国家自然科学基金(2002008) 作品数:16 被引量:64 H指数:5 相关作者: 刘天庆 马学虎 崔占峰 葛丹 李香琴 更多>> 相关机构: 大连理工大学 牛津大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 辽宁省科学技术基金 大连市科技计划项目 更多>> 相关领域: 医药卫生 生物学 化学工程 更多>>
Three-dimensional Expansion:In Suspension Culture of SD Rat's Osteoblasts in a Rotating Wall Vessel Bioreactor 被引量:5 2007年 Objective To study large-scale expansion of SD (Sprague-Dawley) rat's osteoblasts in suspension culture in a rotating wall vessel bioreactor (RWVB). Methods The bioreactor rotation speeds were adjusted in the range of 0 to 20 rpm, which could provide low shear on the rnicrocarriers around 1 dyn/cm^2. The cells were isolated via sequential digestions of neonatal (less than 3 days old) SD rat calvaria. After the primary culture and several passages, the cells were seeded onto the microcarriers and cultivated in T-flask, spinner flask and RWVB respectively. During the culture period, the cells were counted and observed under the inverted microscope for morphology every 12 h. After 7 days, the cells were evaluated with scanning electron microscope (SEM) for histological examination of the aggregates. Also, the hematoxylin-eosin (HE) staining and alkaline phosphatase (ALP) staining were performed. Moreover, von-Kossa staining and Alizarin Red S staining were carded out for mineralized nodule formation. Results The results showed that in RWVB, the cells could be expanded by more than ten times and they presented better morphology and vitality and stronger ability to form bones. Conclusions The developed RWVB can provide the culture environment with a relatively low shear force and necessary three-dimensional (3D) interactions among cells and is suitable for osteopath expansion in vitro. KE-DONG SONG TIAN-QINGLIU XIANG-QIN LI ZHAN-FENG CUI XIANG-YU SUN AND XUE-HU MA关键词:OSTEOBLAST BIOREACTOR MICROCARRIER 角膜内皮细胞玻璃化冷冻保护剂的实验研究 被引量:6 2009年 对角膜内皮细胞的玻璃化冷冻保护剂进行了研究,进而获得一种玻璃化溶液。首先筛选渗透性保护剂;在此基础上,进行糖类非渗透性保护剂的筛选。渗透性保护剂的筛选范围包括二甲基亚砜、乙二醇、1,2-丙二醇、2,3-丁二醇、乙酰胺和乙二醇单甲醚。糖类非渗透性保护剂包括木糖、果糖、甘露糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖和海藻糖。所采用的细胞活性的评价方法包括台盼兰拒染法和CCK-8试剂盒。研究结果表明:在众多的渗透性保护剂中,乙二醇的保护效果最好;糖类保护剂中,葡萄糖的保护效果较好。获得的玻璃化溶液的组成是:载体溶液-乙二醇-葡萄糖,其中乙二醇和葡萄糖的浓度分别为52%(w/w)和8%(w/w)。经此玻璃化溶液冷冻保存后的角膜内皮细胞的活率高达(85.5±0.7)%。 