软骨组织工程支架材料探究进展
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软骨组织工程支架材料探究进展
1 软骨组织工程支架材料探究进展 李德保 综述，章庆国 审校 [摘要]各种原因引起的关节软骨损伤在临床工作中非常常见，但临床治疗手段有限，组织工程的发展为关节软骨损伤的修复提供了新的途径。
在软骨组织工程中支架材料起着重要作用，选择合适的载体是一个首先要解决的问题。
本文对目前软骨组织工程支架材料的现状做一综述，指出了当前软骨组织工程所面临的问题, 并针对此问题对未来软骨组织工程材料的研究作出了展望。
[关键词]软骨；支架材料；组织工程 [ 中 图 分 类
号 ]R318 [ 文 献 标 识 码 ]A [ 文 章 编号]1008-6455（2009）03-0408-03 Advancement of research of scaffold in
cartilage tissue engineering LI De-bao1，ZHANG Qing-guo2
(1.Department of Plastic Surgery ， Affiliated Zhongda
Hospital，Southeast University，Nanjing 210009 Jiangsu,China;
2.Plastic Surgery Hospital,Chinese Academy of Medical Sciences,
Beijing 100144,China） Abstract: Articular cartilage
defect is caused by various factors and is frequently seen in
clinical 2 field but it is limited in treatment. The evolvement
of tissue engineering, a new method promises to render the repair of articular cartilage injury. Scaffold material plays
important role in cartilage tissue engineering, so selection
of an appropriate carrier is to be done firstly. The aim of this
review is to discuss the current status of scaffolds, and
problems in cartilage tissue engineering. In future, ideas are
promising to solve the problems in the field of cartilage tissue
engineering. Key words: cartilage; tissue engineering;
scaffold 由于创伤、骨关节炎以及骨软骨病引起的软骨畸形或缺损在临床上非常常见。
软骨组织缺乏血运，软骨细胞有丝分裂活性低，自我修复能力有限，严重影响了软骨缺损的愈合，目前的治疗方法主要有微骨折术、软骨下骨钻孔术、软骨下磨削术、自体软骨移植和自体软骨细胞移植术，但是这些治疗方法都存在许多不足之处[1-2]。
组织工程技术的发展为软骨再生修复提供了新的选择。
组织工程[3]就是应用生命科学和工程学的原理和方法,研究开发能够修复、维持或改善损伤组织功能的生物替代物的一门新兴学科。
组织工程主要包括三方面[4]：
种子细胞、支架材料和细胞因子，其中支架材料是软骨组织工程的研究热点之一，本文就软骨支架3 材料研究进展进行综述。
1 软骨组织工程支架材料特点 支架材料为软骨组织构建提供了一个三维的环境，理想的生物支架材料应具有以下特点---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------
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[5]：
①有良好的组织相容性，无毒，无致畸性；②有三维立体结构：
材料必须是高度多孔的，一般要求孔隙率达 90%以上，为细胞黏附生长、细胞营养成分的渗入以及细胞代谢产物的排出提供有利条件；③生物可降解性和降解率：
材料应是可吸收的，在组织形成过程中逐渐分解，从而不影响新形成组织的结构和功能，降解速度与组织再生的速度相匹配；④良好的细胞界面：
材料应具有良好的表面活性，有利于细胞贴附，并为细胞在其表面生长、增殖和分泌基质提供良好的微环境；⑤具有可塑性和一定的机械强度：
材料可以被加工成所需要的形状和大小，并有一定的机械强度，在体内一定时间内仍可保持自身形状，从而使新形成的组织具有一定的外形。
2 软骨组织工程用材料分类 目前软骨组织工程支架材料种类繁多[6],主要可分为三类：
①天然高分子支架材料，如藻酸盐、纤维素、壳聚糖、胶原、硫酸软骨素、明胶、纤维蛋白以及透明质酸等；②人工合成材料，如聚乙二醇(PEG)、聚乙烯、多肽、聚乳酸（PLA）、聚羟基乙酸（PGA）、聚乳酸与聚羟基乙酸的共聚体(PLGA)等；③复合材料，如明胶/硫酸软骨素/透明质酸钠、聚氧化乙烯4 /甲壳素/壳聚糖、壳聚糖/明胶、羟基磷灰石/胶原/透明质酸等。
