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骨髓间充质干细胞在骨软骨缺损修复中的研究现状
随着细胞生物学和分子生物学的发展,近年来干细胞的生物学特性已成为医学研究领域的焦点.干细胞(stem cell,SC)是指具有自我复制能力及多向分化潜能的细胞.在体内和体外通过外界干预及环境的变化,可以分化成具有多种功能的细胞,干细胞可分为成体干细胞和胚胎干细胞.骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cell,BMSC)是成体干细胞的一种.
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同侧股骨髌股关节面非负重区骨软骨柱移植修复距骨骨软骨缺损的回顾性临床观察
目的 探讨从同侧股骨髌股关节面非负重区获取骨软骨柱,行自体骨软骨移植术修复距骨骨软骨缺损的临床效果.方法 回顾性分析2014年5月～2017年3月新乡医学院第一附属医院收治的距骨骨软骨缺损患者22例,所有患者均行踝关节X线、CT或MRI进行术前评估距骨病变程度,采用踝关节镜下明确软骨缺损的位置及面积,清理缺损区边缘,加行内踝截骨,应用自体骨软骨移植系统取同侧股骨髌股关节面非负重区骨软骨柱修复距骨骨软骨缺损.采用视觉疼痛量表(VAS)对术前、术后末次随访踝关节疼痛进行评分;采用美国足踝外科协会踝-后足评分(AOFAS)对术前及术后末次随访踝关节功能进行评分;术后行踝关节X线及MRI检查.结果 21例患者获得随访,1例患者失访.术后随访10～20个月,患者踝关节VAS评分从术前(5.95±1.04)分降至术后末次随访(1.50±0.96)分,差异有高度统计学意义(P＜ 0.01);AOFAS评分从术前(53.28±14.93)分上升至术后末次随访(84.47±9.31)分,差异有高度统计学意义(P＜0.01).结论 从同侧股骨髌股关节面非负重区获取骨软骨柱,行自体骨软骨移植术治疗距骨骨软骨缺损的效果较好,能减轻患者踝关节疼痛,改善踝关节功能.
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关节软骨损伤大鼠关节腔内移植骨髓间充质干细胞的迁移
背景:应用间充质干细胞治疗软骨损伤已成为研究热点,但是间充质干细胞在体内的分布情况、是否发挥作用以及如何发挥作用还需进一步研究.目的:观察膝关节骨软骨缺损局部植入骨髓间充质干细胞的迁移情况.方法:30只SD大鼠随机分为2组,每组15只.假手术组单纯切开关节囊暴露股骨髁滑车,不行骨软骨缺损造模,缝合后关节腔内注射PKH26 标记的骨髓间充质干细胞;骨软骨缺损组构建大鼠股骨滑车直径1 mm,深1 mm的骨软骨缺损模型,术后向骨软骨缺损处注射PKH26标记的骨髓间充质干细胞.注射后1,3,7 d获取右股骨髁缺损区标本,行冰冻切片,DAPI染色后,在激光共聚焦显微镜下观察骨髓间充质干细胞的迁移情况.结果与结论:①假手术组大鼠关节腔内未见到细胞迁移到软骨下骨;②细胞注射第1,3天,骨软骨缺损组软骨下骨区可见骨髓间充质干细胞,第7天时在骨髓腔内可见间充质干细胞;③以上结果显示,当大鼠股骨髁软骨层未破坏时,其完整的功能结构能够阻止关节腔内的骨髓间充质干细胞向软骨下骨及骨髓腔内迁移;若股骨髁骨软骨层缺损,随着时间的进展骨髓间充质干细胞逐渐向软骨下骨及骨髓腔内迁移.
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羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/胶原一体化骨软骨支架复合骨髓间充质干细胞修复关节骨软骨缺损
背景:前期实验证实,羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/胶原一体化骨软骨支架具备适宜的孔隙结构和良好的生物亲和性.目的:研究羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/胶原一体化骨软骨支架复合骨髓间充质干细胞对兔关节负重区骨软骨缺损修复的效果.方法:取30只成年健康新西兰大白兔,建立右侧膝关节骨软骨缺损模型,随机分3组干预,实验组软骨缺损处植入羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/胶原一体化骨软骨支架与骨髓间充质干细胞复合物,对照组软骨缺损处植入羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/胶原一体化骨软骨支架,空白对照组不植入任何材料.植入后4,12周,进行骨软骨缺损处Micro-CT扫描、组织学及Ⅱ型胶原免疫组织化学染色观察.结果与结论:①Micro-CT 扫描:至植入后12周时,空白对照组骨软骨缺损未修复;对照组骨软骨缺损缺损修复明显,再生骨小梁结构较多;实验组骨软骨缺损完全修复;②组织学观察:植入4周时,空白对照组缺损区被无定形的组织填充,对照组软骨下骨区域开始出现骨组织的重建,实验组软骨下骨区域出现较多的骨组织重建.植入12周时,空白对照组缺损区无骨小梁结构出现,无软骨陷窝结构;对照组软骨下骨的重建不充分,软骨层的修复由纤维组织构成;实验组骨软骨缺损区修复完全,潮线出现,软骨层厚度与周围正常软骨相似,与周围正常组织完全融合;③Ⅱ型胶原免疫组织化学染色:植入后12周时,空白对照组Ⅱ型胶原基本上不表达,对照组Ⅱ型胶原表达较弱,实验组软骨基质Ⅱ型胶原表达多,与周围正常软骨相似,可清楚看到潮线;④结果表明:羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/胶原一体化骨软骨支架复合骨髓间充质干细胞可促进关节负重区骨软骨缺损的修复.
