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旋转生物反应器用于提高组织工程气管软骨力学强度的实验研究
针对体外静态培养方法的缺点,采用旋转生物反应器培养组织工程气管软骨,探讨工程化软骨合适的体外培养条件.选用大鼠剑突软骨细胞种植到DegraPol管状支架上,然后分别于传统静态培养和生物反应器内培养.于体外培养3周和6周后,取出软骨细胞-DegraPol支架复合物,以噻唑蓝(MTT)法测定细胞增殖活性,GAG浓度测定细胞外基质分泌情况,应力-应变机械力学方法测定大应变和应力的变化,并制备扫描电镜标本观察软骨细胞在DegraP01支架中培养后的超微结构.体外培养3周应用MTT法测定A值分别为:静态培养的细胞-支架复合物组0.12±0.01,生物反应器组0.17±0.05(每组n=6).GAG浓度测定静态培养组为(0.14±0.03) μg/mg,生物反应器组为(0.22±O.03) μg/mg(每组n=6).应力-应变机械力学测定结果为,体外培养3周应变值:生物反应器组为(3.53±0.91),静态培养组为(1.71±0.13).应力值生物反应器组为(0.33±0.04) MPa,静态培养组为(0.26±0.01) MPa.体外培养6周应变值:生物反应器组为(0.57±0.10),静态培养组为(0.48±0.07),应力值生物反应器组为(0.16±0.02) MPa,静态培养组为(0.09±0.02) MPa(每组n=4).扫描电镜观察显示生物反应器组获得更好的软骨样结构和更多的细胞外基质.应用旋转生物反应器能够提供适宜的机械应力刺激,可作为体外构建组织工程化气管软骨的可行的培养方法.
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生物人工肝支持系统中溶解氧控制问题的研究进展
生物人工肝支持系统借助体外的机械、生化装置,清除患者体内积蓄的各种有害物质,补充有利于肝细胞再生的必需物质,改善内环境,暂时替代患者病肝的部分功能,为肝衰竭患者过渡到自身肝细胞再生或肝移植赢得宝贵的时间.在生物人工肝支持系统(BALSS)中,生物反应器是整套系统的核心.对生物反应器中多参数如溶解氧(DO)、pH和温度的有效控制是保障肝细胞生长和功能发挥的基础,其中溶解氧对细胞生长尤为重要.文中对反应器中增加溶解氧浓度的方法、溶解氧的检测和溶解氧的控制算法进行了综述,并介绍了适用于生物人工肝溶解氧控制的自适应预测算法.
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生物反应器在血管组织工程中的应用及进展
论述生物反应器的种类与发展,以及其在血管组织工程种子细胞培养和组织工程血管构建方面的主要研究进展.根据生物反应器领域的发展,分析了生物反应器对种子细胞培养、扩增的影响,尤其是对干细胞培养、定向分化方面的影响;阐述生物反应器内种植细胞的方法,以及机械力学对细胞生长、黏附的影响;探讨生物力学与血管构建的关系.后提出生物反应器未来的发展趋势.
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旋转生物反应器培养对组织工程气管软骨力学强度的影响
目的 研究旋转生物反应器培养对组织工程气管软骨力学强度的影响,探索适宜的组织工程气管软骨培养方法 .方法 分离2周龄Lewis大鼠剑突软骨细胞传代培养,收集第3代软骨细胞种植到DegraPol管状支架上,静态培养7 d,然后将软骨细胞-支架复合物分别置于旋转生物反应器内培养(生物反应器组)或继续静态培养培养3周(静态培养组).取出软骨细胞-支架复合物,以噻唑蓝(MTT)法测定软骨细胞增殖活性,结果 以吸光度(A)值表示(每组n=6);以Zwick1445型材料试验机测定软骨细胞一支架复合物的大应变值和应力值(每组,n=4);并制备扫描电镜标本,观察软骨细胞在DegraPol支架中培养后的超微结构变化.结果 不同条件下培养3周,生物反应器组和静态培养组A值分别0.17±0.05、0.12±0.01,大应力值分别为(0.33±0.04)和(0.26±0.01)MPa,大应变值分别为(3.53±0.91)和(1.71±0.13)mm/mm,2组间3项指标的差异均有统计学意义(均P<0.05).扫描电镜观察显示生物反应器组获得更好的软骨样结构和更多的细胞外基质.结论 旋转生物反应器能够提供更好的体外培养条件,有利于组织工程气管软骨的形成.