2.1 天然高分子支架材料：
壳聚糖为甲壳类动物、昆虫以及其他无脊椎海洋动物外壳,真菌的细胞壁中的甲壳素(-1、4 聚-2-乙酰胺基-D-葡糖)脱乙醇化而制得,结构与葡萄糖胺聚糖（GAG）相似，因此可以模仿体内的环境，保进软骨细胞的生长，具有良好的生物相容性和抗菌性。
壳聚糖水凝胶作为软骨支架，可诱导软骨细胞外基质生成[7]。
Nettles[8]等用壳聚糖的溶液经冻干法制得立体支架，然后将猪软骨细胞植入这种壳聚糖支架上，体外培养 6 周，免疫组化显示有葡萄糖胺聚糖及Ⅱ型胶原生成。
胶原是构成各种细胞外间质的聚合物，其中Ⅱ型胶原是软骨组织的主要成分，其突出优点是无抗原性，生物相容性好，动物体内试验表明将胶原支架填充于软骨缺损处可形成类似透明软骨，缺点是降解太快，新生组织往往达不到很好的塑形[9]。
藻酸钙是一种理想的水凝胶支架材料，藻酸钙凝胶对细胞的培养是三维培养，内部孔隙多，适合细胞黏附和营养交换。
将悬浮有兔自体软骨细胞的藻酸钠和氯化钙相混合，修复自体软骨缺损，4～6 个月后发现缺损区有正常的软骨组织[10]。
透明质酸[11]是构成关节软骨的主要成分之一，作为支架材料，能为种子细胞的生长提供类似胚胎软骨发育的微环境。
纤维蛋白凝胶是利用血液凝固的机理使纤维蛋白单体在凝5 血酶作用下聚合成立体网状凝胶，可为细胞生存提供良好的三维空间，---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------
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也能促进Ⅱ型胶原的表达，缺点是降解速度过快[12]。
纤维素是自然界中广泛存在的线性糖的聚合物，主要通过酶降解,具有良好的生物相容性。
细菌纤维素是类似于天然纤维素的高分子化合物，Bodin 等认为细菌纤维素，不但价格低廉，还具有高强度，可塑性好,可用于关节半月板损伤的治疗[13]。
2.2 人工合成材料：
人工合成材料是一类有机高分子聚合物，具有良好的物理机械性能，通过调节分子量及其分布以适应不同需要，作为软骨组织工程支架材料能较好的诱导软骨细胞黏附、增殖和分化。
聚羟基乙酸(PGA)是一种高度结晶、具有亲水性的线性聚脂体，在体内可以通过正常的代谢途径完全排出体外。
聚乳酸(PLA)与聚羟基乙酸（PGA）相比，水溶性较差，降解半衰期较长，可以提供更长时间的支架作用。
PLGA 是聚乳酸和聚羟基乙酸按一定比例形成的共聚物，可以结合二者各自的特性，既能提供足够时间的支架作用，又有利于细胞黏附生长。
Shin 等学者将 PLA 和 PGA 按1:1 和 3:1 两种不同比例混合，结果显示按 1:1 比例混合的材料更容易降解[14]。
曹谊林等[15]将牛肋软骨细胞接种于人耳形状的 PGA 支架后植于裸鼠皮下, 形成了具有人耳形状的软骨组织，实验表明软骨细胞可较快地附着于 PGA 材料表面，PGA 大约在植入 3 周后开始降解, 其降解速度与软骨组6 织的形成速度基本匹配, 新生的软骨组织保持了最初聚合物支架的形状。
2.3 复合材料：
随着组织工程的发展,人们认识到单一成分构成的三维支架难以满足器官组织工程基本要求。
将两种或两种以上的具有互补特性的生物材料，按一定比例和方式组合在一起，可以设计构造出能够满足不同器官组织工程的复合支架材料。
将Ⅱ型胶原加入 PLGA 中可以增加软骨细胞增殖和胶原沉积,同时会减轻炎症反应[16]。
Yoo HS 等[11]将透明质酸（HA）加入 PLGA 中可以增加软骨细胞黏附以及GAG 和胶原的合成。
Hua Wu 等[17]研究显示合适比例的多孔聚丙酯/壳聚糖复合支架要比单纯多孔聚丙酯支架具有更好的生物学特性,不仅能增强细胞黏附、增殖，还能促进Ⅱ型胶原的产生。
Sarasam A 等[18]报道壳聚糖/聚己内酯（PCL）复合支架具有较好的机械力学特性。
Kuo YC 等[19]研究显示聚氧化乙烯/甲壳素/壳聚糖复合支架比单一支架具有更强的生物活性和力学弹性。
3 材料的表面修饰与改性 材料的性能因素主要是指材料表面的亲疏水性、电荷及化学结构，无论是天然材料，还是合成---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------
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材料，在细胞亲和性和细胞黏附性上都存在种种不足。
利用化学改性和等离子喷涂等[20]方法在材料上引入特殊的蛋白质、肽以及其他的生7 物分子，可以模拟出细胞外基质环境，形成一个多功能的细胞黏附表面，会使材料的细胞亲和力和细胞黏附力增强[21]。
纳米磷酸盐／聚磷酸钙纤维／聚乳酸骨与软骨组织工程支架复合材料研究
第３０卷第３期 ２０１１年６月 兰州交通大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｊ ｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．３Ｏ Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ ２０１１
