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工程化干细胞仿生骨膜协调免疫炎症及血管化促进骨再生
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作者 孙慧雯 郭强强 +3 位作者 王伟 武杰 郗焜 顾勇 《中国组织工程研究》 北大核心 2026年第1期21-33,共13页
背景:临床上主要应用自体骨、异体骨或人工骨促进骨缺损修复,然而不愈合率仍维持较高水平状态,关键是忽视了骨膜在骨愈合过程中的重要性。项目组前期通过构建负载血管内皮生长因子的静电纺丝膜在骨缺损处高度模拟天然骨膜的膜内成骨过程... 背景:临床上主要应用自体骨、异体骨或人工骨促进骨缺损修复,然而不愈合率仍维持较高水平状态,关键是忽视了骨膜在骨愈合过程中的重要性。项目组前期通过构建负载血管内皮生长因子的静电纺丝膜在骨缺损处高度模拟天然骨膜的膜内成骨过程,一定程度上促进了骨再生。但是,损伤局部常面临巨噬细胞介导的剧烈炎症反应和种子细胞匮乏的窘境,导致递送生物因子面临失活或弥散的风险。因此,尚需进一步优化和协调仿生骨膜的免疫调控和成血管功能,促进骨修复。目的:探讨干细胞工程化仿生骨膜的理化性质以及调控炎症微环境促进骨修复的作用。方法:将左旋聚乳酸基微溶胶静电纺丝、Ⅰ型胶原蛋白自组装与凝胶干细胞移植技术结合,构建核层负载血管内皮生长因子、壳层递送骨髓间充质干细胞调控骨缺损免疫微环境的仿生骨膜(M@C-B)。通过扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外光谱仪等检测骨膜的理化特性;通过仿生骨膜与巨噬细胞、骨髓间充质干细胞和人脐静脉内皮细胞建立共培养体系,探讨其免疫调控、体外成骨和成血管能力;最后,在大鼠股骨髁缺损模型中进一步验证干细胞工程化仿生骨膜的成骨性能。结果与结论:①透射电镜观察显示微溶胶静电纺丝(MS)人工骨膜形成明显的核壳结构,扫描电镜观察显示负载血管内皮生长因子的微溶胶表面自组装Ⅰ型胶原蛋白(M@C)人工骨膜表面出现明显“蜘蛛网状”纤维结构沉积,红外光谱检测进一步表明Ⅰ型胶原蛋白自组装成功;释放实验证明M@C人工骨膜较MS人工骨膜缓解了突释现象的发生,维持内部血管内皮生长因子活性和长效释放;②活死荧光染色、CCK-8实验显示,骨髓间充质干细胞在MS人工骨膜、单纯定向左旋聚乳酸表面自组装Ⅰ型胶原蛋白(PLLA@C)人工骨膜以及M@C-B人工骨膜上良好增殖并存活,其中M@C-B组活细胞数目最多且增殖速率最高;③碱性磷酸酶染色、茜素红染色、骨桥蛋白免疫荧光染色显示,PLLA@C组和M@C-B组人工骨膜可显著促进骨髓间充质干细胞成骨分化;成血管实验显示,MS组、M@C-B组血管长度更长,血管样染色结构呈网状形态,交叉节点更多,其中M@C-B组更为明显;④免疫荧光和细胞流式显示,M@C-B组人工骨膜能显著抑制促炎巨噬细胞表型,促进巨噬细胞向抗炎M2表型方向极化;⑤体内研究进一步表明M@C-B组大鼠骨密度、骨小梁厚度、相对骨体积和骨小梁间隙皆优于其他组;⑥结果提示:构建的骨髓间充质干细胞工程化人工骨膜通过Ⅰ型胶原蛋白/骨髓间充质干细胞外相快速调控骨缺损免疫微环境与内相微溶胶静电纺丝核壳结构持续释放血管内皮生长因子,协同双向促进骨愈合。 展开更多
关键词 骨缺损修复 仿生骨膜 静电纺丝 血管内皮生长因子 骨髓间充质干细胞 巨噬细胞 工程化干细胞
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静电纺丝聚偏氟乙烯压电仿生骨膜的生物相容性评价
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作者 赵帅 李冬瑶 +3 位作者 魏岁艳 曹怡静 许燕 徐国强 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第4期730-737,共8页
