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  • 结冷胶在医学组织工程方面有哪些应用?
  • 来源:网络        2019-01-07         2537
【摘要】

结冷胶水凝胶含水丰富,有利于营养物质传递和细胞信号传导,在组织工程中现已成熟应用的多糖水凝胶有琼脂糖、透明质酸、壳聚糖等。用作细胞移植载体的结冷胶,有商用未经过修饰的,也有经氧化降解或化学交联进行修饰的。

结冷胶作为一种生物材料用于医学组织工程主要是作为细胞移植的载体,若将细胞直接移植到组织面,并不能立即聚集成立体组织结构,需要体外载体来维持细胞的生存促进组织再生。结冷胶水凝胶含水丰富,有利于营养物质传递和细胞信号传导,在组织工程中现已成熟应用的多糖水凝胶有琼脂糖、透明质酸、壳聚糖等。用作细胞移植载体的结冷胶,有商用未经过修饰的,也有经氧化降解或化学交联进行修饰的。

一、经过修饰的结冷胶

商品用的未经过修饰的结冷胶在1. 5% 浓度时胶凝点在42 ℃以上,若有离子存在胶凝点会更高。所以要保持2%左右的胶浓度并满足注射的要求,就必须降低结冷胶的胶凝点,使它在生理温度37. 5 ℃时能够悬浮哺乳动物细胞,注射到缺陷部位后再通过降温等方式形成凝胶。

1、化学交联

Coutinho 等认为不同组织的再生速率不同,对组织材料的力学要求也不同,通过物理方法( 加入Ca2 + 并降温) 形成的结冷胶凝胶,在生理条件下Ca2 + 会被Na +、K + 置换,凝胶强度逐渐减弱,需要对结冷胶进行化学交联来增加凝胶强度,形成力学特性和降解速率可调的水凝胶以满足不同组织的要求。以甲基丙烯酸酐为交联剂,改变交联剂用量可产生不同取代度的异丁烯酸结冷胶,形成的水凝胶杨氏模量在0. 15 ~ 148 kPa 间变化。

用交联产物包埋人体成纤维细胞,体外培养7 d 后观察细胞存活?#24335;细擼?#35828;明交联后的结冷胶有较好的组织相容性,有在组织工程领域应用的可能。

2、氧化降解

有研究表明,将结冷胶进行NaIO4氧化和Smith 降解,可以降低相对分子质量,从而降低胶凝点。用降解后的产物来包埋猪关节软骨细胞,经过长达150 d 的体外培养,发现降解后的结冷胶比琼脂糖更能促进细胞增殖和胞外基质分泌。Fan 等用Phytagel 氧化降解后的产物包埋兔滑膜间充质干细胞,体外培养42 d 。

结果表明,结冷胶与兔滑膜间充质干细胞形成?#21738;?#33014;经转化生长因?#24212;?、β3( TGF-β1、TGF-β3) 和成骨蛋白-2 ( BMP-2) 处理后,在体外能够很好的促进软骨组织再生,滑膜间充质干细胞有可能用来治疗软骨损伤。经过氧化降解的结冷胶,胶凝点大大降低,可以满足常温注射的要求,但降解后的产物凝胶?#38405;?#26159;否改变,需要进一步的体内试验来考察。

二、未经修饰的结冷胶

Smith 等最早提出将结冷胶用作组织工程材料,他们将大鼠骨髓细胞固定在αMEM 培养基与1%Gelrite 形成的水凝胶中,体外培养21 d 细胞存活且无细胞毒性,认为结冷胶有作为组织工程支架的潜能。Oliveira 等将结冷胶作为软骨细胞移植的载体进行了相关体内外实验,将细胞进行包埋后切成薄片植入裸鼠皮下,观察4 周,各种指标表明结冷胶能够促进软骨细胞的生长和胞外基质分泌,说明结冷胶是软骨细胞移植的优良载体。Oliveira 等还以结冷胶作为人自体同源的脂肪干细胞的载体,观察治疗兔关节软骨损伤的可行性。结果表明脂肪干细胞形成的软骨组织良好,可能用于治疗关节软骨损伤,克服?#22771;?#20020;床中分离软骨细胞前需要进行组织检查的缺陷。

上述研究表明结冷胶是细胞移植的优良载体,但因结冷胶胶凝点?#32454;擼?#37117;是在体外成胶后将凝胶薄片植入体内,?#28304;?#22312;植入操作上的不便。


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