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应用鼓泡塔式反应器生产藏红花素的研究
藏红花(Crocus sativus L)被誉为"植物黄金",是一种名贵的妇科良药,有望成为21世纪理想的抗癌药物之一[1-3].但藏红花种植条件苛刻、适宜栽培的地区有限、田间栽培过程易感染病毒,加之其柱头入药、产量极低,致使其资源短缺、价格昂贵~[3-4].通过植物细胞培养体系生产藏红花素,是解决藏红花资源短缺的有效途径之一~[3],其中生物反应器技术是其实现产业化的关键技术之一.
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生物反应器与相关生物工程探讨
生物反应器是指利用酶或生物体(如微生物、动植物细胞)所具有的特殊功能,在体外进行生物化学反应的装置系统.与化学反应器不同,化学反应器从原料进入到产物生成,常常需要加压和加热,是一个高能耗过程,而生物反应器则不同,在酶和微生物的参与下,在常温和常压下就可以进行化学合成.因此生物反应器更有发展前景.
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顺应疫苗行业技术创新潮流变供应商为支撑技术提供者
支撑技术,一般指为某一个行业提供技术支持、支撑与服务的技术平台.它具有引导先进技术的应用和技术创新,提高行业技术支撑能力,并为行业技术创新的全面实施提供技术支持的作用.具体到生物制药行业,支撑技术泛指细胞大规模培养技术平台、蛋白质分离纯化技术平台等,例如支撑多数人用和兽用疫苗生产、抗体药物生产的细胞大规模培养技术平台,它包括高效表达的细胞系/病毒株、生物反应器、个性化细胞培养基和细胞培养工艺技术.
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应用转瓶和生物反应器培养表达HBsAg的哺乳动物细胞系的比较研究
大规模培养哺乳动物细胞是生产具有重要医用价值的生物制品,如疫苗、生长因子、单抗等的重要方法.哺乳动物细胞的大规模培养方式主要有传统的转瓶和现代的各种生物反应器.目前,我国乙型肝炎疫苗(转基因中华地鼠卵巢细胞产品)的生产采用转瓶培养方式.但近年来,应用载体和生物反应器大规模培养哺乳动物细胞已成为国际上细胞培养工业化有发展前途的技术[1].本室引进了国外新的篮式载体型生物反应器系统用于哺乳动物细胞系的大规模培养研究.
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生物人工肝肝细胞培养研究进展
近年来,体外人工肝支持系统得到了极大的发展,先后出现了多种模式,Uchino 等[1]将人工肝分为生物型、非生物型、中间型及杂合生物型等四种类型.目前公认以杂合性生物人工肝效果好,是人工肝支持系统(BALSS)的主流模式.杂合性生物人工肝一般由三部分组成:①生物成份;②生物反应器;③血液灌流系统.在这三部分中,生物成份是BALSS的核心,主要为动物或人的肝细胞培养物,发挥肝细胞的合成、代谢、解毒、排泄以及免疫等功能.可以说,获得大量具有良好肝特异功能的细胞是关键,BALSS的效果主要取决于所用肝细胞的功能.本文对近来用于生物人工肝的肝细胞培养的进展作一综述.
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应用组合型生物人工肝抢救1例暴发性肝衰竭患者的护理
人工肝支持系统(ALSS)治疗重型肝炎在临床上已取得了显著疗效,用于早、中、晚期重型肝炎的治愈好转率分别为90.9%、71.0%和20.5%,说明ALSS治疗早、中期重型肝炎疗效较好.[1]重型肝炎患者由于病情危重,护理上有很大难度,因此,多方面的护理支持显得格外重要.组合型生物人工肝(HBL)是目前国内外新型的人工肝支持手段,它是将培养肝细胞置于生物反应器中,使患者血液或血浆在循环辅助装置的作用下流经生物反应器,通过半透膜或直接与培养肝细胞之间进行物质交换.一般先用患者血浆经非生物型的活性炭或其他吸附装置吸附去除部分毒性物质,而后再进入生物反应器中循环,因为该方法具有非生物及生物两种人工肝的特性,故称HBL.[2]我院于2001年1月9日收治1例暴发性肝衰竭、肝性脑病、肝昏迷Ⅳ度的危重患者,在经过两天的抢救后,病情仍未改善,首次应用HBL治疗获得了成功.现将此例患者的护理体会报告如下.