文章编号：１００１—４３７３（２０１１）０３—０１５７—０４
纳米磷酸盐／聚磷酸钙纤维／聚乳酸骨
与软骨组织工程支架复合材料研究
朱凌云， 王彦平， 张红梅
（兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州 ７３００７０）
摘要：采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出纳米磷酸盐／ＣＰＰ／ＰＬＩＡ骨与软骨组织工程 支架复合材料；测试了该支架复合材料的物理、力学及降解性能，并用扫描电子显微镜对其微观结构进行了观察． 实验结果表明：纳米磷酸盐／ＣＰＰ／ＰＬＬＡ骨与软骨组织工程支架复合材料具有三维、连通、微孔网状结构，并具有较 高的空隙率和较好的压缩模量，还具有良好的降解性能和生物相容性，是比较理想的骨和软骨组织工程支架材料． 关键词：组织工程；支架；骨和软骨；复合材料；降解 中图分类号：Ｑ－０ 文献标志码：Ａ
近年来，随着组织工程学的发展，给人类骨与软 骨组织的修复带来了新的契机．但是，单一的天然或
人工合成材料很难满足组织工程支架材料的要求， 因而，采用复合材料技术以获得新性能支架材料已
成为目前研究的热点．大量研究证明，羟基磷灰石是
自然骨的结晶部分，它无毒、无致畸和致癌等副作 用，具有良好的生物相容性和骨传导性．而羟基磷灰
石的生物特性和其颗粒大小密切相关，单位质量的 纳米粒子的表面积明显大于微米级粒子，使得处于
粒子表面的原子数目明显增加，提高了粒子的活性，
极有利于组织结合．但是，羟基磷灰石的质地太脆， 制成的材料容易碎裂，没有足够的强度；磷酸三钙、ｊ３
一磷酸三钙和聚乳酸均具有良好的生物相容性和降 解性，但磷酸三钙和ｐ一磷酸三钙脆性较大，聚乳酸
则由于降解产物偏酸性，在体内易引起无菌性炎症 反应；本实验室研制的聚磷酸钙纤维具有良好的力
不同种类组织工程软骨支架材料的临床应用及其发展方向
中国组织工程研究与临床康复第Ｊ２眷第３６ ２００８—０９—０２出版 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｌｉｎｉｃａｌ Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｖｅ Ｔｉｓｓｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２，２００８ Ｖｏ１．１２，Ｎｏ．３６
不同种类组织工程软骨支架材料的临床应用及其发展方向★
彭超，蒋电明
Ｃｌｉｎｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｃａｆｆｏｌｄｓ ｏｆ ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｃａｒｔｉｌａｇｅ
Ｐｅｎｇ Ｃｈａｏ，Ｊｉａｎｇ Ｄｉａｎ‘ｍｉｎｇ
Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ０ｆ Ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃｓ。Ｆｉｒｓｔ Ａｆｉｉｌｉａｔｅｄ Ｈｏｓｐｉｔａ１． Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０ｏＯｌ６．Ｃｈｉｎａ
Ｐｅｎｇ Ｃｈａｏ★． Ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｆｏｒ ｍａｓｔｅｒ’Ｓ ｄｅｇｒｅｅ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ，Ｆｉｒｓｔ Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ Ｈｏｓｐｉｔａ１． Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４ｏｏ０１６．Ｃｈｉｎａ ｂｕｆｆｏｎ ７７＠ｈｏｔｍａｉｌ
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ ｔｏ： Ｊｉａｎｇ Ｄｉａｎ・ｍｉｎｇ， Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｃｈｉｅｆ ｐｈｙｓｉｃｉａｎ，Ｔｕｔｏｒ ｏｆ ｄｏｃｔｏｒ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｎｈｏｐａｅｄｉｃｓ，Ｆｉｒｓｔ Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ Ｈｏｓｐｉｔａ１． Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０ｏ０ｌ６．Ｃｈｉｎａ ｉｄｍ５７１０２６＠ｖｉｐ ｌ６３ ｃｏｍ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ：２０ｏ８—０６—２７ Ａｃｃｅｐｔｅｄ：２００８－０８—１７
