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胰岛素样生长因子1转染骨髓间充质干细胞与丝素蛋白羟基磷灰石复合材料促进骨缺损修复的实验研究
编辑人员丨6天前
目的:观察胰岛素样生长因子1(IGF 1)、骨髓间充质干细胞(BMSCs)与丝素蛋白羟基磷灰石复合材料构建的组织工程骨修复骨缺损的效果。方法:用45只新西兰大白兔制备骨缺损模型后随机分为3组,每组15只,A组骨缺损处不植入任何材料,B组骨缺损处植入单纯骨髓间充质与丝素蛋白羟基磷灰石复合材料复合体,C组骨缺损处植入IGF 1转染的BMSCs与丝素蛋白羟基磷灰石复合材料复合体。造模后4、8、12周,分别进行X线片拍摄、苏木精-伊红染色及三点弯曲实验,组间比较采用 t检验。 结果:造模后4周,3组均可见骨痂形成;造模后12周,A组未形成完整的骨桥,B组骨痂开始塑形,骨髓腔基本再通,C组完成骨缺损修复。B、C组最大载荷逐渐增加,C组最大载荷始终高于B组( t8=5.208, t12=12.837, P值均<0.05)。造模后4周,A组可见纤维组织增生与少量骨小梁形成;B、C组复合支架材料部分降解,可见骨小梁形成并相互连接。造模后12周,A仍为较多的纤维组织,B组开始塑形为皮质骨,C组基本形成新的皮质骨。 结论:IGF 1转染的BMSCs与丝素蛋白羟基磷灰石复合材料构建的组织工程骨,具有比单纯BMSCs与丝素蛋白羟基磷灰石复合材料构建的组织工程骨更强大的骨诱导能力。
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编辑人员丨6天前
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牙髓组织工程支架材料研究进展
编辑人员丨6天前
牙髓坏死可导致牙齿脆性增加,易折裂,并阻碍年轻恒牙牙根持续发育。因此牙髓再生治疗具有重要的临床意义。由于牙髓组织具有复杂、多变的解剖结构且包含神经、血管等多种组织成分,牙髓再生面临诸多挑战。回顾近年来应用组织工程方法探索牙髓组织构建与移植的基础研究和临床应用研究文献,重点讨论适宜支架材料的选择与牙髓组织构建方法。文中述及用于构建牙髓组织的支架材料包括海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸,胶原蛋白、明胶、纤维蛋白、丝素蛋白、多肽和自组装多肽、聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物等,简要介绍了其功能特点以及添加生物基质提取物、生长因子等组成的功能修饰或不同功能互补性材料组成的功能改进。结合临床可操作性要求,进一步讨论了由亲水性复合材料或经亲水基团修饰材料制备可注射水凝胶支架材料的组成设计和功能特点,以期为今后牙髓再生研究探索提供一定的借鉴。
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编辑人员丨6天前
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复合骨再生支架的构建及其促大鼠肌袋成骨活性的价值
编辑人员丨6天前
目的:构建丝素蛋白(SF)、细菌纤维素(BCNR)、羟基磷灰石(HAp)复合骨再生支架并评价其促成骨活性的价值。方法:将HAp颗粒、BCNR和骨形态发生蛋白2(BMP2)依次加入SF水溶液中,搅拌均匀后倒入不同大小的模具,-25 ℃下处理24 h,冷冻成型,通过冻干机将复合支架冻干。将SF与BCNR不同质量比的复合支架设置为A组(2∶1)、B组(4∶1)、C组(6∶1),将未加入BMP2的无活性复合支架设置为D组。扫描电镜检测支架的表面形貌和孔隙结构;压汞仪检测支架的孔隙率;万能材料试验机压缩支架,获得应力-应变曲线,分析支架的压缩强度和杨氏模量。将永生化小鼠胚胎成纤维细胞(iMEF)接种到A组、B组、C组及D组复合支架上。细胞接种4、8 d后,细胞活/死染色检测各组活细胞和死细胞比例;细胞计数试剂盒8(CCK-8)实验检测各组细胞的增殖活性;碱性磷酸酶(ALP)染色检测各组染色阳性细胞;ALP活性检测观察各组细胞的ALP活性。选取15只雌性SD大鼠,构建大鼠肌袋异位成骨模型,植入不同SF与BCNR质量比的复合支架及未加入BMP2的无活性复合支架,分别为A′组(2∶1)、B′组(4∶1)、C′组(6∶1)和D′组,另设假手术组,每组3只。假手术组在切开皮肤、钝性分离股四头肌肌肉,于肌肉中形成肌袋后,仅缝合肌袋及皮肤,不植入支架,其他四组在肌袋内植入对应的支架,并缝合肌袋及皮肤。术后2、4周行X线片检查,观察各组骨形成情况。术后4周,收集植入的支架与组织复合物,进行病理组织切片、HE染色和Masson 染色,观察各组成骨情况。