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组织工程血管模型体外分层构建的实验研究

夏文森  
【摘要】: 组织工程是细胞生物学、材料学、工程学共同发展并相互融合的产物,其目的是研究和开发组织替代物,组织工程方法的建立标志着人类即将走出器官移植的年代,进入再造组织和器官的新时代。人们长期以来一直在寻找一种血管的最佳替代物,尝试了自体动静脉、人工材料、生物材料以及人工材料与生物材料复合等多种方法,但这些方法都或多或少存在着一些不足。组织工程概念的提出及技术的逐步成熟使在体外培植具有生物活性,其结构、功能与自体血管相类似的人工血管成为可能。它标志着医学将走出器官移植的范畴,步入制造组织和器官的新时代,是生命科学发展史上的又一新的里程碑。 本实验采用胶原与几种可降解材料相复合,构成管形支架,在体外环境下,探索构建分别含内皮细胞、平滑肌细胞及成纤维细胞的三层结构的组织工程化血管,三种细胞相互作用、相互支持,形成一个在形态和功能与正常血管近似的组织工程化血管。通过用胶原分别包埋处理的三个管径大小不同、但能相互嵌套的聚羟基乙酸(PGA)管形支架,并种植人脐静脉内皮细胞、人血管平滑肌细胞、人成纤维细胞进行三维立体生长培养,采用动态旋转培养技术,体外构筑组织工程血管的初步模型。对采用组织工程方法体外构筑血管模型进行了初步的探索与研究。 第一部分 第四军医大学硕士学位论文 目的:为血管组织工程的实验研究提供细胞来源。方法:分 别采用酶消化法和组织块法培养血管内皮细胞、血管平滑肌细胞 及成纤维细胞,并进行三种细胞的传代、纯化、鉴定以及形态学 观察。结果:培养的三种细胞均符合血管内皮细胞、血管平滑肌 细胞及成纤维细胞的形态特征。结论:所培养的细胞可提供作进 一步深入的血管组织工程的研究。 第二部分:血管管形支架及旋转培养装置的制备。交联胶原 包埋处理 PGA无纺网及 PHB生物可降解材料,采用直接模具成型, 形成管形PGA+胶原支架,长1.5-2 cm,外径0.gcm,内径0.3cm; PHB+胶原支架长 1.5-2 cm,外径0.scm,内径 0.3cm,放置培养液 中10d,可保持管腔形状,不塌陷,不变形,表明采用PGA+胶原 直接模具成型所形成的管形支架是一种较理想的支架材料。 我们还特别设计了旋转培养装置,通过微型马达驱动,减速 装置作用使旋转部分绕自身中心水平轴做缓慢转动,从而使置于 旋转部件上的管形支架绕其正中长轴作缓慢旋转,其原理与美国 Genzrpe公司的 RCCS(Rotary cell culture system RCCS)系 统相仿。应用旋转培养装置使在体外培养三维组织器官成为可能。 第三部分:细胞在管型支架的种植及生长。通过用胶原分别 包埋处理的三个管径大小不同、但能相互嵌套的PGA及PHB管形支 架,并种植人脐静脉内皮细胞、人血管平滑肌细胞、人成纤维细 胞进行三维立体生长培养,观察细胞生长分化情况。接种3代~7 代人脐静脉内皮细胞、人血管平滑肌细胞及人成纤维细胞与其内 腔面,采用动态旋转培养技术体外培养3周,行扫描电镜观察。 构建后的血管模型,层与层结合紧密,内皮细胞、平滑肌细胞及 成纤维细胞分泌细胞外基质,相互进行物质交换,类似于生理条 3 第四军医大学硕士学位论文 件。该支架具有一定弹性和韧性,在培养液中,能较长时间保持 形状。此方法为进一步应用组织工作方法构筑具有分层结构的人 造血管打下基础。


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