重庆医科大学附 属第一医院骨科， 重庆市４０００１６
制备软骨组织工程支架的材料和方法
中国组织工程研究第仃眷第３ ２０１３—０１—１５出版 ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｉｓｓｕｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ Ｊａｎｕａｒｙ１５，２０１３ Ｖｏ１．１７，Ｎｏ．３ ＷＷＷ．ＣＲＴＥＲ．ｏｒｇ
ｄｏ＃ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－４３４４，２０１＆０３．０２１ 【ｈｎｐ：『，１ｖｗｗ．ｃｒｔｅｒ．ｏ 】 贵浩然．李滂．张卫莓．翩备软骨组织Ｉ程支架的材料和方法 ．中国组织Ｉ程磅究．２０１３．１７【３）：５０９－５１６
制备软骨组织工程支架的材料和方法★
贵浩然’，李澎’，张卫国
１大连医科大学附属二院骨外科，辽宁省大连市１１６０２７ ２大连医科大学附属一院骨外科，辽宁省大连市 １１６０２３
文章亮点： １此问题的已知信息：组织工程化软骨的研究为修复软骨损伤提供新的治疗措施，组织工程支架材料要 有组织相容性、可降解性，所以首选天然生物材料，又因为支架要有一定的机械力学性质，通过复合人 工合成高分子材料来满足这个条件。而支架制备方法的选择是为了更好地仿生细胞外基质表征。 ２本综述增加的新信息：利用静电纺丝方法制各的人工合成高分子材料复合支架可以保证支架的力学强 度、塑形要求、孔隙率、可降解性等，将天然材料利用包埋技术和表面修饰技术复合于电纺的高分子复 合材料支架上将更有利于支架性能的发挥。 ３临床应用的意义：进一步探索适合软骨组织工程支架的材料和制备方法，对于提高支架的整体的稳定 性和生物相容性有着重要的意义，寻求组织工程化软骨从实验室研究走向临床应用，为软骨损伤修复提 供新的治疗措施。 关键词： 生物材料；生物材料综述；软骨组织工程；支架材料；制备方法；天然生物材料；人工合成高分子材料
摘要 背景：软骨组织工程的研究为修复软骨缺损提供了新的思路和方法，其中如何获得理想的组织工程支架 是这一研究的核心和难点。
目的：回顾性分析软骨组织工程支架的材料选择和制备方法。 方法：由第一作者检索２０００至２０１２年ＰｕｂＭｅｄ数据库、ＥＬＳＥＶＩＥＲ ＳＣＩＥＮＣＥＤＩＲＥＣＴ、万方数据库、 中国知网库有关制备软骨组织工程支架的材料选择和方法等方面的文献。
软骨组织工程学技术研究进展
第１９卷 第３期 ２００７钲 菏泽医学专科学校学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＺＥ ＭＥＤＩＣＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ ＶＯＬ．１９ ＮＯ．３ ２００７
参考文献：
［１］ Ｖｉｃｔｏｒ Ｍ，Ｃａｒｉｏｕｓ Ｃ．Ｃ，ｅｔ ａ１．Ｎｅｗ ｈｅｘａｃｙｃｌｉｃ ｂｉｎｕｃｌｅａｒ ｔｉｎ ｃｏｍ— ｐｌｅｘｅｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｂｉｓ一（３，５一ｄｉ—ｔｅｒｔ—ｂｕｔｙｌ一２一ｐｈｅｎｏ１）ｏｘ— ａｍｉｄｅ［Ｊ］．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０００，６１４—６１５：２８３— ２９３． ［２］Ｊｏｎａｔｈａｎ Ｐ，Ａｎｄｒｅｗ Ｔ．Ｒ，Ａｌｅｘａｎｄｒａ Ｍ．Ｚ．Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ，ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ：ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｉｎ（ＩＩ）ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｗｉｔｈ ａ ｔｒｉｐｏｄａｌ Ｓｃｈｉｆ ｂａｓｅ ｌｉｇａｎｄ［Ｊ］ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， １９９８１５９—１６Ｏ． ［３］ＢｕｒｇｅｒＫ，ＮａｇｙＮ，ｅｔ ａ１．Ｐｙｒｉｄｉｎｅ一２，６一ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ，ｅｔｈｙｌｅｎｅ— ｄｉａｍｉｎｅ—Ｎ，Ｎ’一ｄｉａｃｅｔａｔｅ ａｎｄ ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｒｎｉｎｅ—Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’ ｔｅｔｒａａｃｅｔａｔｅ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ．，Ｄａｌｔｏｎ Ｆｒａｎｓ．，１９９６，２４８：２１５ ２２４ ［４］Ｊｏｈｎ Ｍ．