另对组织切片进行免疫组化染色,观察各组成骨标志物Ⅰ型胶原蛋白(COL1)和骨桥蛋白(OPN)的表达情况。结果:扫描电镜显示,相较于A组和C组,B组片层结构和微孔结构更加规则、均匀;孔隙率分析结果表明,B组和C组孔隙率分别为(89.752±1.866)%和(84.257±1.013)%,均高于A组的(81.171±1.268)%( P<0.05或0.01),而C组孔隙率低于B组( P<0.01)。力学性能检测结果显示,B组和C组压缩强度分别为(0.373±0.009)MPa和(0.403±0.017)MPa,均高于A组的(0.044±0.003)MPa( P<0.01),B组和C组杨氏模量分别为(7.413±0.094)MPa和(9.515±0.615)MPa,均高于A组的(1.881±0.036)MPa( P<0.01),而C组压缩强度和杨氏模量均高于B组( P<0.05或0.01)。细胞活/死染色结果显示,细胞接种4 d后,B组死细胞明显少于A组、C组和D组;细胞接种8 d后,B组活细胞最多,死细胞最少。CCK-8实验结果显示,细胞接种4 d后,A组和B组细胞增殖活性分别为0.474±0.009和0.545±0.018,均高于D组的0.394±0.016( P<0.01),C组细胞增殖活性为0.419±0.005,与D组差异无统计学意义( P>0.05),而A组和C组细胞增殖活性均低于B组( P<0.01);细胞接种8 d后,B组细胞增殖活性为1.290±0.021,高于D组的1.047±0.011( P<0.01),C组细胞增殖活性为0.794±0.032,低于D组( P<0.01),A组细胞增殖活性为1.086±0.020,与D组差异无统计学意义( P>0.05),而A组和C组细胞增殖活性均低于B组( P<0.01)。ALP染色结果显示,细胞接种4、8 d后,相较于D组,A组、B组和C组有更多的阳性细胞,B组阳性细胞多于A组和C组。ALP活性检测结果显示,细胞接种4 d后,A组、B组和C组细胞ALP活性分别为1.399±0.071、1.934±0.011、1.565±0.034,均高于D组的0.082±0.003( P<0.01),而A组和C组细胞ALP活性均低于B组( P<0.01);细胞接种8 d后,A组、B组和C组细胞ALP活性分别为2.602±0.055、3.216±0.092、2.145±0.170,均高于D组的0.101±0.001( P<0.01),而A组和C组细胞ALP活性均低于B组( P<0.01)。X线片检查结果显示,术后2周,假手术组、D′组、A′组和C′组均无明显骨形成,而B′组有明显骨形成;术后4周,A′组、B′组和C′组均有明显骨形成,B′组骨形成明显多于其他两组,而假手术组和D′组均无明显骨形成。HE染色和Masson染色结果显示,术后4周,B′组形成大量均匀分布的新生骨组织,而A′组和C′组只在局部有少量新生骨组织,D′组仅有部分组织长入,且无明显新生骨组织,B′组形成的新生骨组织的成熟度比A′组和C′组更高。免疫组化染色结果显示,B′组COL1和OPN阳性染色均较A′组和C′组更多。COL1和OPN表达强度分析结果显示,A′组、B′组和C′组COL1表达强度分别为2.822±0.384、22.810±2.435、12.480±0.912,OPN表达强度分别为1.545±0.081、5.374±0.121、2.246±0.116,B′组和C′组COL1、OPN表达强度均高于A′组( P<0.01),而C′组COL1和OPN表达强度均低于B′组( P<0.01)。 结论:基于SF、BCNR和HAp成功构建复合骨再生支架,其中SF和BCNR质量比为4∶1的复合支架具有均匀孔隙结构、高孔隙率、良好的力学性能和生物相容性、优异的体外促成骨性能,还具有优异的骨诱导性和骨传导性。
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编辑人员丨6天前
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应用新型生物墨水和聚己内酯3D生物打印骨-软骨复合组织块修复关节软骨缺损
编辑人员丨6天前