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中空纤维生物反应器的建立及其功能的初步鉴定
目的构建牛物反廊器并评估其生物学功能. 方法采用自主建立的永生化HepG2细胞系为生物材料,以中空纤维构建生物反应器,观察肝细胞在生物反应器内生长情况,同时进行肝细胞功能检测,以肝衰竭患者血浆置换出的废弃血浆作为试验因素,试验性行牛物人工肝治疗. 结果该系统内肝细胞生长良好,每个生物反应器培养72 h后细胞数量达7.60×108个,肝细胞活力保持90%以上.AST、LDH低水平波动;利多卡因转化实验良好;对细胞培养液进行细菌培养监测及支原体检测,均未发现异常.应用肝衰竭患者血浆500ml培养肝细胞6h,总胆红素平均下降98.6 μmol/L.结论建立的永生化肝细胞系应用中空纤维构建生物反应器,肝细胞功能良好,经进一步改进有望应用于生物人工肝治疗.
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人工肝生物反应器研究进展
肝功能衰竭有很高的死亡率,肝脏移植是治疗终末期肝病的较好方法,由于供体器官缺乏,费用高昂,需长期使用免疫抑制剂等原因,仍有较多患者不能进行肝脏移植,探索肝功能衰竭非肝脏移植治疗显得非常必要.生物人工肝是近年来肝功能衰竭治疗的热门课题,而生物人工肝装置及对肝功能衰竭治疗效果有影响的关键部分是生物反应器,因此,生物反应器已成为人工肝研究的重要课题.
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气管组织工程的研究现状及展望
近年来,气管组织工程的研究与应用已经成为当前的热点,并取得了一些进展.但是如何更好的将气管组织工程应用于临床仍需要进一步的研究.本文将从气管组织工程的三个关键因素(支架、细胞、生物反应器)方面,回顾近年来气管组织工程的研究进展,并对未来的研究进行展望.
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生物人工肝的细胞培养及反应器进展
生物人工肝支持系统(BALSS)由肝细胞、专用反应器和体外循环系统三大要素共同构建.其中生物活性部分的体外培养技术与反应器设计的优劣是影响BALSS性能的重要因素.为使培养肝细胞的数量、活性和功能更理想,近年各种培养技术及其相应反应器均从各个方面改进以期实现"拟肝化培养".现就目前常用于BAL的肝细胞培养方法及其相应反应器的现状及进展进行综述.
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β-磷酸三钙复合骨髓间充质干细胞修复山羊骨软骨缺损的实验研究
目的 将β-磷酸三钙(β-TCP)与山羊骨髓间充质干细胞(BMSCs)复合后,在生物反应器中分别向成软骨和成骨诱导,并植入骨软骨缺损处,观察软骨修复效果.方法 分离、培养山羊BMSCs,在生物反应器中分别向成软骨及成骨诱导2周,植入骨软骨缺损部位.实验组分为A组:旋转力刺激+成软骨、成骨诱导组(力学刺激组),B组:单纯成软骨、成骨诱导组(无力学刺激组),并设空白对照组.术后12周和24周进行大体观察、组织学染色等,并行O'Driscol Keeleyand Salter评分.结果 A、B组均有新生软骨形成;A组软骨在12周与24周均优于B组(P＜0.05);术后12、24周A组评分优于B组,差异有统计学意义(P＜0.05).对照组无新生软骨形成.结论 将BMSCs复合于β-TCP,可用于组织工程修复骨软骨缺损;体外培养阶段的旋转力刺激有利于改善组织工程软骨的质量.
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离体灌注新型去垢剂用于组织工程人工肺构建实验
目的 评价一种新型去垢剂十二烷基醚硫酸钠(SLES)经主支气管途径用于制备脱细胞肺支架的效果,并自制简易生物反应器来评价种植细胞的效果,探索构建组织工程人工肺的可行性.方法 取SD大鼠肺,利用Langendorff系统经主支气管灌注0.1％SLES等溶剂制备脱细胞肺支架,在支架内种植A549细胞,生物反应器内培养3d,评价指标包括HE染色、DAPI染色、DNA含量测定.结果 经主支气管途径灌注SLES可以有效的去除肺内细胞,无残留的细胞及细胞核,DNA含量去除率达到96.27％,种植A549细胞培养3d,细胞在支架内均匀生长,DNA含量达到正常肺的64.67％.结论 新型去垢剂SLES可以制备出较为理想的脱细胞肺支架,自制的生物反应器可以有效地促进种植细胞的生长.