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经关节镜建立颞下颌关节面急性骨软骨缺损动物模型
目的经微创手术制备颞下颌关节骨软骨缺损动物模型,以减少手术创伤对实验结果的影响.材料经关节镜对12只猕猴双侧关节上下腔进行关节面钻孔术,造成骨软骨缺损模型,对其缺损位置进行定位和记录.结果 12只猕猴24侧关节均在关节镜下进行了关节功能面的骨软骨缺损模型的建立,并进行了缺损部位的定位.结论经关节镜建立猕猴关节面缺损模型是一种仅有微小创伤的方法,有助于减少手术本身造成的实验误差.
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内镜下软骨细胞移植修复颞下颌关节面软骨缺损的实验研究
目的探讨经关节镜植入软骨细胞修复颞下颌关节骨软骨缺损的可行性和修复组织的质量.方法经关节镜对12只猕猴的髁突和(或)关节结节进行钻孔,造成骨软骨缺损模型;将软骨细胞悬液与人工基质材料Pluronic-F127混合形成复合物,经关节镜注入颞下颌关节面缺损区;4周、8周、12周和24周后经大体形态观察、组织学观察、免疫组织化学染色评价修复情况.结果软骨细胞移植术后,关节面缺损均得到了修复,修复组织内为分化良好的软骨细胞,并随时间推移排列逐渐有序;免疫组化染色发现修复组织Ⅱ型胶原染色明显.结论关节镜导向下的细胞移植术是切实可行的.软骨细胞移植能修复关节面骨软骨缺损,修复组织接近正常的关节软骨组织.
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同种异体骨髓基质细胞移植修复兔膝关节骨软骨缺损
目的 探讨同种异体骨髓基质细胞(BMSCs)作为种子细胞在软骨组织工程中的应用.方法 同种异体BMSCs与丝素蛋白-异体松质骨共培养构建组织工程化骨软骨复合体,移植修复兔膝关节骨软骨缺损,术后2、4、12周取材,行组织学观察及Ⅱ型胶原、Brdu免疫组化染色.结果 BMSCs能在丝素蛋白和松质骨支架上较好的黏附、生长,共培养后成功地构建了组织工程化骨软骨复合体;体内移植后生成透明软骨样组织并修复了骨软骨缺损.结论 同种异体BMSCs可作为软骨组织工程的种子细胞,丝素蛋白-松质骨双相支架负载同种异体BMSCs可用于骨软骨缺损的修复.
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三种不同方式构建组织工程软骨修复犬膝关节骨软骨缺损对比的实验研究
[目的]通过对比三种不同方式构建的骨软骨复合体修复比格犬膝关节骨软骨缺损的修复情况,探讨构建组织工程化软骨的佳可行性方案.[方法]本研究分别采用体外单体培养、分体培养、生物反应器内分体培养体内构建三种方式构建骨软骨复合体,模仿马赛克移植术植入比格犬膝关节骨软骨缺损处,通过大体观察、组织学分析观察其修复情况.[结果]术后3个月,3种方式构建的骨软骨复合体均不同程度修复了犬关节软骨缺损,采用生物反应器内分体培养体内构建方式修复骨软骨缺损效果优于前两种方式.[结论]灌注型生物反应器使软骨和成骨细胞在三维载体内存活并增殖,提高细胞在载体内的复合效率,软骨修复情况优于前两种方法.
关键词： 骨软骨缺损 β-磷酸三钙(β-TCP) 生物反应器 骨软骨复合体 软骨修复 -
体内构建骨软骨复合体修复骨软骨缺损的实验研究
[目的]探讨软骨组织工程方法修复骨软骨缺损理想的种子细胞和支架材料.[方法]体外诱导骨髓基质干细胞向软骨细胞定向分化,分别与PLGA支架复合培养,并模仿马赛克骨软骨移植术在犬关节骨软骨缺损深层置入MSC-支架复合体,浅层置入诱导培养后的MSC-支架复合体,紧密压配,体内构建骨软骨复合体,观察其修复的情况.[结果]16周实验组缺损区完全由透明软骨修复,与周围正常软骨完全融合,组织观察显示以软骨细胞修复为主,软骨下骨形成,潮线基本恢复;阴性对照组缺损区主要由纤维组织修复,部分由透明软骨修复,组织观察显示以纤维细胞修复为主,混有部分软骨细胞;空白对照组完全由纤维组织修复.[结论]MSCs经向软骨细胞定向分化后复合PLGA支架材料,通过紧密压配方式与MSCs-PLGA支架在体内构建骨软骨复合体,可以有效修复骨软骨缺损.