目的:应用新型生物墨水和聚己内酯(polycaprolactone,PCL)通过3D生物打印构建骨-软骨复合组织块,并评估其修复关节软骨缺损的效果。方法:实验分为三组:①丝素蛋白(silk fibroin, SF)-磷酸三钙冻干支架组(冻干组),应用冻干法制作的SF-TCP复合支架修复软骨缺损,作为对照;②3D生物打印组(3D打印组),以PCL为原料通过3D生物打印机打印一个中空的多层圆柱体框架,后以软骨细胞外基质、SF和骨髓间充质干细胞为原料配置新型生物墨水,并在PCL框架上方继续3D生物打印含有活细胞的软骨层,最后于底层的PCL框架中充填自体松质骨,以此构建骨-软骨复合组织块修复关节软骨缺损;③自体骨软骨移植组(马赛克组),通过自体骨软骨移植术修复软骨缺损,作为对照。术后3个月通过国际软骨修复协会(International Cartilage Repair Society,ICRS)软骨修复组织学评分系统对修复组织进行评分。通过测定硫化糖胺聚糖(sulfated glycosaminoglycan,sGAG)和胶原蛋白含量可分析软骨细胞外基质分泌的程度。通过测定缺损修复区域组织的压缩模量评价修复组织的性状。结果:3D打印组新生软骨的压缩模量(2.56±0.30)MPa和马赛克组(2.51±0.13)MPa相接近( P>0.05),明显高于冻干组(1.37±0.14)MPa且差异具有统计学意义( F=11.058, P<0.05)。3D打印组中sGAG的含量(14.49±0.7)μg/mg和马赛克组(14.98±0.81)μg/mg接近( P>0.05),明显高于冻干组(8.72±0.73)μg/mg且差异有统计学意义( F=20.973, P<0.05)。三组的胶原含量并无明显统计学差异( P>0.05)。ICRS软骨修复组织学评分结果表明,在基质、细胞分布、细胞群活力和软骨下骨4项评分中,3D打印组与马赛克组的得分接近( P>0.05),明显高于冻干组且差异有统计学意义( F=19.544, P<0.05);在表面和软骨矿化2项评分中,组间差异无统计学意义。 结论:应用新型生物墨水和聚己内酯通过3D生物打印构建骨-软骨复合组织块能够简化组织工程骨-软骨复合组织块的体外构建,并且可以在体内较好的修复软骨缺损。
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编辑人员丨6天前
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仿生矿化后的丝素电纺复合支架体内成骨性能的实验研究
编辑人员丨6天前
目的:探讨仿生矿化后的丝素电纺复合支架体内修复颅骨缺损的能力。方法:利用静电纺丝技术制备丝素电纺支架(非矿化组),通过模拟体液(SBF)浸泡法对支架仿生矿化(矿化组),扫描电镜观察其微观形貌。18只8周龄的雄性SD大鼠购自南京医科大学动物实验中心,采用随机数字表示法分为3组,分别为矿化组、非矿化组和对照组,每组6只。构建SD大鼠颅骨缺损模型,在直径为5 mm的骨缺损区分别植入矿化组及非矿化组支架,对照组不作处理,分别于术后4、8周取材,通过微计算机断层扫描技术(micro-CT)、苏木精-伊红(HE)及马松染色(Masson染色)比较评估不同支架的体内骨再生情况。应用GraphPad Prism 8统计软件分析,采用单因素方差分析。结果:扫描电镜结果显示仿生矿化后的丝素电纺支架表面形成明显的羟基磷灰石矿化层。动物实验结果显示,术后4周和8周,通过对CT三维重建、HE及Masson染色的观察以及对骨体积分数(BV/TV),骨小梁数(Tb.N),骨小梁厚度(TB.Th)和骨小梁间隙(TB.Sp)定量指标的分析结果显示,在矿化组和非矿化组均能观察到新骨的形成,且矿化组的修复效果均优于非矿化组,差异有统计学意义[矿化组、非矿化组及对照组BV/TV在4周时分别为(22.880±2.324)、(12.600±1.965)、(4.967±1.580)%, F=61.838, P<0.05,8周时分别为(45.770±4.433)、(29.400±4.086)、(19.310±2.272)%, F=38.686, P<0.05;Tb.N在4周时分别为(0.029±0.001)、(0.019±0.003)、(0.008±0.003) mm -1, F=52.890, P<0.05,8周时分别为(0.053±0.002)、(0.037±0.003)、(0.023±0.001) mm -1, F=171.433, P<0.05;TB.Sp在4周时分别为(10.810±0.179)、(11.350±0.098)、(11.730±0.163) μm, F=27.655, P<0.05,8周时分别为(8.792±0.175)、(10.060±0.339)、(11.150±0.275) μm, F=56.807, P<0.05]。 结论:仿生矿化后的丝素电纺复合支架能有效促进骨再生,有望用于骨组织工程。
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编辑人员丨6天前
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可注射型丝素-磷酸镁基水凝胶的体内外成骨性能的研究
编辑人员丨6天前