Ｔｈｅ ｏｒｇａｎｏｔｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｒｉｓｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ＨＰＶ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ［Ｊ］． Ａｐｐｌｙ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌ Ｃｈｅｍ，２００５，１９：４５８—４６４． ［５］孔垂华，姜李，胡飞，等．三烃基锡氨基酸酯的合成与生物活性 ［Ｊ］．华南农业大学学报，１９９７，１８（２）：５１—５４． ［６］陈年春．农药生物测定技术［Ｍ］．北京：北京农业大学出版社， １９９１：７６—２４２ ［７］杨志强，谢庆兰，周秀中．混合三烃基锡衍生物的结构及生物活 性［Ｊ］化学学报，１９９５，５３（７）：７２１—７２８． ［８］陶仲侃，黎植昌．迅速发展的甾族衍生物类药物［Ｊ］化学通报， １９９７，３：４３—４５． ［９］胡春，王圣符，谭日红抗癌活性有机锡化合物研究展望［Ｊ］中 国药学杂志，１９９２，２７（８）：４５５—４５７． ［１０ Ｊ Ｂｌｕｎｄｅｎ Ｓ．Ｊ，Ｔｈｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｕｓｅ ｏｆ Ｔｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ［Ｊ Ｊ．Ｌｏｎｄｏｎ： Ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｃｅｍｉｓｔｒｙ．１９８５：４４６—４８５． 收稿日期：２００７—０８—１６
定向结构Ⅰ／Ⅱ型胶原支架上兔软骨细胞生长增殖观察及新生组织生
定向结构Ⅰ／Ⅱ型胶原支架上兔软骨细胞生长增殖观察及新生组织生物力学检测
目的 探討采用定向结构Ⅰ/Ⅱ型胶原软骨支架复合软骨细胞体外构建生物力学性能更好的组织工程软骨。 方法 利用牛跟腱和猪软骨分别提取Ⅰ型胶原和Ⅱ型胶原并以超微量分光光度计测定其最大紫外吸收峰。利用快速冷冻自然真空冻干筛选成型法制备垂直定向微孔结构的Ⅰ/Ⅱ型胶原复合支架，同时采用普通冷冻干燥法制备非定向Ⅰ/Ⅱ型胶原复合支架。将兔软骨细胞分别接种在两组支架上，体外静态培养3 d后扫描电子显微镜下观察软骨细胞生长情况，MTT法测量两组支架体外静态培养14 d内细胞生长情况，通过测量第7天和第14天杨氏模量和抗拉强度检测两种新生组织工程软骨的生物力学性能。 结果 扫描电镜观察在两组支架上体外培养3 d后的软骨细胞生长情况良好；定向Ⅰ/Ⅱ型胶原复合支架上种子细胞在5～11 d内增殖速度高于非定向Ⅰ/Ⅱ型胶原复合支架，两者差异有统计学意义（P 0.05）；第5～11天定向结构Ⅰ/Ⅱ型胶原支架中细胞数量大于非定向支架组，差异有统计学意义（P 0.05）（图6）。
2.5 生物力学检测
培养第7天，定向结构Ⅰ/Ⅱ型胶原支架与非定向Ⅰ/Ⅱ型胶原支架压缩弹性模量分别为（0.21±0.04）、（0.11±0.03）MPa，差异有统计学意义（P < 0.05）；抗拉强度分别为（0.88±0.05）、（0.53±0.04）MPa，差异有统计学意义（P < 0.05）。培养第14天，定向Ⅰ/Ⅱ型胶原支架压缩弹性模量为（0.33±0.09）MPa，非定向Ⅰ/Ⅱ型胶原支架压缩弹性模量为（0.20 ±0.06）MPa，差异有统计学意义（P <
0.05）；抗拉强度分别为（1.01±0.08）、（0.63±0.07）MPa，差异有统计学意义（P
< 0.05）。但两组均明显低于正常关节软骨的压缩弹性模量[（0.69±0.09）MPa]、抗拉强度[（5.20±0.72）MPa]，差异有统计学意义（P < 0.05）（图7～8）。
静电纺丝构建胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素组织工程关节软骨支架的工艺探索
静电纺丝构建胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素组织工程关节软骨支架的工艺探索
杨泽龙;陈竹;冯刚
【摘 要】目的 探索以胶原、透明质酸钠和硫酸软骨素三种细胞外基质为原料,利用静电纺丝技术构建组织工程关节软骨支架的工艺.方法固定静电纺丝的参数,通过改变溶剂的种类,浓度和三种原料之间的比例,探索胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合支架的纺丝条件.结果胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合支架纺丝的最佳溶剂是3-氟乙醇和水的混合溶剂(v∶v,1∶1),最佳纺丝浓度范围为80～120mg/mL,三种原料支架的最佳比例范围为6～8∶1∶1～2.支架纤维的直径和孔隙率则由原料的浓度和比例共同决定;支架降解性能良好,降解速度主要由胶原含量决定.结论研究者成功的利用静电纺丝技术构建了胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合组织工程软骨支架.这种支架在成分和形态上都可以较好的模拟关节软骨细胞外环境,是一种具有良好应用前景的组织工程关节软骨支架.