范文霞 马学虎 葛丹 于小川 刘天庆 崔占峰关键词:角膜内皮细胞 玻璃化 保护剂 神经干细胞球生长动力学模型 被引量:2 2006年 神经干细胞的体外大规模培养对于细胞移植治疗中枢神经系统受损及各种神经退行性疾病有重大意义。体外呈球状生长的神经干细胞球在长大到一定尺寸之后,有可能在其内部由于养分缺乏而形成坏死细胞,这对于干细胞的有效扩增是极为不利的。因此,模拟神经球的动态生长过程并分析出现坏死细胞的临界神经球尺度对于神经干细胞的大规模扩增有重要意义。本研究采用元胞自动机技术建立了模拟神经球生长的动态模型,并结合神经球内养分的扩散传递模型,求解神经干细胞球内出现坏死细胞的临界神经球尺寸以及坏死细胞的扩大规律。计算结果表明,坏死细胞的出现与体外培养条件有一定关系;坏死细胞的出现主要取决于神经球的尺寸,其外部再好的培养条件也不可能抑制坏死的出现。此外,计算结果还表明,神经球内由于氧缺乏而形成的坏死细胞的出现要早于由于葡萄糖缺乏时的情况,并且坏死细胞一旦出现,其增长速度就非常快,有可能很快使整个神经球成为坏死细胞球。本研究所建立的CA模型及神经球内的传质模型可以很好的模拟神经球的生长过程。 刘天庆 葛丹 程昉 鞠智好 李香琴 孙相 马学虎 崔占峰关键词:神经干细胞 元胞自动机 动力学 坏死细胞 体外培养脂肪组织来源干细胞与胶原/壳聚糖复合支架的亲和性 被引量:11 2007年 目的:制备适合脂肪组织来源的干细胞生长的支架,观察复合支架各组成的体积比率与细胞培养的亲和性。方法:实验于2006-09/2007-01在大连理工大学干细胞与组织工程研发中心完成。①实验方法:将3.55g/LⅠ型胶原和20g/L壳聚糖分别以9∶1,7∶3,5∶5,3∶7,1∶9的体积比混合冻干,碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺交联后再次冻干并进行分析。②实验评估:扫描电镜观察不同材料交联前后的微观结构;IPP软件分析计算支架的平均孔径;测量支架的吸水性和孔隙率;通过胶原酶检测支架的体外生物可降解性;扫描电镜和苏木精-伊红染色观察脂肪组织来源的干细胞在复合支架上的生长情况。结果:①交联前后的微观结构:冻干后的各种支架材料呈白色,表面粗糙,材料内部呈海绵状多孔隙结构,其中以胶原/壳聚糖体积比为9∶1的复合支架最为疏松,1∶9的支架最致密。扫描电镜下支架的胶原含量越高,支架内的胶原丝越多,支架的孔与孔之间相互连通构成了通孔。交联前后支架的形态结构无明显改变。②支架的平均孔径:交联后体积比为9∶1,7∶3和5∶5的复合支架孔径50~200μm,可用于细胞的三维培养。③支架的吸水性和孔隙率:体积比为5∶5的复合支架的吸水性和含水量最高,而7∶3次之;多孔支架在水中未发生明显的溶胀现象;支架的孔隙率均在90%以上。④支架的体外生物可降解性:未交联的支架随着胶原含量的减少,支架的降解速率增加。而交联后随着胶原含量的减少,降解速率减慢,交联后的复合支架降解速度较未交联慢。⑤脂肪组织来源的干细胞在复合支架上的生长情况:脂肪组织来源的干细胞在支架上培养5d后扫描电镜观察细胞在7∶3的支架上爬行生长并融合成片,苏木精-伊红染色观察支架孔内及表面出现大量的细胞团,并融合成片状,而5∶5支架上黏附生长的细胞较少。结论:� 朱艳霞 宋克东 文鹏飞 刘天庆关键词:胶原 壳聚糖 碳化二亚胺 新型旋转壁式生物反应器内三维组织工程骨的构建 被引量:14 2004年 利用微载体悬浮培养法将成骨细胞在旋转壁式生物反应器内进行大规模扩增 ,并检测细胞的组织形态和生物功能 .然后以此作为种子细胞 ,分别以 2× 10 6个 /ml和 1× 10 6个 /ml两种密度接种到支架材料上 ,于旋转壁式生物反应器 (RWV)内进行三维组织工程骨的构建 .并将所构建的骨组织分别进行倒置显微镜 (invertedmicroscope)、扫描电镜 (SEM )、碱性磷酸酶 (ALP)、矿化结构和AO/EB双重荧光染色等生物学性能检测 ,以及对培养过程的营养物质代谢情况进行监控和分析 .结果表明 ,在RWV中培养的骨组织生长良好 ,分泌大量胶原纤维 ,并有矿化基质和新骨样组织形成 .由上述结果可断定 ,通过RWV内部流体对流所产生的应力刺激 ,可提高成骨细胞碱性磷酸酶的活性表达 ,并加速矿化结节的形成 ,从而完成成骨细胞的快速增殖与分化以及工程化组织的三维构建 . 宋克东 刘天庆 李香琴 崔占峰 葛丹 孙相玉 马学虎关键词:组织工程骨 成骨细胞 生物反应器 细胞培养 中空纤维膜在旋转壁式生物反应器内作为细胞载体的性能 被引量:6 2007年 利用中空纤维膜作为成骨细胞的载体,在旋转壁式中空纤维膜生物反应器(Rotating wall hollow-fiber membrane bioreactor,RWHMB)内对其进行大规模扩增,并在静态环境使用中空纤维膜和在旋转壁式生物反应器(Rotating wall vessel bioreactor,RWVB)中使用微载体以相同条件对照培养。每隔12h对细胞进行取样,培养5d后对细胞进行收获。对所扩增的细胞分别进行扩增能力、扫描电镜(SEM)观察、苏木精-伊红染色、碱性磷酸酶(ALP)染色、钙化结节染色等生物学性能检测。结果显示在RWHMB内动态培养的成骨细胞生长良好,分泌大量的细胞外基质。