材料科学的进步促进了疾病的诊断与治疗。近年来，利用细胞膜包被技术赋予目的材料生物活性为医用材料的发展提供了一个崭新的平台，在此基础上发展起来的细胞膜展示技术也得到更广泛的应用。细胞膜展示技术通过展示细胞膜表面特定成分，增强或赋予细胞膜特定功能，再将其与生物材料结合，精准地增强和赋予材料特定的生物功能。本文提出细胞膜展示技术的概念，对其定义、分类、理论基础及具体实施方式进行系统阐述，并分析该技术在医药领域的具体应用场景和未来发展趋势。

目的:制备负载姜黄素(Cur)的工程化细胞膜仿生纳米颗粒(PD1-Cur@PLGA NPs),探讨其对小鼠乳腺癌的治疗效果及潜在的肿瘤免疫调控作用.方法:构建过表达程序性死亡受体1(PD1)的工程化小鼠乳腺癌4T1-PD1细胞,并通过流式细胞术分析PD1表达率.提取4T1-PD1细胞膜,通过冰浴超声将其涂覆在负载Cur的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米颗粒(Cur@PLGA NPs)表面以制备PD1-Cur@PLGA NPs;紫外可见分光光度计检测各纳米制剂的Cur负载;动态光散射和透射电镜分析各纳米制剂的粒径和形貌.将4T1细胞分为阴性对照(PLGA NPs和PD1-NVs)组、实验组(PD1-Cur@PLGA NPs组)、平行对照(Cur@PLGA NPs)组及阳性对照(Cur)组;CCK-8法检测各组细胞活力;流式细胞术分析各组细胞凋亡水平.将4T1细胞移植瘤小鼠随机分为PBS组、PD1-NVs组及PD1-Cur@PLGA NPs组,进行体内治疗实验;治疗结束后,组织染色观察主要器官的病理变化,检测肿瘤增殖(Ki67)、凋亡(TUNEL)、CD4和CD8+T细胞的浸润和活性指标.结果:(1)4T1-PD1细胞系PD1表达率高达78%;(2)PD1-Cur@PLGA NPs呈类细胞壳核结构且粒径为100～200 nm;(3)PD1-Cur@PLGA NPs提高了Cur的生物相容性,且能有效诱导4T1细胞凋亡;(4)与对照组相比,PD1-Cur@PLGA NPs显著抑制了4T1乳腺癌的进展(P<0.01),且安全性高;肿瘤组织的Ki67阳性表达降低,细胞凋亡显著,CD4+和CD8+T细胞的浸润和活性增强.结论:PD1-Cur@PLGA NPs提高了Cur的生物相容性,并对小鼠乳腺癌细胞具有杀伤作用.该组合制剂在体内展现出良好的治疗效果、安全性和潜在的抗肿瘤免疫调控作用.

细胞膜为磷脂双分子层结构,是细胞进行生化反应的重要场所.因此,对生物材料表面进行仿细胞膜磷脂化改性成为提高材料生物相容性及生物反应活性的重要方法.本研究介绍了用于生物材料表面仿生磷脂化改性的几种主要磷脂分子并分析其改性效果,简要阐述了几种常用的仿生磷脂化改性方法.同时,对生物材料表面仿生磷脂化改性的应用做了展望.

目的 对细胞膜片技术在骨与软骨组织工程修复领域的研究进展进行综述.方法 广泛查阅近年应用细胞膜片技术进行骨与软骨修复重建的相关文献,归纳总结后进行综述.结果 通过多种不同方法构建出的细胞膜片有效地保护了细胞外基质.细胞膜片通过自身折叠、包被相应生物材料以及不同膜片间叠加等方式,在骨与软骨组织修复中展现出了良好的修复效果.结论 细胞膜片技术作为骨与软骨组织工程领域一种新的治疗策略具有广阔应用前景.

