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持续被动运动对关节软骨缺损修复的研究方法及应用
关节软骨的形成与维持依赖于软骨细胞,它们来源于间充质细胞,在骨骼的形态发生与发育过程中分化并形成软骨细胞.
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关节软骨组织工程的现状和趋势
关节软骨缺损修复是骨科一个重要课题,随着细胞培养技术和生物材料的不断提高,采用关节软骨组织工程的方法,可以在体外成功地培养出关节软骨组织,并在动物实验中可修复关节软骨.现将近年来关节软骨组织工程的研究现状和进展作一综述.
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软骨细胞培养中细胞去分化和再分化研究进展
软骨细胞是软骨组织工程种子细胞的一个重要来源,应用自体软骨细胞构建的组织工程软骨可以成功修复大型哺乳动物关节承重面的缺损[1].自体软骨细胞移植术作为一种有效和成熟的技术已开始应用于临床关节软骨缺损修复[2],但软骨组织中的软骨细胞数量较少,接种支架前需要进行足量的扩增才能满足修复缺损的要求.
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关键词:
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自体软骨细胞移植修复关节软骨缺损
关节软骨的自身修复能力有限,其损伤后的修复一直是骨科界的难题之一.1968年,Chesterman等[1]首次报告了运用体外培养的异体软骨细胞移植修复关节软骨缺损的实验研究,结果虽不理想,但为关节软骨缺损修复开辟了一条新思路.1987年,Brittberg等[2]首次在临床上应用自体软骨细胞联合骨膜移植术治疗膝关节全层软骨缺损.术后经过平均3年的随访,疗效满意,证实了自体软骨细胞移植术(autologous chondrocyte transplantation,ACT)可用于治疗关节软骨缺损.ACT已成为当前国外临床治疗膝关节软骨较大面积缺损(>2cm2)的主要方法之一[3],国内仅见个案报告[4].
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聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物支架复合骨形态发生蛋白2基因增强的脂肪干细胞促进软骨缺损修复
背景:基因增强的组织工程技术可促进种子细胞的增殖和分化,降低异体免疫性,促进血管化,利于骨软骨缺损的修复.目的:观察双层聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物支架材料复合慢病毒介导人骨形态发生蛋白2转染的兔脂肪干细胞修复骨软骨缺损的效果.方法:取30只雄性新西兰大白兔,制作双侧股骨关节软骨缺损模型,随机分2组干预,实验组(n=15)于骨缺损处植入骨形态发生蛋白2增强的脂肪干细胞-双层聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物支架复合体,结合Mosaicplasty组织工程学技术将自体软骨组织用于填充骨软骨柱间隙;对照组(n=15)植入脂肪干细胞-双层聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物支架复合体,结合Mosaicplasty组织工程学技术将自体软骨组织用于填充骨软骨柱间隙;植入后3个月,取缺损处骨修复组织,进行生物力学及蛋白聚糖水平检测;植入后3,6,12个月,取缺损处骨修复组织,进行组织形态学观察.结果与结论:①植入后3个月,实验组压缩模量、蛋白聚糖水平均高于对照组(P<0.01);②对照组植入后3-12个月的缺损关节表面、颜色、形态及组织学形态均无任何明显变化;与对照组相比,实验组植入后3,6,12个月的缺损关节表面变得光滑,颜色变浅,有透明软骨样组织形成,缺损均有不同程度的愈合,且随着植入后时间的增加,上述变化趋势越来越明显;③结果表明,双层聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物支架复合骨形态发生蛋白2基因增强的脂肪干细胞可显著促进骨软骨缺损的修复.
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聚乙烯醇/壳聚糖多孔水凝胶的制备和性能研究
目的 制备一种可用于软骨修复的水凝胶材料.方法 以聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)以及聚山梨酯-80(Tween-80)为原料,通过乳化发泡-冷冻冰晶相分离-去除表面活性剂法制备了PVA/CS多孔水凝胶,并采用IR、SEM、DSC、与MG63复合培养法及MTT法检测材料性能和细胞相容性.结果 CS分子与PVA分子有很强的氢键作用,对CS的分子C-O键伸缩振动和-OH弯曲振动产生影响,使其特征峰向高波数移动;与未加入乳化剂的材料相比,加入乳化剂处理的凝胶表面和内部存在不同尺寸和形状的孔洞和索状结构,并在大孔周围分布有微孔,且孔与孔之间贯通性好,为水凝胶提供了良好的可渗透性.当PVA与CS共混后,熔融峰归结于PVA的结晶熔融峰.与MG63复合培养结果显示PVA/CS多孔水凝胶具有较低的毒性,较好的细胞生长及增殖行为.结论 PVA/CS多孔水凝胶具有较好的材料学及生物学性能,在软骨修复方面具有潜在的应用前景.