证实RWHMB能结合RWVB和中空纤维膜的优点,较好地模拟体内环境,对所培养的细胞施加适当的流体应力刺激,促进细胞的新陈代谢和物质交换,更有利于细胞的生长及增殖。 宋克东 刘天庆 赵虎 李香琴 崔占峰 马学虎关键词:中空纤维膜 微载体 生物反应器 成骨细胞 扩增 海藻酸钙微胶珠培养神经干细胞研究 被引量:2 2007年 神经干细胞作为一种具备自我更新及多向分化潜能的细胞,已经引起国内外研究者的高度关注。神经干细胞的发现、研究与应用,将在治疗神经系统疾病以及神经损伤的修复中起到重要作用,但是神经干细胞的来源受限及数量不足是临床应用的最大障碍。采用三维动态培养从而实现神经干细胞大规模扩增是解决其数量不足的有效方法。但是,在三维动态搅拌条件下,剪切力对细胞的损害是非常大的。考虑到海藻酸钙微胶珠在细胞培养领域的应用,如果把神经干细胞包囊到微胶珠中进行动态培养,将会避免剪切力对干细胞的损伤,因此是一个非常值得期待的干细胞培养方式。本研究在静态条件下,采用海藻酸钙微胶珠作为神经干细胞的3D培养手段,对成囊工艺进行了探索,以确定适于培养神经干细胞的最佳胶珠制备工艺。通过微胶珠内部的扩散传质模型,研究了微胶珠制备工艺中各参数对其扩散系数(D)的影响,找出微胶珠最佳制备工艺参数为:直径2mm,1.5%(wt%)海藻酸钠滴入3.5%(wt%)CaCl2中,反应时间10min。确定上述工艺后,对小鼠神经干细胞进行了不同包囊密度条件下的培养,得到包囊神经干细胞的最佳密度为0.08×106cells.mL-1。此外,本研究还对海藻酸钙微胶珠培养的神经干细胞进行了nestin等特异性蛋白的免疫荧光化学染色,结果为阳性,表明所培养的神经干细胞能够保持其干细胞的特性。本研究结果表明,采用优化参数制备的海藻酸钙微胶珠是培养神经干细胞的有效手段。同时也为动态微囊培养神经干细胞打下了良好基础。 姚立松 刘天庆 葛丹 崔占峰 马学虎关键词:海藻酸钙 神经干细胞 人造血干/祖细胞在生物反应器内扩增的研究 对某些患有恶性血液病或免疫系统疾病的患者来说,造血干细胞移植是重建机体造血功能和免疫系统功能的唯一根治性手段,但是实际应用中存在着造血干/祖细胞的数量限制问题。我们尝试在旋转壁式生物反应器(RWV)内利用海藻酸钠微胶囊法... 刘洋 刘天庆 范秀波 葛丹 崔占峰 马学虎关键词:生物反应器 细胞生长曲线 人造血 神经网络模型对造血干细胞体外扩增效果评价及预测 2008年 采用神经网络技术对造血干细胞HSCs体外扩增能力建立了评价及预测模型.总结了前人的实验结果,共获得341组数据.选取细胞接种密度、细胞因子组合、细胞来源、血清、基质细胞、反应器类型和培养时间等7个影响因子作为网络输入特征参数,分别对有核细胞(nuclear cells,NCs)、CD34+细胞和成集落细胞(colony-forming units,CFU-Cs)进行体外扩增能力的拟合评价及预测.选取124、90及86组实验数据分别用于NCs、CFU-Cs和CD34+细胞为评价指标的神经网络训练;而17、10及14组实验数据分别用于NCs、CFU-Cs和CD34+细胞为评价指标的神经网络预测.结果表明,对NCs、CFU-Cs和CD34+细胞的区间训练准确率分别为85.5%、86.7%和86.1%;区间预测准确率分别为82.4%、70.0%和71.4%.由此可知,人工神经网络的非线性模拟使定量描述HSCs体外扩增效果与培养条件间的关系及预测HSCs的最佳体外扩增条件成为可能. 范秀波 刘天庆 李香琴 刘洋 马学虎关键词:人工神经网络 造血干细胞 体外扩增 影响因素 人脂肪组织来源干细胞在心脏疾病治疗中的应用 被引量:1 2007年 目的:综述人脂肪组织来源干细胞的生物学特性及其在缺血性心脏病中的应用,分析不足,并在此基础上提出未来研究要解决的问题,以期为临床治疗提供依据。资料来源:应用计算机检索Blackwell、Elsevier、Pubmed数据库1980/2007期间脂肪源性干细胞与缺血性心脏病方面的文献,检索词为“bone mesenchymal stem cells,adipose derived stemcells,cardiomyocytes,ischemic heart disease”等。应用计算机检索中国期刊全文数据库1980/2007期间相关文献,检索词为“骨髓间充质干细胞,脂肪组织来源的干细胞,心肌细胞,缺血性心脏病”等。并手工查阅相关书籍。资料选择:对资料进行初步选择:①脂肪组织来源干细胞的生物学特性。②脂肪组织来源干细胞治疗缺血性心脏病。排除重复文献。资料提炼:共搜集到相关文章57篇,删除内容重复及与本文主题关系较远的文章,剩余41篇作为综述参考。资料综合:脂肪组织来源干细胞与同样起源于中胚层的骨髓基质细胞不仅具有非常相似的生物学特性,而且在细胞表面标志谱的表达方面也非常相近。并且脂肪组织来源广泛,取材方便,可获得的基质细胞数量大,易于培养扩增。有研究发现,脂肪组织来源干细胞体外培养不需要任何诱导便能分化成具有自律性的心肌细胞,使得脂肪组织来源干细胞治疗缺血性心脏病成为可能。结论:脂肪组织来源干细胞在取材和增殖方面较骨髓间充质干细胞有优势;脂肪组织来源干细胞能较好的诱导为心肌细胞,将为缺血性心脏病的治疗提供更广阔的前景。 朱艳霞 宋克东 刘天庆关键词:骨髓间充质干细胞 脂肪组织 心肌细胞 缺血性心脏病