背景:神经干细胞对肿瘤细胞没有显著促生长作用,并且其可突破血脑屏障将药物运送到颅内肿瘤组织,目前神经干细胞被大量用于肿瘤药物靶向运输载体研究.目的:利用介孔二氧化硅纳米颗粒结合神经干细胞形成一个杂合的药物运输载体,探讨该载体是否能够用于光能药物靶向运输.方法:将光敏药物-酞菁锌包裹于介孔二氧化硅纳米颗粒中.①细胞吞噬实验:采用含不同质量浓度(0,10,50,100,200 mg/L)载酞菁锌介孔二氧化硅纳米颗粒培养液培养神经干细胞6h,采用荧光显微镜观察细胞内颗粒;②细胞毒性实验:采用含不同质量浓度(0,10,50,100,200 mg/L)载酞菁锌介孔二氧化硅纳米颗粒(或单纯介孔二氧化硅纳米颗粒)培养液分别培养神经干细胞6h,再常规培养3d,MTT法检测细胞增殖;③纳米粒子细胞内滞留时间实验:采用含100 mg/L介孔二氧化硅纳米颗粒的培养液培养神经干细胞6h,再常规培养12,24,72 h,利用荧光显微镜观察细胞内颗粒;④体外激发细胞内药物实验:采用含100 mg/L载酞菁锌介孔二氧化硅纳米颗粒(或单纯介孔二氧化硅纳米颗粒)培养液培养神经干细胞6h,再常规培养12h,以激光照射细胞,利用显微镜观察照射前后的细胞形态;⑤肿瘤细胞杀伤实验:采用含100 mg/L载酞菁锌介孔二氧化硅纳米颗粒培养液培养神经干细胞,再加入乳腺癌细胞MCF7共培养12h,以激光照射细胞后继续培养12h,通过荧光显微镜观察细胞死亡情况.结果与结论:①神经干细胞胞质中有纳米粒子存在,并且随着纳米粒子质量浓度的增加,细胞吞噬的纳米粒子量也增加;②对于有或没有包裹酞菁锌的纳米颗粒,在质量浓度小于100 mg/L时,对神经干细胞活性无明显影响;③培养72 h后,仍然有相当数量的纳米粒子聚集在细胞内;④载酞菁锌介孔二氧化硅纳米颗粒培养的细胞,激光照射后细胞膜发生明显破损;⑤载酞菁锌介孔二氧化硅纳米颗粒培养的神经干细胞与乳腺癌细胞MCF7大量死亡;⑥结果表明,介孔二氧化硅纳米颗粒结合神经干细胞形成的药物运输载体,可用于定点杀死肿瘤细胞.

背景:前期研究发现在不同硬度基底上生长的细胞,细胞调控受基底硬度的影响,但抑制肌球蛋白的活性会阻碍基底硬度对细胞的调控作用,然而关于基底硬度对于肌球蛋白的影响及在这个过程中对于肌球蛋白的量化描述较少.目的:量化肌球蛋白Ⅱ分布及运动速率、肌动蛋白纤维分布与基底硬度的关系.方法:采用聚丙烯酰胺凝胶制备硬度分别为1,10,150 kPa的基底,将稳定表达转染荧光肌球蛋白Ⅱ的宫颈癌Hela细胞分别接种于不同硬度的基底上12 h,检测不同硬度基底上生长的宫颈癌细胞荧光肌球蛋白Ⅱ沿细胞长轴的荧光分布,利用荧光漂白恢复技术测定荧光肌球蛋白Ⅱ的运动速率,荧光染色观察肌动蛋白纤维的分布,利用微管吸吮技术测定单个宫颈癌细胞在铺展状态下的细胞膜弹性模量.结果与结论:①硬度为150 kPa基底上细胞的边缘荧光肌球蛋白Ⅱ强度显著高于其他部分;在1 kPa和10 kPa基底上生长的细胞,荧光肌球蛋白Ⅱ在边缘的分布呈现出一定回落现象;②硬度为150 kPa基底上细胞末端荧光肌球蛋白Ⅱ的恢复速率最大,显著快于1 kPa和10 kPa基底上细胞的恢复速率;③3种硬度基底上生长的细胞肌动蛋白纤维整体荧光强度近似;④硬度为150 kPa基底上Hela细胞细胞膜的弹性模量显著高于1 kPa和10 kPa基底上的细胞;⑤结果表明,基底硬度会明显改变肌球蛋白、肌动蛋白等重要细胞骨架蛋白区域性作用的效果,影响癌细胞在不同微环境下的细胞状态.

角膜缘干细胞是角膜上皮细胞再生的来源,是维持眼表稳态的关键.近年来,随着对成体干细胞认识的加深以及组织工程、生物材料及细胞培养技术的发展,体外培养的细胞膜片移植,包括角膜缘和口腔黏膜上皮细胞膜片移植进行眼表重建的基础研究获得了一定的进展,在临床应用中也得到了较好的治疗效果,但对眼表重建的临床效果和移植细胞的体内转归方面仍无定性的结论.本文主要对利用组织工程技术构建的自体或异体角膜缘上皮细胞、口腔黏膜上皮细胞膜片移植重建眼表的基础研究进展、临床应用情况及移植细胞体内转归的进展进行介绍和比较,以期为该领域的研究提供有益的探索方向.