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骨髓间充质干细胞在关节软骨损伤中的应用
随着细胞生物学、分子生物学和材料学等基础科学的快速发展,组织工程研究和应用得以飞速发展,为软骨缺损修复这个医学难题开辟了全新领域.骨髓来源间充质干细胞(BMSCs)在体外大量扩增对其终在体内形成软骨组织无明显影响并可分化成软骨和骨组织,正是由于这些特性,使之成为组织工程软骨构建中热门的种子细胞.本文对BMSCs在软骨损伤中的应用进展加以综述.
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自体ADSCs复合PRF修复家兔耳软骨缺损的实验研究
目的:将未诱导的自体脂肪干细胞(ADSCs)与富血小板纤维蛋白(PRF)复合,作为一种全新的软骨修复材料,探讨其对家兔耳软骨全层缺损修复的可行性.方法:取家兔10只,于每只家兔耳部做4处软骨全层缺损,随机分为A、B、C、D组,A组,作为空白对照;B组植入自体ADSCs;C组植入自体PRF;D组植入自体ADSCs与PRF的复合物.分别于术后1月、2月、3月取材,进行大体及HE染色观察,并使用IPP6.0软件对软骨生成量进行半定量分析.结果:HE染色显示,3月后,A组几乎无新生软骨生成,B、C、D三组软骨生成量依次增多,D组尤为明显.IPP6.0统计结果显示,移植物植入3月后,A组软骨缺损修复率为(1.68±0.17)%,B组为(15.4±0.91.)%,C组为(32.0±2.76)%,D组为(85.77±4.88)%.各组间有显著统计学差异,与HE染色结果相符.结论:未诱导的自体ADSC s复合自体PRF作为一种全新的软骨修复材料,可以有效的修复家兔耳软骨全层缺损,具有潜在的临床应用价值.
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间充质干细胞在关节软骨缺损修复中的应用
外伤或炎症造成的关节软骨缺损在骨科临床十分常见.关节软骨缺损可造成疼痛、关节畸形,甚至严重的功能障碍,严重影响人们的生活质量.传统的软骨修复方法包括软骨下钻孔术、磨削术和微骨折术等,临床疗效欠佳.近年来,越来越多的新方法开始应用于关节软骨缺损的基础与临床研究.其中软骨组织工程作为研究的焦点,正日益受到科研工作者和临床医生的广泛关注.软骨组织工程包括种子细胞的选择、支架材料的应用和培养环境的构造三个方面[1].选择合适的种子细胞对于软骨组织工程至关重要.
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TGF-β1诱导成体干细胞向软骨分化的研究进展
软骨缺损的修复在临床上一直以来都是一个难题,主要是因为软骨自身修复能力很弱,而目前较常应用的软骨细胞移植法,又受到细胞来源的限制.因此人们对软骨缺损修复的研究开始转向了成体干细胞向软骨细胞诱导分化上.近年来应用于诱导成体干细胞向软骨细胞分化的生长因子有很多,TGF-β1就是其中重要的一种.作为一种多功能的缩氨酸,TGF-β1是一种应用广泛的生长因子,它在诱导软骨分化和维持软骨表型上起着重要作用[1],而且,Dickinson等的研究指出,在软骨发生过程中,有高浓度的TGF-β1mRNA或蛋白的表达[2].本文就TGF-β1在诱导成体干细胞向软骨细胞分化方面的作用综述如下.
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医用生物材料在喉气管软骨缺损修复的应用
如何重建和修复喉、气管软骨缺损,恢复其支架功能,大限度地保留呼吸、吞咽、发音功能是临床治疗的难题.近年来,国内外学者尝试用羟基磷灰石、组织工程化软骨、高分子聚合材料和金属材料等修复喉气管缺损,取得了不少进展.本文就医用生物材料在喉气管缺损修复的应用作一综述.
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椎间盘的组织工程学
人体椎间盘由纤维环、髓核、软骨终板3部分组成,它柔韧而牢固,不仅具有稳定脊柱、传递载荷、吸收震荡、分散应力的功能,而且还是脊柱灵活运动的结构基础.椎间盘的完整性对维持脊柱的正常生理功能具有重要意义.然而临床工作中,却常常因各种原因不得不将椎间盘切除,如许多严重的椎间盘突出症患者,必须行髓核摘除才能缓解其临床症状.实验研究表明椎间盘切除以后必然产生椎间隙变窄,使腰椎前部应力下降,后部应力上升,导致脊柱生物力学功能紊乱,产生腰椎不稳和邻近节段的退变加速.许多学者尝试采用各种各样的人工椎间盘替代切除或受损的椎间盘,但由于椎间盘的生物力学结构的复杂性是任何一种人工椎间盘难以替代的,大多数人工椎间盘的远期效果难以令人满意.近年来随着组织工程学的蓬勃发展和在骨与关节软骨缺损修复中的成功应用,人们开始尝试用组织工程学的方法重建受损或切除的椎间盘,并已取得了一定的成绩,本文就椎间盘组织工程学方面的研究进展做一综述.