目的:探究一种新型可注射型水凝胶早期促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的能力,以及在体内修复大鼠颅骨缺损的效果和可行性。方法:使用丝素蛋白溶液和磷酸镁基水凝胶制备成不同磷酸镁含量的4组水凝胶,分别命名为Mg0、Mg1、Mg2和Mg5并研究分析材料表征。体外实验检测水凝胶的生物活性及诱导成骨分化的能力。体内实验采用10只SD大鼠进行颅骨缺损模型制备,简单随机法分为实验组和空白组,对该种新型可注射型水凝胶用于修复缺损颅骨的疗效及可行性进行评价。计量资料应用Graph Pad 9.0进行ANOVA方差分析。结果:电镜扫描(SEM)显示了4组水凝胶的表面微观形态。细胞计数试剂盒(CCK-8)结果示共培养1 d时对照组与Mg0、Mg1、Mg2和Mg5的吸光度( A)值分别为0.399±0.024、0.436±0.043、0.364±0.020、0.3205±0.029和0.338±0.028,在共培养3 d时为0.606±0.045、0.590±0.042、0.557±0.014、0.453±0.056和0.610±0.046,第5天时分别为0.882±0.022、0.841±0.147、0.824±0.040、0.828±0.049和0.830±0.021,第7天时分别为1.162±0.029、1.397±0.056、1.059±0.050、1.063±0.084和1.102±0.046( F(12,77)=8.0, P<0.01)。使用氯化十六烷吡啶(CPC)对14 d时的成骨矿化物进行定量,Mg0、Mg1、Mg2和Mg5的 A值结果分别为0.937±0.107、1.646±0.507、2.181±0.038及2.006±0.043( F=56.0, P<0.05)。体内实验示可注射型水凝胶修复效果显著,在修复后第4周可见大量新生骨胶原。 结论:丝素蛋白-磷酸镁基可注射型水凝胶能有效修复骨缺损,并可在体内促进早期骨胶原的形成。
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编辑人员丨6天前
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低氧培养BMSCs的外泌体促进软骨再生的机制研究
编辑人员丨6天前
目的:探讨低氧培养骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)来源的外泌体中miR-196b-5p对软骨细胞功能的影响及作用机制,并分析其在软骨再生修复中的应用。方法:将软骨细胞分别在常氧培养和低氧培养的BMSCs上清液中培养,通过CCK-8检测软骨细胞的增殖能力,qPCR检测Ⅱ型胶原(collagen type 2,Col2)、Col1、Aggrecan、 SOX9的表达情况,评估低氧培养后BMSCs的外泌体对软骨细胞功能的影响。通过超速离心法获取常氧外泌体和低氧外泌体,采用CCK-8和qPCR检测对比低氧BMSCs外泌体和常氧BMSCs外泌体对软骨细胞增殖及合成代谢相关基因表达的促进作用。验证外泌体miRNA测序结果中低氧外泌体miR-196b-5p的表达情况,敲除低氧BMSCs中miR-196b-5p进行功能抑制实验,对比miR-196b-5p在低氧外泌体促进软骨细胞功能中发挥的作用。使用生物信息学工具预测并验证miR-196b-5p下游靶点。通过转染siRNA分析低氧BMSCs外泌体中miR-196b-5p促进软骨细胞功能的作用机制。采用丝素水凝胶负载低氧外泌体及低表达miR-196b-5p的低氧外泌体,注入裸鼠皮下后培养4周后对取出的组织块行番红O、马松组织学染色及硫酸糖胺聚糖、胶原生化含量检测,评估低氧外泌体及miR-196b-5p在软骨再生修复中的应用情况。 结果:低氧组软骨细胞吸光度为1.20±0.07,较常氧组的0.94±0.04高,差异有统计学意义( P<0.05);低氧组软骨细胞Col2(2.95±0.17)、Aggrecan(2.45±0.27)、 SOX9(2.92±0.29)的表达高于常氧组(1.89±0.09、1.67±0.21、1.76±0.16),差异有统计学意义( P<0.05)。CCK-8示低氧外泌体组软骨细胞的增殖能力(1.28±0.04)较常氧外泌体组(1.05±0.06)更高,差异有统计学意义( P<0.05)。PmirGLO-BACH1-WT报告载体与miR-196b-5p mimics共转染后(0.73±0.06)的荧光素酶活性降低,差异有统计学意义( P<0.05);PmirGLO-BACH1-MUT报告载体与miR-196b-5p mimics共转染后,荧光素酶活性无变化,BACH1为miR-196b-5p下游靶点;裸鼠皮下组织培养生化含量分析显示低氧BMSCs外泌体组软骨基质sGAG(383.2±21.54)和胶原含量(67.40±3.45)增多,低氧BMSCs外泌体miR-196b-5p敲低组sGAG(258.4±19.50)和胶原含量(57.15±4.95)降低,差异均有统计学意义( P<0.05)。 结论:低氧外泌体通过miR-196b-5p抑制软骨细胞中BACH1的表达,促进软骨细胞功能,可应用于软骨再生修复。