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混合型生物人工肝的构建与体外功能评估
目的 设计一种新型混合型生物人工肝(HBAL),通过对模拟肝衰竭血清的净化作用评价其疗效,探讨其临床应用的可行性.方法 选用中国人肝细胞系-1(CL-1)作为肝细胞供体.在微重力环境下,肝细胞微载体共培养5d,细胞总量约4.0×109个,细胞密度约为4.0×107/ml.然后将其在无菌环境下灌入自制生物反应器中,制成生物部分.非生物部分采用血液灌流+胆红素吸附.生物部分和非生物部分通过两套聚乙烯胶管构成一个封闭的环路.监测模拟肝衰竭血清中未结合胆红素(UBD)、鹅去氧胆酸(CDCD)、胆酸(CA)、血氨(AA)经过混合型生物人工肝循环后浓度的变化以及生物反应器中肝细胞功能、形态及肝细胞活性的变化.结果 在整个治疗过程中,循环后24 h,模拟肝衰竭血清中UBD、CDCD、CA和AA的浓度分别从(335.3±6.0)μmol/L、(395.0±5.6) μmol/L、(155.7±4.5)μmol/L、(39.0±2.6)μmol/L降至(106.0±10.9)μmol/L、(131.8±28.7) μmol/L、(42.2±7.3)μmoL/L、(3.5±1.0).μmol/L,与0h比较差异有统计学意义(P＜0.05);24 h后浓度下降趋于平稳;循环48 h后,CL-1细胞功能发生变化,生物反应器中模拟肝衰竭血清中的丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、乳酸脱氢酶(LDH)分别从(25.9±4.2)IU/L、(22.0±3.6) IU/L、(0.28±0.09) μmol/L升高至(31.0±2.6) IU/L、(31.6±8.0) IU/L、(0.41±0.12)μmoL/L,与0h比较差异有统计学意义(P＜0.05).反应器中肝细胞的数量和活力在循环48 h后亦显著下降(P＜0.05).结论 (1)我们构建了一种新型灌流型生物反应器.在这种生物反应器中CL-1细胞能保持较高的活性和良好的功能.(2)新型混合生物型人肝可以显著降低模拟肝衰竭血清中的UBD、CDCD、CA、AA浓度,具有清除这些毒性物质的功能,提示其具有明显的肝功能支持作用.
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生物人工肝支持系统生物反应器的建立及体外转流试验
目的探讨由微载体培养的L-02人肝细胞和中空纤维舱构成的生物反应器的生物效能.方法采用微载体培养高浓度L-02人肝细胞,同时使用中空纤维型生物反应器和血泵等共同构成生物人工肝系统.在体外转流试验中观察循环液中游离胆红素、葡萄糖、白蛋白、谷草转氨酶浓度的变化以及实验对肝细胞的影响等.结果 L-02肝细胞能很好地粘附于cytodex 3微载体上形成微载体诱导的肝细胞聚集体;移入生物反应器内进行体外循环,4 h后可见循环液中游离胆红素和葡萄糖浓度显著降低,分别为27.1μmol/L和1.75 ninol/L;白蛋白含量明显增加,为15.21 mg/L;肝细胞仍有较高活力达75%.结论本实验所建立的生物反应器作为生物人工肝系统的核心组件具备一定的生物合成和解毒代谢功能,为进一步建立混合型生物人工肝支持系统奠定了基础.
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生物人工肝研究现状及进展
肝功能衰竭病情凶险,进展迅速,预后较差,各种药物治疗效果不佳,肝移植是治疗肝衰竭病人惟一有效的手段.但是,由于供体器官缺乏、费用高昂、需长期使用免疫抑制剂等原因,病人往往在等待供体过程中由于病情进展而迅速死亡,生物人工肝(bioartificial liver,BAL)可为病人提供短暂的肝功能支持,从而成为人们研究的焦点.本文从细胞来源、细胞培养方式及生物反应器三方面综述BAL目前的研究现状及近年来的进展.
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脱细胞血管基质和间充质干细胞构建组织工程血管
目的 探讨利用异种脱细胞血管基质和间充质干细胞体外构建小口径血管移植物的方法.方法 采用去垢剂和胰蛋白酶去除猪髂动脉血管壁的细胞成分,对脱细胞基质进行组织学、力学检测及孔隙率评估.分离培养犬骨髓问充质干细胞,种植到脱细胞基质上,并进一步在搏动性生物反应器内培养,采用HE染色和扫描电镜对构建的组织工程血管进行检测.结果 脱细胞处理后,猪髂动脉的细胞成分完全去除,细胞外基质保存完好,力学强度轻度下降;脱细胞基质的孔隙率为94.9%.间充质干细胞能够种植到脱细胞基质上,在剪切力的作用下细胞基本融合,高度伸长并且其排列与流体的方向一致.结论 小口径血管移植物可以通过将间充质干细胞种植到异种脱细胞血管基质并在搏动性生物反应器内培养的方法进行构建.
