纤维环组织工程材料的研究

1、纤维环组织工程材料的研究组员：钱雨婷 12011203 陈沙然12011206 徐丹丹12011105问题回顾v椎间盘突出组织工程近年来得到了较多的研究，请论述纤维环或髓核组织工程材料的研究概况。若要开展相关研究，请提出几种具体研究方案椎间盘v 定义：椎间盘是位于人体脊柱两椎体之间，由软骨板、纤维环、髓核组成的一个密封体。髓核：富于弹性的胶状物质，为纤维环和软骨板所包绕纤维环：由胶原纤维束的纤维软骨构成，多层纤维软骨环按同心圆排列，位于髓核的四周髓核：髓核在承受外力时，将髓核：髓核在承受外力时，将力均匀地传递到周围的纤维环，力均匀地传递到周围的纤维环，避免椎间盘的某一部位因过度避免椎间盘的某一

2、部位因过度承载而发生损伤，具有平衡应承载而发生损伤，具有平衡应力的作用。力的作用。很好的保存了髓核的胶体成分，很好的保存了髓核的胶体成分，维持髓核的位置与形状，保证整维持髓核的位置与形状，保证整个椎间盘的负重和轴承作用的发个椎间盘的负重和轴承作用的发挥；挥；提供了一定的弹性空间提供了一定的弹性空间功能椎间盘突出v 腰椎间盘突出：腰椎间盘各部分，有不同程度的退行性改变后，在外力因素的作用下，椎间盘的纤维环破裂，髓核组织从破裂之处突出（或脱出）于后方或椎管内，导致相邻脊神经根遭受刺激或压迫，从而产生腰部疼痛，一侧下肢或双下肢麻木、疼痛等一系列临床症状。正常椎间盘与神经突出椎间盘与神经椎间盘突出组织

3、工程v 椎间盘突出的传统治疗方法是切除或者融合，破坏了椎间盘的正常结构和功能，治疗效果不令人满意。v 椎间盘组织工程是通过在体外构建完整的椎间盘组织，然后植入原有退行性变的椎间盘以达到治疗的目的，是一种永久修复退变椎间盘的理想方法。组织工程椎间盘方法三要素种子细胞支架材料信号因子（细胞因子、生长因子或力学信号）支架材料v 支架材料作用：细胞附着的基本框架和代谢场所，起着细胞外基质或组织、器官基质的作用。v 支架材料主要功能：1、为组织或器官体外构建提供三维的生长支架；2、提供特殊的生长和分化信号。v 支架材料性能要求：良好的生物相容性、良好的孔隙结构、适当的降解性，在成分、形状、结构、力学性能

4、上与椎间盘细胞外基质相似。组织工程椎间盘支架材料天然材料人工合成材料复合材料纤维环的支架材料天然材料v 壳聚糖是一种天然的高分子聚合物，与软骨基质糖胺多糖结构相似，其降解产物为氨基葡萄糖单体。v 优异特性：无细胞毒性作用和致热源性、良好的生物相容性、抑菌止痛、预防创伤性软骨退变。v 具体实例：海藻酸钠/壳聚糖纤维环支架 脱乙酰壳聚糖/京尼平支架 壳聚糖支架壳聚糖天然材料v 优异特性：低毒、生物相容性好、价格低廉。v 缺点：在制备工艺与力学性能较理想支架材料的差距较大；不具备与椎间盘相似的压缩、拉伸以及黏弹特性。v 具体实例：将兔骨髓间充质干细胞培养在藻酸盐复合基质上移植到兔椎间盘退化模型；纤维