【期刊名称】《生物骨科材料与临床研究》
【年(卷),期】2015(012)003
【总页数】5页(P5-9)
【关键词】胶原;透明质酸钠;硫酸软骨素;静电纺丝;组织工程关节软骨支架
【作 者】杨泽龙;陈竹;冯刚
【作者单位】南充市中心医院,川北医学院第二临床医学院组织工程与干细胞研究所,四川南充637000;南充市中心医院,川北医学院第二临床医学院组织工程与干细胞研究所,四川南充637000;南充市中心医院,川北医学院第二临床医学院组织工程与干细胞研究所,四川南充637000
【正文语种】中 文
【中图分类】R318.08
组织工程软骨是一种有望从根本上解决关节软骨损伤的治疗方法，而实现这一目标的关键技术之一在于如何构建出具有良好生物学和力学性能的支架。胶原
(Collagen,COL )、透明质酸钠(Hyaluronicacid,HA)和硫酸软骨素(Chondroitin
sulfate,CS)三种天然生物材料均是软骨细胞外基质，具有优异的生物相容性和低抗原性。近年来，这类材料被研究者广泛地应用于构建组织工程支架[1,2]。目前，利用这三种原料构建组织工程支架主要是通过低温冷冻干燥法[3,4]，利用静电纺丝工艺构建组织工程支架的研究较少报道。本文拟对静电纺丝构建胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合组织工程支架的工艺进行探索。
微粒软骨脱细胞基质复合纤维蛋白凝胶构建软骨组织工程支架材料的
中国美容医学２００８年５月第１７卷第５期Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｅｓｔｈｅｔｉｃ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ．Ｍａｙ．２００８．Ｖｏ１．１７．Ｎｏ．５ ６７９
・１沦著・ 微粒软骨脱细胞基质复合纤维蛋白凝胶构建软骨组织工程支架材料的
研究
潘柏林 ，李健宁 ，王萍 ，韩雪峰 ，李明森
（１．北京大学第三医院成形科北京 １ ０００８３；２．首都医科大学组织胚胎学系 北京 １ ０００６９；３、首都医科大学附属朝阳
医院整形科北京 Ｉ Ｏ００２０：４．山西省太原市第二人民医院 山西太原０３Ｏ００２）
［摘要］目的：应用异体微粒软骨脱细胞基质与纤维蛋白凝胶结合作为可注射性支架材料，进行体内构建良好可塑性和生物特
性的组织工程化软骨。方法：制备普通家猪耳廓软骨微粒脱细胞基质，与体外扩增的小型实验猪第二代软骨细胞结合，以纤维 蛋白凝胶为支架材料，利用其可注射性回植于实验猪自体腹壁外侧皮下，８周后取财进行大体及组织学检测，并与不合微粒脱
细胞软骨基质实验组相比较。结果：培养出的组织工程化软骨组织细胞生长良好，具有分泌软骨基质功能，含微粒脱细胞软骨
基质实验组表现出更佳的生物学性能。结论：将异体微粒软骨脱细胞基质与纤维蛋白凝胶结合，可以作为良好的可注射性复合 支架材料应用于组织工程化软骨的构建。
［关键词］微粒软骨脱细胞基质（ＣＭＡＣＴＭ）；脱细胞软骨；纤维蛋白凝胶；可注射性软骨组织工程
［中图分类号］０８１ ３．１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１ ００８－６４５ ５（２００８）０５－０４
Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｌｏｇｅｎｉｃ ｃａｒｔｉｌａｇｅ ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅ ａｃｅｌｌｕｌａｒ ｔｉｓｓｕｅ ｍａｔｒｉｘ ｗｉｔｈ ｆｉｂｒｉｎ ｇｌｕｅ ｆｏｒ
ｉｎｊｅｃｔａｂｌｅ ｔｉｓｕｅ—ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｃａｒｔｉｌａｇｅ
ＰＡＮ Ｂａｉ－ｌｉｎ１，ＬＩ Ｊｉａｎ－ｎｉｎｇ。￣，ＷＡＮＧ Ｐｉｎｇ２，ＨＡＮ Ｘｕｅ—ｆｅｎｇ３，ＬＩ Ｍｉｎｇ—ｓｅｎ
组织工程支架材料研究进展
・２６・ 中闯体 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ２００７年第４期 ｊ ｉ攀 与专冷？ 组织工程支架材料研究进展
焦国豪 （武汉理工大学生物材料与工程研究中心，湖北武汉４３００７０）
摘要：组织工程支架材料在组织工程研究中起中心作用，不仅为特定的细胞提供结构支撑作用，而 且还起到模板作用，引导组织再生和控制组织结构。。寻找一种既有良好生物相容性和生物降解性又具 有特定形状和连通三维多孔结构的支架材料是组织工程的重要方面。本文概述了几种常用的组织工 程支架材料，并对组织工程支架材料目前存在的问题作了分析、对其发展趋势进行了展望。 关键词：组织工程；支架；生物材料 中图分类号：０８１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—２５３ｘ（２００７）０４—０２６－４
Ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｔｉｓｓｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃａｆｆｏｌｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＪＩＡＯ Ｇｕｏ—ｈａｏ （Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｈ ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｈｕｂｅｉ，（ ｊｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｃａｆｆｏｌｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｔｏ ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ．Ｉｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔａｋｅｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｏｆｆｅｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ－ｓｕｐｐｏｒｔ ａｎｄ ｔｅｍｐｌａｔｅ ｆｏｒ ｔｉｓｓｕｅ ｃｅｌｌｓ ａｎｄ ｇｕｉｄｅｓ ｔｉｓｓｕｅ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃｏｎ— ｔｒｏｉｓ ｔｉｓｓｕｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｆｉｎｄ ａ ｓｃａｆｆｏｌｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｐｒｏ— ｖｉｄｅ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐｏｓｓｅｓｓｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｓｈａｐｅｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｃｏｎ— ｎｅｃｔｅｄ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｐｏｒｅｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｉｎ－ｃｏｍｍｏｎ－ｕｓｅｄ ｓｃａｆｏｌｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｉｒ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｖｏｌｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｓｃａｆｏｌｄｓ；ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ 组织工程［１】（Ｔｉｓｓｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）是近年来正在 兴起的一门新兴学科，组织工程一词最早是由美国国 家科学基金会１９８７年正式提出和确定的。它应用生 命科学和工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物 的正常及病理两种状态下、结构与功能关系的基础 上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或 器官损伤后的功能和形态生物替代。组织工程的核心 为：建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有 生命力的活体组织，用来对病损组织进行形态、结构 和功能的重建并达到永久性替代。随着组织工程研究 的不断深入和发展，它必将给生命科学带来革命性变 化。在组织工程中，种子细胞、可降解的支架材料以及 细胞生长调节因子并称为组织工程的三大基本要素，
软骨组织工程进展
１５４ 参考文献 １ Ｓａｎｄｏ Ｉ ｅｔ ａｌ Ａｎｎ Ｏｔｏｌ Ｒｈｉｎｏｌ Ｌａｒｙｎｇｏｌ－１９９４； １０３：３１１～３１４ ２ Ｍｕｌｄｅｒ ＪＪ ｅｔ ａ１．Ａｎｎ Ｏｔｏｌ Ｒｈｉｎｏｌ Ｌａｒｙｎｇｏｌ，１９９９｛ １０８：２７７～２８５ ３ Ｇａｎｎｏｎ ＰＪ ｅｔ ａ１．Ａｒｃｈ Ｏｔｏｌａｒｙｎｇｏｌ Ｈｅａｄ Ｎｅｃｋ Ｓｕｒｇ－１９９４；１２０：１ ３８２～１３８９ ４ Ｍａｔｓｕｎｅ Ｓ ｅｔ ａ１．Ａｎｎ Ｏｔｏｌ Ｒｈｉｎｏｌ Ｌａｒｙｎｇｏ１．１ ９９ｌ｝ １ ００：４３９～４４６ ５ Ｓａｎｄｏ １ ｅｔ ａ１．Ａｎｎ Ｏｔｏｌ Ｒｈｉｎｏｌ Ｌａｒｙｎｇｏ］，１ ９９３； １０２：４７～５１ ６ Ｅｄｅｎ ＡＲ ｅｔ ａ１．Ｌａｒｙｎｇｏｓｃｏｐｅｔ１ ９９０：１９０：６７～７５ ７ Ｍｕｌｄｅｒ ＪＪＳ ｅｔ ａ１．Ａｃｔａ Ｏｔｏｌａｒｙｎｇｏｌ－１ ９９１；１１１：３４２ 国外医学耳鼻咽喉科学分册 ～３４８ ８ Ｍａｔｓｕｎｅ Ｓ ｅｔ ａ１．