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编辑人员丨6天前
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纳米银杂化的载辛伐他汀PLGA微球合成及性质研究
编辑人员丨6天前
目的:制备纳米银(AgNPs)杂化的载辛伐他汀(SIM)聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)微球,评价其体外缓释效果。方法:采用乳化-溶剂挥发法制备载SIM的PLGA微球。使用丝素蛋白(SF)并通过其疏水作用对载SIM的PLGA微球表面进行改性;通过静电吸附用壳聚糖(CTS)及AgNPs进一步对微球表面进行改性,制备AgNPs吸附CTS修饰SF包覆的载SIM的PLGA微球。使用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、能谱仪、Zeta电位仪对载药微球进行分析,并考察其体外释放性能。结果:所制备的PLGA微球的平均直径约为9.67 μm。傅里叶变换红外光谱和能谱结果表明,成功构建了AgNPs杂化后的载SIM的微球;Zeta电位结果表明载药微球处于稳定的状态;体外释放结果表明,载药微球有较好的体外释放效果,能延缓药物释放速率并延长药物释放时间。结论:SF修饰的AgNPs杂化的载SIM的PLGA微球具有抑菌与成骨作用,且表现出较好的体外释放效果,可应用于口腔内的局部缓释给药,在牙周炎治疗方面具有潜在的应用价值。
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编辑人员丨6天前
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天然生物材料促进创面修复的研究进展
编辑人员丨6天前
急慢性创面严重威胁患者的生命健康和生活质量,因此创面修复是近年来国内外学者研究的热点问题。随着材料学与组织工程的发展,越来越多由天然成分制备的生物材料被用于创面修复的基础研究和临床治疗,此类材料可作为创面组织再生的模板,诱导自体细胞黏附、迁移,促进细胞外基质沉积,具有广阔的临床应用前景。该文对创面修复领域中目前研究热门的天然生物材料的特点及其应用进展作一综述,旨在为新型创面敷料及组织工程皮肤研发提供思路。
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编辑人员丨6天前
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渐进性梯度孔径骨软骨支架的制备及细胞相容性研究
编辑人员丨6天前
目的:制备一种用于骨软骨修复的丝素蛋白(SF)-壳聚糖(CS)-纳米羟基磷灰石(nHAp)渐进性梯度孔径支架。方法:将SF溶液、CS溶液及nHA悬液等比例混合,采用离心、真空冷冻干燥及化学交联法,3次塑形,制备成渐进性梯度孔径骨软骨(OC)支架-1(2%)、支架-2(3%)、支架-3(4%)。检测各组支架一般情况、孔隙率、热水溶失率、吸水膨胀率、压缩吸水膨胀率、溶失后吸水膨胀率、力学性能、支架内部结构观察及孔径大小。复苏培养大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs),制备支架浸提液,CCK-8法检测浸提液对BMSCs增殖活性的影响。将BMSCs与支架共同培养,观察支架周围细胞的分布及形态。结果:各组支架形态规则,孔隙率均大于80%;随材料浓度增高,支架吸水膨胀率逐渐减小( P<0.05),压缩后支架-1吸水膨胀率明显降低( P<0.05);各组支架热水溶失率无明显差异( P>0.05),支架在体外完全溶失分别需要65.9、60.9、73.9周;三组支架弹性模量分别为(0.0955、0.1762、0.3468)MPa;扫描电子显微镜(SEM)显示各组支架内部均呈蜂窝状,孔隙形状规则、互通,从支架成软骨侧到成骨侧孔隙分布逐渐密集、孔隙直径逐渐减小( P<0.05),nHAp含量亦逐渐增多。各组支架浸提液对BMSCs的生长、增殖均无明显毒性。BMSCs与支架共同培养第5 d时,细胞生长状态良好,未出现明显的细胞死亡或形态异常。 结论:本研究成功制备出渐进性梯度孔径OC支架,支架各项物理性能及生物相容性良好,有望成为修复OC缺损的新型仿生复合支架材料。
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编辑人员丨6天前
