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干细胞与组织工程试验技术一干细胞与血管组织工程

实验步骤

 

种子细胞的分离、纯化、培养及诱导分化.

人们曾经设想用自体血管内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞分层依次构建组织工程血管的内膜、中膜和外膜。Weinberg等在1986年就以上述三种细胞为种子细胞,首先在体外构建出组织工程化血管。然而,此类种子细胞可能存在的不健康,或功能不完善及易于衰老的缺点限制了其应用。干细胞是能够自我复制,尚未分化而且具有可分化为其他多谱系细胞潜能的细胞,是血管组织工程首选的种子细胞。按照发生学来源,干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。

胚胎干细胞

胚胎干细胞是指由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外抑制培养而筛选出的细胞。它具有发育全能性,在理论上可以诱导分化为机体中所有种类的细胞。Lenvenberg等在2002年将人的胚胎干细胞成功地诱导出内皮细胞,为组织工程解决内皮化问题提供了新思路。胚胎干细胞的分离、纯化及培养的步骤详见上篇。胚胎干细胞体外向血管内皮细胞的分化步骤如下(Shenetal.2003)。

成体干细胞


支架材料的选择及处理

可作为血管支架的材料分为不可降解材料、可降解的高分子合成材料和天然生物材料。由于不可降解材料难以进行血管塑形,没有正常的血管生理反应,而且易感染,所以非降解材料已逐渐被淘汰。而且,由非降解材料所构建的血管严格来讲,也不是真正意义的组织工程血管。近年来,将可降解高分子合成材料与天然生物材料结合是大势所趋,它们各有特点,又各有不足:通过二者结合,天然生物材料弥补了高分子合成材料种子细胞黏附不高的缺点,而高分子合成材料又弥补了天然生物材料的力学强度较弱的不足。下面就二者结合举例如下,以说明通常血管支架的处理。

细胞的接种以及与材料的共培养构建

细胞与材料的接种及共培养包括静态接种培养和动态接种培养,静态接种培养即细胞与材料在静止状态、无特殊压力和环境变化的条件下所进行的接种及培养;动态培养包括在生物体内的培养和体外模拟生物体内反应即生物反应器内的种植及培养。血管生物反应器是应用剪切力和张力等力学因素,模拟人体血管搏动和血管冲刷作用,为体外构建组织工程化血管提供适宜的环境的装置,逐渐成为体外构建组织工程血管不可缺少的工具之一。

静态接种及培养


动态接种及培养(〇pitzetal.2004)

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