5、环细胞和髓核细胞种植于藻酸盐微珠上藻酸盐人工合成材料v 聚乙醇酸、聚乳酸、聚已酸内酯、聚碳酸酯及聚氨酯等均属于合成材料。v 优异特性：力学性能较好、可降解、能通过结构及分布的改变调控降解速度，结构和性能可人为修饰。v 缺点：不具备生物活性、缺乏细胞识别信号、可引起无菌性炎症等。v 具体实例：用浸入血浆的聚羟基乙酸-透明质酸复合物植入兔椎间盘退变模型；将纤维环及髓核细胞种植在纤维蛋白-聚乳酸聚羟基乙酸共聚物支架；脂肪族聚酯类人工合成材料v 优异特性：良好的机械力学性能、孔隙率、生物相容性和降解性，且能模仿自身胶原纤维的结构和形态。v 缺点：不具备生物活性、缺乏细胞识别信号、可引起无菌性炎症。v

6、具体实例：将骨髓间充质干细胞接种于静电纳米纤维支架材料来模拟纤维环。静电纳米纺丝材料复合材料v 优异特性：比单一合成材料能显著增强抗压强度，提高张应力，具有较好的力学特性，能维持纤维环细胞表型，显著增加细胞外基质的合成。v 具体实例：透明质酸与纳米纤维支架复合、纤维结合蛋白和聚氨酯复合、脱钙骨基质凝胶和聚己内酯三醇苹果酸复合等。支架结构分类v 纤维环支架：以松质骨脱钙骨基质明胶制备的纤维环支架v 纤维环-髓核双相支架：以松质骨脱钙骨基质明胶与软骨细胞外基质构建v 纤维环双相支架:以皮质骨-松质骨环制备的的纤维环双相支架天然猪骨制纤维环v 原材料：取新鲜猪股骨近端,去除关节表面软骨,选取松质骨均

7、匀区。用环钻钻取直径10mm内径5mm高3inm的中空环状骨块。骨环高压水枪保存脱细胞清洗脱钙脱脂氯仿和甲醇1:1溶液中超声振荡O.6mmol/L的HC15%TritonX-100中超声振荡去离子水冻干冲洗冷冻干燥机紫外线照射，密封4保存天然猪骨制纤维环性能：良好的孔隙率孔径均匀良好生物相容性弹性模量与纤维环在同一数量级聚乳酸-聚己内酯组织工程纤维环支架第三军医大学西南医院全军矫形外科中心，组织工程国家地方联合工程实验室，重庆市再生重建医学工程技术研究中心，重庆市组织工程实验室研究人员发表于2014年第09期第三军医大学学报杂志v 制备方法：采用新型的动态-液体水流接收系统改进传统静电纺丝方法

8、v 目的：制备出模拟天然纤维环基质取向、三维、大孔的微观结构的静电纺丝 P( LLA-CL) 纳米纱P( LLA-CL)溶于六氟异丙醇 在 15 kV 电压下以 1 mL/h 的速度从针头口高速喷出平整的铝箔片纳米纱三维支架60 r / min转轴有孔水盆随涡流从孔中流下扭转成束冷冻干燥纳米纱与纳米纤维对比纳米纱支架里面的纱是由许多纳米纤维成束形成的，呈同向排列，纱的直径较纳米纤维的直径明显增加纳米纱与纳米纤维对比纳米纱呈同向排列，纳米纤维呈异向排列纱的直径较纳米纤维的直径明显增加孔径和孔隙率明显增加纳米纱与纳米纤维对比结论：保存了 P( LLA-CL) 纳米纤维支架的力学强度 大孔径与孔隙率为细胞的生长提供了足够的内部空间 比传统纳米纤维更利于细胞渗透性生长参考资料v 李玉东，徐 源，周 强，等.聚乳酸-聚己内酯组织工程纤维环支架的制备及其性能研究J.第 三 军 医 大 学 学 报，2014,36（9）：914-918v 闫中胜.组织工程椎间盘双相支架的制备与性能评估D.天津医科大学研究生院.2012v 刘兰涛，朱瑜洁，黄博,等.椎间盘纤维环组织工程的研究进展J.中国脊柱脊髓杂志,2011,21(8):695-698v 闫中