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软骨细胞培养及其调控
自从1965年chestman和Smith首先开始软骨细胞体外培养用于软骨缺损修复的研究以来 [1],人们开始对关节软骨损伤不能通过自身的软骨增殖修复的概念有了新的认识.
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不同孔径的骨钻孔术对兔关节软骨缺损远期修复效果的实验比较
目的比较和评价孔径不同的骨钻孔术对关节软骨缺损的远期修复效果.方法用中国白兔20只,在股骨髁关节面制造6mm×8mm全层软骨缺损,分别施行孔直径为1mm和1.5mm的钻孔术,于术后8个月取材做组织学观察,并进行评估.结果 (1) 1mm孔、1.5mm孔和对照组中,优势修复组织分别为透明软骨、纤维软骨、纤维组织.(2)修复组织厚度:1mm孔、1.5mm孔无显著性差异,接近毗邻软骨厚度.(3)修复组织覆盖缺损的面积:1mm孔>1.5mm孔>对照组.结论软骨下骨钻孔对关节软骨缺损的远期修复效果,1mm孔优于1.5mm孔.
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体外培养软骨细胞修复软骨缺损的研究进展
关节软骨缺损是常见的疑难病症之一.创伤、肿瘤、骨关节炎等原因所致的关节软骨缺损由于不能自行修复,目前临床多采用自体或异体软骨移植修复,软骨膜或骨膜移植修复、软骨细胞移植修复等.但自体软骨来源有限,异体软骨又存在慢性免疫排斥反应,终可能导致手术失败;软骨膜或骨膜移植远期软骨易于退化[1].随着体外细胞培养方法的不断改进,现已能够把软骨细胞从坚韧的软骨中分离出来,获得大量高纯度的软骨细胞并分裂出新生软骨细胞[2].克服了软骨细胞来源有限的缺点,从而推动了软骨缺损修复的发展.
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关节软骨生存环境研究进展
关节软骨缺损在临床很常见,由于血液供应差及创伤应答反应的未分化细胞群相对缺乏,软骨缺损很难自行修复.弄清关节软骨细胞生存的基本环境,可以为关节软骨体外培养提供理论依据,有望解决关节软骨缺损修复这一临床难题.文章就影响关节软骨生存的物理环境和生物环境两方面进行综述.一、物理环境1.机械力环境滑膜关节的运动基本上是沿三个互相垂直的轴所作的运动,因此,这个关节要能以各种变化的速度反复进行各种复杂的运动.以膝关节为例,活动时要能承受约5倍于体重的、急剧变化的负荷,这除外关节软骨所提供的光滑的接触面,还取决于其紧密配合的关节组件之间发生复杂的动力学相互作用.
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骨髓基质干细胞在软骨组织工程中的应用进展
自20世纪80年代美国Vicanti提出组织工程的概念以来,由于其广阔的应用前景和巨大的经济利益,以及与之密切相关的细胞生物学、分子生物学、免疫学和材料学等基础科学的快速发展,组织工程研究和应用得以飞速发展,为软骨缺损修复这个医学难题开辟了全新领域.骨髓基质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)由于其易于获得,能保持良好的自我更新,并在特定的条件下向特定组织分化的生物学特性,在软骨组织工程领域得到广泛的关注和应用.本文对BMSCs在软骨组织工程中的应用进展加以综述.
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骨髓间充质干细胞及其在软骨缺损修复中的研究进展
关节软骨在受到创伤后,难以自行修复.传统的治疗方法,因修复组织以纤维软骨为主,缺少正常透明软骨的力学性能及耐用性,故不能得到满意效果.在此情况下,应用组织工程方法修复关节软骨缺损却展示了令人鼓舞的前景.种子细胞是组织工程化软骨形成的首要条件.与其他软骨组织工程种子细胞相比,间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)易于从骨髓中分离,来源取材方便,对供体损伤小,具有强大的增殖能力及多向分化潜能,便于自体移植,近年来被认为是软骨组织工程理想的种子细胞.以下仅就骨髓间充质干细胞及其在软骨缺损修复中的研究进展作一综述.
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关节软骨缺损修复的研究进展
关节软骨缺损的修复一直是骨科临床和实验研究中亟待解决的难题之一,人们一直在探索一种有效的修复方式.本文就关节软骨缺损的自身修复、自体或异体骨软骨移植、骨膜或软骨膜移植、软骨细胞移植、三维立体细胞培养组织工程技术及于细胞定向诱导分化的修复等六个方面,综述了关节软骨缺损修复的研究进展.