组织工程支架材料研究进展

组织工程在组织或器官的修复和再生中发挥着越来越重要的作用。其中支架材料是组织工程的重要组成部分,能够为种子细胞的粘附、生长、增殖和分化等提供临时的机械支撑以及必要的生长环境,因而显得尤为重要。支架材料按照来源可以分为天然材料、人工合成材料和复合材料。从材料学的角度,介绍了骨、神经、牙齿及血管等组织工程领域中常见的支架材料的研究与应用进展,并对支架材料的发展前景进行了展望。     

组织工程三维多孔支架材料制备技术的研究现状

组织工程支架材料是组织工程成败之关键因素,制备一种既具有良好生物相容性和生物降解性,又具有,特定形状和三维连通多孔结构的支架材料是组织工程的一个重要方面.主要综述了组织工程多孔支架材料制备技术的研究现状,分析和总结了各制备技术的优缺点,并对其发展趋势进行了展望.     

生物可降解多孔支架的研究进展

作为组织工程主要构建物的生物支架在组织工程中正发挥着越来越重要的作用,通过设计及调节生物支架的微环境,可使得其不仅能作为细胞附着、生长和增殖的基体,而且可为新器官的生长成形提供模板.因此,生物支架应具备优异的生物相容性及可降解性,同时具有较好的加工及力学性能.文中主要综述了目前研究并开发了的生物可降解多孔支架的制备方法及研究成果,并对其发展方向作了展望.     

组织工程多孔支架的快速成型制造

针对组织工程中急需具有适当尺寸的孔隙及孔隙率结构的多孔支架的问题,引入了目前正在飞速发展的快速成型(RP)技术.应用该技术可以在短时间内制造出既有精确解剖学形态,又具有适当尺寸的孔隙及孔隙率的三维立体结构支架.它可以控制载体支架材料内部微孔的数量、大小、分布及形状,从而给细胞的生存提供最适宜的空间和营养条件.对多孔支架的快速成型进行了综述并对其应用前景进行了展望.     

不同类型多孔结构生物材料支架制备及其性能优化

多孔支架是组织工程应用中的关键环节,类似细胞外基质的作用,支撑细胞的粘附和随后细胞向组织的衍化。虽然目前已采用多种制备技术研发出大量的多孔支架,但是多孔生物材料支架的制备和性能优化,仍然是组织工程支架领域的研究热点。结合实验室工作,综述了多种制备不同类型多孔结构生物材料支架的制备技术,主要包括颗粒和纤维堆积型支架、泡沫浸渍法支架和颗粒制孔支架等的制备技术,并阐述了这些制备技术对多孔结构支架的孔结构、贯通性和力学性能的改善效果。其目的旨在提供满足组织工程需求的多孔生物材料支架。     

左旋聚乳酸-聚己内酯-醋酸纤维素三维微-纳米复合纤维多孔支架材料的制备与生物矿化活性

3D纳米纤维多孔支架作为骨组织工程支架材料具有很好的发展前景。在无其它任何添加剂条件下,通过低温相分离方法制备了左旋聚乳酸-聚己内酯-醋酸纤维素（PCL-CA-PLLA）三维微-纳米复合纤维多孔支架材料。采用SEM分析聚合物比例、淬火时间、聚合物浓度和淬火温度等条件对纤维支架材料形貌影响。PCL-CA-PLLA（1∶1∶8）的直径为（276±121） nm,该直径与细胞外基质的尺寸大小（50～500 nm）相当,孔隙率和比表面积分别为95.12%和54.18 m²/g。说明PCL-CA-PLLA三维微-纳米复合纤维多孔支架材料为高孔隙率和大比表面积的三维多孔材料。与纯PLLA纤维支架材料相比,PCL-CA-PLLA三维微-纳米复合纤维多孔支架材料的机械强度有所提高,亲水性有所改善。PCL-CA-PLLA三维微-纳米复合纤维有望成为理想的组织工程支架材料。     

