度快、成本低、具有良好的应用前景。