Ａｎｎ Ｏｔｏｌ Ｒｈｉｎｏｌ Ｌａｒｙｎｇｏｌ，１９９９｛ １０ｌ：７５０－－７５４ ９卢连军摘．国外医学耳鼻咽喉科学分册，１ ９９６｛２Ｏ： １６４ １ｏ郑国玺综述．国外医学耳鼻咽喉科学分册，１ ９９６‘ ２０：１４０～１４２ １］ 乇恩彤摘．国外医学耳鼻咽喉科学分册，１９９１； １ ５：１７４ １２ Ｍｏｎｓｅｌ ＥＭ ｅｔ ａ１．Ｃ１ｉｎｉｃｓ Ｎｏｒｔｈ Ａｍ，１９９８｛２９：４３７ ～４４４ １３ Ａｏｋｉ Ｈ ｅｃ ａ１．Ａｎｎ Ｏｔｏｌ Ｒｈｉｎｏ１ Ｌａｒｙｎｇｏｌ，１９９４； 】０３：２１］～２］４ １４８软骨组织工程进展 日川大学华西医院耳鼻咽喉科 （成都６１００４１） 张瑞林综述 梁传余审校 ［摘要 组织工程软骨的研究目前仍处于实验室阶段。本文就组织工程软骨的概念、生物支架材料、体外和 体内培养方法及组织工程软骨性能等方面作一简述 １ ９８７年美国科学基金会在华盛顿举办的 生物工程小组会上提出了 组织工程”这个名 词，１９８８年被定义为“应用生命科学与工程科 学的原理和方法，在可控、可重复的条件下，通 过哺乳动物、人类（包括患者本身）特定细胞在 网络构架上的体外培养及体内移植，形成具有 特定功能的组织和生物替代物”。组织工程技术 包括细胞培养、生物材料、生长因子、细胞粘附 蛋白及基因治疗等，因此，组织工程涉及基础和 临床科学的各个领域，是生命科学研究与材料 学研究紧密结合的产物。 软骨由单一细胞——软骨细胞构成组织， 透明软骨、弹性软骨和纤维软骨组成人体重要 结构，具有十分重要的生理功能。自１７４３年 Ｈｕｎｔｅｒ提出软骨一旦破坏即不可自身修复以 来，软骨组织缺损的修复仍无理想的方法 １ ９７７ 年Ｇｒｅｅｎ将分离、培养的软骨细胞与脱钙骨支 架联合培养，尝试研究组织工程软骨组织。１ ９８９ 年Ｗａｋ［ｔａｎｉ ｌ 从胚胎分离培养软骨细胞．与胶 原复合后做同种异体移植，修复兔关节软骨缺 损获得成功。此后，软骨组织工程研究发展非常 迅速。在矫形外科和整形外科领域，组织工程软 骨研究受到高度重视，在国外已初步应用于临 床治疗，并取得了一定的成功。软骨组织工程是 当前组织工程研究的热点之一，其研究内容主 要集中在以下几方面 １．生物支架的生物相容 性及其模拟机体内细胞外基质（ＥＣＭ）材料特 性的研究；２．生物材料与细胞间相互作用内在 机理的研究；３．组织工程体外组织细胞培养最 佳条件和环境的研究；４．人工软骨性能、实验 动物模型和临床试验评价。 【生物支架材料的研究】 第六届生物材料年会对“生物材料”一词的 定义是：“生物材料是一种植入生命系统内或与 生命系统相结合而设计的物质，它与生命体不 起药理作用”。作为细胞赖以生存的三维空间， 理想的生物支架材料应具有以下条件：１．良好
组织工程载体支架材料研究进展[论文]
组织工程载体支架材料研究进展
摘 要：在利用组织工程方法构建组织或器官替代物的研究中，载体支架材料是进行组织工程构建各因素中的关键环节。用于构建组织工程化组织或器官的载体支架材料，应具有必要的理化性质和生物学特性。组织工程常用载体支架材料主要包括天然材料、合成材料和复合材料。就常用组织工程载体支架材料优缺点进行综述，旨在为组织工程化组织或器官的构建提供参考。
关键词：组织工程 载体支架材料 天然材料 合成材料 复合材料
中图分类号：tq31 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）005-052-02
组织工程支架材料在宏观形态、微观结构、机械强度和韧性、可塑性、毒性、免疫原性和细胞相容性等方面都有严格的要求。因此，理想的载体支架材料应具有如下特征：（1）可塑性较好，能构建成特定三维结构。（2）具有良好的机械强度和韧性，满足加工需要。（3）无毒性、无免疫原性、生物相容性好，适宜细胞正常生理功能的发挥。（4）能被生物体降解吸收。
目前，组织工程常用载体支架材料包括：天然材料、合成材料和复合材料。
1 组织工程天然材料
常用于构建组织工程载体支架材料的天然材料主要有：壳聚糖、丝素蛋白和纤维蛋白等。壳聚糖与氨基葡聚糖的性能存在一定的相似之处，而后者是细胞外基质的主要成分。壳聚糖的这一特性使得其被广泛的应用于组织工程的支架材料的制备过程中。壳聚糖制备的载体支架材料除具有良好的生物相容性，还具有抑菌性和促进愈合的性能。将壳聚糖制备的组织工程角膜基质进行板层移植，两周后植片脱落，机械强度不足。闫涛等将丝素蛋白溶液通过透析浓缩后，制成丝素薄膜。但干燥状态下的丝素薄膜质地脆，容易开裂。新西兰大白兔角膜埋植实验表明，丝素蛋白可以体内降解，无明显毒性，生物相容性较好。
2 组织工程合成材料
应用较多的合成组织工程材料主要有聚乳酸（pla）、聚羟基乙酸（pga）以及两者的共聚物（plga）等。pga性质稳定，以其制备的支架机械强度、韧性和降解速率均可控。hong等用plga制备组织工程载体支架，进行兔脂肪干细胞接种，体外培养一周后再自体移植。移植后脂肪干细胞可在支架表面和材料内部正常生长、增殖，脂肪干细胞新分泌合成的胶原纤维和正常角膜胶原纤维较相似，切移植眼角膜内皮与上皮仍旧保持完整且能正常行使功能，逐渐透明。胡晓洁等以pga为原材料制备载体支架，在体外重建角膜基质。囊袋法植入兔角膜，8周后材料即可完全降解，移植眼的外观与对照眼相似，但pga降解产物会使移植部位ph值降低。