PLA-PEG共聚物三维多孔支架的制备及表征

将D,L-丙交酯(D,L-LA)与聚乙二醇(PEG)共聚制备了一系列共聚物,并用IR、GPC和1H-NMR对其进行了表征.在此基础上,采用溶剂浇铸-柱子沥滤技术和层叠技术制备了具有一定空间形状的三维多孔组织工程支架,并研究了致孔剂颗粒尺寸及其用量对多孔支架的孔径、孔隙率的影响.结果表明,PLA-PEG共聚物的分子量随着原料中PEG含量的增加而减小;以PLA-PEG共聚物为原料制备多孔支架时,孔径的大小与致孔剂颗粒尺寸有一定的对应关系,孔隙率随着致孔剂用量的增加而增加;采用层叠技术制备的具有一定形状的三维多孔支架符合组织工程对支架材料的一般要求.     

生物陶瓷支架促进再生组织血管生成和骨生成的研究进展

近年来,组织工程作为一种有前景的治疗和修复骨缺损的方法受到了广泛的关注.支架是组织工程的基本组成部分,它能够为骨组织再生提供必要的支撑和导向作用.骨组织修复过程中需要在支架内部形成一个血管网络来为细胞迁移、增殖和分化提供营养和氧气,从而实现组织再生.因此,组织工程血管化是实现骨组织再生的首要前提.生物陶瓷凭借其特殊的化学成分、高的压缩强度和优异的生物活性,成为骨再生支架的有力候选材料.然而,生物陶瓷支架在植入体内后,往往需要较长的时间才能形成血管网络.这就意味着组织内部的细胞会因长时间缺乏营养而死亡,影响组织再生效果.因此,近些年来,除研究材料成分对再生组织的血管生成和骨生成效果的影响外,研究者还从支架结构设计和支架外部的环境因素着手,以进一步提高生物陶瓷支架诱导血管生成和骨生成的能力.生物复合陶瓷不仅能提高支架的力学性能,还能改善支架的生物活性.分级多孔设计可以模拟自然骨的结构,从而更好地促进再生组织的血管化和骨生成.加载生长因子、元素掺杂和细胞植入可以为血管化提供更好的外部环境,从而更好地实现组织再生.这些因素可以协同发挥作用来促进生物陶瓷支架的血管生成和骨生成.本文从三个方面总结了影响生物陶瓷支架促进再生组织血管生成和骨生成的因素——支架材料、支架结构和支架所处的环境,并系统分析了以上因素的影响机理.最后,展望了生物陶瓷支架的发展趋势,以期为生物陶瓷的设计、加工和生物工程应用提供参考.     

三维多孔组织工程支架制备研究进展

组织工程支架的关键作用是引导细胞粘附、扩散、分裂,促进组织修复的过程,因此支架材料应为具有特定形状和相连孔结构,即细胞外基质替代物。综述了三维多孔支架的制备方法,包括超临界CO2萃取法、纤维粘结法、溶液浇铸/离子沥滤法、冷冻干燥法/相分离法、静电纺丝法、烧结微球法、快速成型法、复合法等,展望了未来组织工程支架发展的方向。     

溶胶-凝胶生物活性玻璃与胶原复合多孔支架的生物相容性研究

实验前期用冷冻干燥法合成一种溶胶?凝胶生物活性玻璃(BG/COL)与粗胶原纤维复合的组织工程支架. 本实验将支架与鼠骨髓间充质干细胞(rMSCs)共同培养, 评价支架材料的细胞相容性. 并将复合了成骨细胞的支架材料植入裸鼠皮下, 探讨其异位成骨的性能. 研究结果显示rMSCs可以在BG/COL多孔支架材料表面成功粘附、铺展、并向多孔支架内部迁移, 随着培养时间的延长, 双链DNA(ds DNA)数量增多, 细胞增殖情况与对照组差异明显. 将种在复合材料上的骨髓间充质干细胞诱导培养14d后切片染色, 其碱性磷酸酶(ALP)和钙素表达均呈强阳性. 体内植入实验的裸鼠健康状况良好, 伤口完全愈合, 6w后BG/COL周边及内部有骨组织和血管生成. 由此证明, 这种新型的复合多孔支架材料具有良好的生物相容性, 其复合了成骨细胞的组织工程骨具有良好的诱导成骨的性能, 因此这种材料是理想的应用于骨组织修复和再生的组织工程支架材料.