背景:利用缓释技术将成血管基因转染至细胞是组织工程骨充分血管化的关键,而选择安全有效的基因载体至关重要.目的:制备超顺磁性壳聚糖纳米粒(superparamagnetic iron oxide nanoparticles,SPIOCN)与超顺磁场壳聚糖质粒明胶微球(superparamagnetic chitosan plasmid gelatin microspheres,SPCPGM),并对其进行表征.方法:利用脱水缩合反应制备SPIOCN,对其分子结构、形态和粒径、饱和磁化强度、ζ电位及DNA结合能力进行表征.将SPIOCN溶液与成骨肉瘤细胞MG-63共孵育24 h,采用透射电镜观察细胞吞噬SPIOCN的过程.制备SPCPGM与非磁性壳聚糖明胶微球,将其填入人工多孔骨植入体中,在37℃的PBS(pH=7.4)中进行体外药物溶出实验,采用振荡磁场干预,测定质粒释放量.取成骨肉瘤细胞MG-63及人脐静脉内皮细胞HUVEC-1,分4组转染,PolyMag200(商业化磁转染试剂)/pDNA+静磁场组、SPIOCN/pDNA+静磁场组、SPIOCN/pDNA组及裸pDNA质粒组(对照组),转染24 h后,利用倒置荧光显微镜与流式细胞仪检测转染效果.将人脐静脉内皮细胞HUVEC-1分4组培养,PolyMag200/pDNA+静磁场组、SPIOCN/pDNA+静磁场组、SPIOCN/pDNA组及裸pDNA质粒组(对照组),培养24,48,72 h后检测细胞存活率.结果与结论:①SPIOCN的平均粒径为(187±24)nm,饱和磁化强度为(20.3±4.5)emu/g,ζ电位为(9.5±2.4)mV,具有结合保护质粒DNA转染MG-63细胞及HUVEC-1细胞的能力;②SPIOCN贴附细胞膜后,通过胞膜内吞作用进入细胞,细胞浆内可见散布吞噬SPIOCN的内涵体;③在磁场干预下,SPCPGM多孔骨植入体的质粒释放量明显高于非磁性壳聚糖明胶微球多孔骨植入体(P<0.05);④转染MG-63或HUVEC-1细胞后,PolyMag200/pDNA+静磁场组转染效率高于其余3组(P<0.05),SPIOCN/pDNA+静磁场组高于SPIOCN/pDNA组及对照组(P<0.05);⑤与对照组比较,SPIOCN/pDNA+静磁场组、PolyMag200/pDNA+静磁场组不同时间点的细胞存活率降低(P<0.05),而SPIOCN/pDNA组细胞存活率无明显变化;SPIOCN/pDNA+静磁场组不同时间点的细胞存活率高于PolyMag200/pDNA+静磁场组(P<0.05);⑥结果表明,SPIOCN具有粒径小、分散性好、毒性低、超顺磁性及结合保护DNA转染细胞的特点,振荡磁场联合SPCPGM是一种较理想的缓释基因载体系统.

背景:在材料表面复合RGD多肽可诱导成骨细胞整合素基因的表达,促进成骨细胞黏附在生物材料的表面并分化成熟,促进新骨形成.目的:分析RGD多肽修饰国产多孔钽后对MG63细胞整合素/黏着斑激酶信号通路的影响.方法:制备RGD多肽修饰的多孔钽材料.将MG63细胞分别接种于多孔钽、RGD多肽修饰的多孔钽材料表面,以单纯培养的MG63细胞为空白组,培养1,3,5,7 d时,采用CCK-8法检测细胞增殖;培养1,3,5 d时,倒置显微镜下观察细胞生长状态;培养3,5 d时,扫描电镜观察细胞黏附;培养5 d时,采用Western-blot与RT-PCR法检测Ⅰ型胶原、整合素β1与黏着斑激酶表达.结果 与结论:①RGD修饰组培养3,5,7 d的细胞增殖快于多孔钽组、空白组(P<0.05),多孔钽组各时间点细胞增殖与空白组比较差异无显著性意义(P>0.05);②倒置显微镜显示,培养1 d时,多孔钽组、RGD修饰组细胞贴附在材料边缘,细胞数量随着培养时间的延长逐渐增加,其中RGD修饰组细胞数量及密集程度优于多孔钽组;③扫描电镜显示,培养3 d时,多孔钽组、RGD修饰组材料表面均可见细胞黏附生长,细胞在材料孔壁及孔隙内黏附生长,伸出伪足嵌入孔洞内;5 d时,细胞分泌大量细胞外基质,细胞通过基质相互连接并逐渐覆盖材料表面,其中RGD修饰组细胞生长状态、基质分泌及细胞覆盖面积优于多孔钽组;④Western-blot检测显示,RGD修饰组Ⅰ型胶原、整合素β1蛋白表达高于多孔钽组、空白组(P<0.05),多孔钽组Ⅰ型胶原、整合素β1、黏着斑激酶蛋白表达高于空白组(P<0.05);⑤RT-PCR检测显示,RGD修饰组Ⅰ型胶原、整合素β1与黏着斑激酶mRNA表达高于多孔钽组、空白组(P<0.05),并且多孔钽组高于空白组(P<0.05);⑥结果表明,RGD多肽修饰多孔钽后可上调细胞膜上Ⅰ型胶原、整合素β1表达激活整合素/黏着斑激酶信号通路,促进细胞黏附、生长.

肿瘤术后、外伤、牙周病、先天畸形等因素造成的口腔颌面部骨和牙等硬组织的缺损与缺失严重影响人的身心健康.如何有效保存和功能性修复口腔颌面部骨和牙等硬组织一直是临床治疗的重点和难题.基于组织工程技术的颌面部硬组织的再生治疗具有良好的临床应用前景.通过模拟生物的天然结构及成分对生物材料及干细胞投递方式进行仿生设计的策略,因其简洁、高效的优势逐渐成为研究热点.本文对目前仿生策略用于口腔颌面部骨再生与牙种植的研究进行综述,以期为口腔颌面部硬组织缺损和缺失的治疗提供新思路.