背景:课题组前期研究发现,静电纺丝聚偏氟乙烯仿生骨膜具有良好的细胞相容性,但其生物相容性尚不清楚。目的:评价掺Zn2+、Mg2+聚偏氟乙烯仿生骨膜的生物相容性。方法:取前期研究采用静电纺丝技术制备的聚偏氟乙烯、掺1%Zn2+聚偏氟乙烯、... 背景:课题组前期研究发现,静电纺丝聚偏氟乙烯仿生骨膜具有良好的细胞相容性,但其生物相容性尚不清楚。目的:评价掺Zn2+、Mg2+聚偏氟乙烯仿生骨膜的生物相容性。方法:取前期研究采用静电纺丝技术制备的聚偏氟乙烯、掺1%Zn2+聚偏氟乙烯、掺1%Mg2+聚偏氟乙烯、掺1%Zn2++1%Mg2+聚偏氟乙烯仿生骨膜,制备各组仿生骨膜浸提液,选择SD大鼠为实验对象,进行溶血实验、短期全身毒性实验、热源实验,选择豚鼠为实验对象,进行皮肤致敏实验,检测4组仿生骨膜的生物相容性。结果与结论:①溶血实验结果显示,掺1%Zn2+聚偏氟乙烯、掺1%Mg2+聚偏氟乙烯、掺1%Zn2++1%Mg2+聚偏氟乙烯仿生骨膜及聚偏氟乙烯浸提液的溶血率分别为(0.130±0.013)%,(0.149±0.020)%,(0.466±0.018)%,(0.037±0.018)%,符合生物材料血液相容性性标准;②短期全身毒性实验结果显示,4组仿生骨膜浸提液灌胃干预后未引起SD大鼠体质量减轻、摄食量变化及呼吸困难等毒性体征,对大鼠的主要脏器无毒性作用;③热源实验结果显示,掺1%Zn2+聚偏氟乙烯、掺1%Mg2+聚偏氟乙烯、掺1%Zn2++1%Mg2+聚偏氟乙烯及聚偏氟乙烯仿生骨膜浸提液干预后,SD大鼠体温升高值分别为(0.133±0.058),(0.100±0.010),(0.300±0.010),(0.300±0.017)℃,均小于0.6℃,体温升高度数总和均小于1.4℃;④皮肤致敏实验结果显示,4组仿生骨膜浸提液干预后豚鼠皮下未见红斑与水肿。结果表明:聚偏氟乙烯与掺Zn2+、Mg2+聚偏氟乙烯仿生骨膜具有良好的生物相容性。 展开更多
关键词 静电纺丝 聚偏氟乙烯 仿生骨膜 锌离子 镁离子 生物相容性
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无机离子仿生骨膜调控免疫微环境促进骨修复 被引量：1
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作者 张力宸 陈亮 顾勇 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2023年第3期346-353,共8页
背景:介孔生物活性玻璃纳米颗粒与甲基丙烯酸明胶合成的仿生骨膜可在骨缺损局部释放钙硅磷离子,促进成骨。其中硅离子还有调控巨噬细胞极化表型的作用,因此仿生骨膜对骨缺损局部炎症微环境的影响仍需探索。目的:通过体、内外实验探讨无... 背景:介孔生物活性玻璃纳米颗粒与甲基丙烯酸明胶合成的仿生骨膜可在骨缺损局部释放钙硅磷离子,促进成骨。其中硅离子还有调控巨噬细胞极化表型的作用,因此仿生骨膜对骨缺损局部炎症微环境的影响仍需探索。目的:通过体、内外实验探讨无机离子仿生骨膜调控炎症微环境与促进骨修复之间的联系。方法:①体外实验:将介孔生物活性玻璃纳米颗粒与甲基丙烯酸明胶共混后光交联得到无机离子仿生骨膜,通过电感耦合等离子体光谱检测仿生骨膜浸泡于人体模拟体液中7 d内的Si^(4+)释放。将骨髓间充质干细胞分别接种于甲基丙烯酸明胶水凝胶与仿生骨膜复合水凝胶中,以单纯培养的细胞为对照,进行活死荧光染色与碱性磷酸酶染色。将骨巨噬细胞分别接种于甲基丙烯酸明胶水凝胶与仿生骨膜复合水凝胶中,以单纯培养的细胞为对照,进行一氧化氮合成酶(巨噬细胞M1表型)和CD206(巨噬细胞M2表型)免疫荧光染色。②体内实验:建立大鼠颅骨缺损模型,将甲基丙烯酸明胶水凝胶和仿生骨膜复合水凝胶分别植入骨缺损处,术后7 d,通过RT-PCR检测骨缺损局部巨噬细胞表型;术后8周,通过骨缺损处苏木精-伊红染色检测仿生骨膜的成骨性能。结果与结论:①体外实验:仿生骨膜24 h内释放Si^(4+)达到最大浓度,在之后6 d内缓慢释放。共培养3 d后的活死荧光染色显示,各组干细胞生长良好,有较好的细胞活性,无明显死亡。共培养7 d后的免疫荧光染色显示,仿生骨膜组巨噬细胞多为M2型,甲基丙烯酸明胶水凝胶组和对照组多为M1型。共培养7 d后的碱性磷酸酶染色显示,仿生骨膜组染色强于甲基丙烯酸明胶水凝胶组和对照组。②体内实验:RT-PCR检测结果显示,仿生骨膜组骨缺损局部巨噬细胞大多呈M2型,空白组和GelMA水凝胶组大多呈M1型。苏木精-伊红染色显示,仿生骨膜组骨缺损处新生骨多于空白组和甲基丙烯酸明胶水凝胶组。③结果表明:无机离子仿生骨膜通过Si^(4+)释放促进了炎症局部的巨噬细胞M2极化,可抑制炎症、促进成骨。 展开更多
关键词 无机离子 仿生骨膜 炎症 巨噬细胞 成骨 免疫微环境
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