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富血小板血浆复合再生支架修复兔骨软骨缺损
[目的]观察富血小板血浆(PRP)复合支架修复新西兰兔膝关节骨软骨缺损的效果.[方法]抽取成年新西兰兔静脉血,两次离心后获取PRP.采用10％CaCl2激活其中的血小板,ELISA法检测激活前后TGF-p的浓度.成年新西兰兔在股骨内髁软骨面上制备骨软骨缺损模型.按缺损置入处理,将动物分为三组,分别是空白对照组、单纯支架组和PRP-支架组.术后6、12周取材,进行大体观察和国际软骨修复协会(ICRS)大体形态评分,此外,采用HE染色和番红O-固绿染色进行组织观察评估.[结果]PRP激活后TGF-β的浓度显著高于未激活时(P＜0.05).术后6周,单纯支架组与PRP-支架组的ICRS评分显著高于空白对照组(P＜0.05);术后12周,单纯支架组与PRP-支架组的ICRS评分仍显著高于空白对照组(P＜0.05),且PRP-支架组的评分显著高于单纯支架组(P＜0.05).HE染色与番红O-固绿染色表明,单纯支架组和PRP-支架组的修复明显优于空白对照组,且PRP-支架组的修复较单纯支架组更优.[结论]单纯支架能够促进兔膝关节骨软骨缺损的修复,但修复效果有限.激活后的PRP能够明显提高支架的作用,PRP-支架是此动物实验中佳的骨软骨修复方式.
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壳聚糖/羟基磷灰石支架修复骨软骨缺损的实验研究
[目的] 探讨双层壳聚糖(chitosan CS)/羟基磷灰石复合支架(hydroxyapatite HA)修复兔骨软骨缺损的可行性.[方法] 采用冻干法和烧结法制作双层壳聚糖(CS)/羟基磷灰石(HA)复合支架,以骨髓间充质干细胞为种子细胞,运用纤维蛋白胶种植技术,以双层壳聚糖(CS)/羟基磷灰石(HA)复合支架为载体,修复骨软骨缺损,实验分3组,A组:BMSc+支架,B组:单纯支架,C组:未处理.将修复材料植入骨软骨缺损模型,分别于6、12周取材,进行大体观察,组织学检测,改良Wakitani法评分,经统计学处理,比较各组修复效果差异(P＜0.05).[结果] (1)CS/HA支架CS层孔隙率为76%± 5.01%,孔径为200～400 μm,平均为300 μm左右,孔相通性好,HA层孔隙率为72%± 4.23%,孔径为200～500 μm,平均为350 μm左右,孔相通性好,结合部结合好;(2)P2骨髓间充质干细胞较纯,扫描电镜观察MSCs附着在复合支架上.大体观察和组织学检测显示, A组基本修复软骨缺损,骨缺损有骨小梁长入.B、C组骨软骨缺损修复不良,组织学检测以纤维性组织或无新生组织形成,软骨及骨缺损均明显存在,改良Wakitani评分显示A组在6周、12周2个时间点的各项评分结果,均优于B、C组,且差异有统计学意义(P＜0.05).[结论] 双层壳聚糖(CS)/羟基磷灰石(HA)复合支架可作为骨软骨组织工程支架,结合BMSc可修复软骨与骨的缺损,重建关节的解剖结构和功能.
关键词： 壳聚糖/羟基磷灰石复合支架 组织工程 骨髓间充质干细胞 骨软骨缺损 -
自体骨软骨移植治疗股骨髁大块骨软骨缺损
目的探讨修复骨软骨缺损,恢复关节功能的途径.方法取同侧髌骨外侧关节面的骨软骨块,自体移植到股骨髁大块骨软骨缺损区,根据Cincinati膝关节评分标准进行评估.本组共8例病人.男性6例,女性2例;平均年龄26岁;缺损面积260～788 mm2,平均480 mm2.术后平均随访28个月.结果通过对所得评分进行统计学处理,结果显示术前术后有显著的统计学差别,术前评分为42分,随访结束后平均评分为77分.表示术后膝关节功能较术前有显著改善,部分病人可恢复正常的日常生活.结论通过骨软骨自体移植的方法修复关节软骨缺损是一条值得深入研究的途径.
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新型骨软骨支架辅助Mosaicplasty技术和携带增强基因的ADSCs对大面积骨软骨缺损的修复效果
目的 考察新型骨软骨支架辅助Mosaicplasty技术和携带增强基因的脂肪间充质干细胞(ADSCs)对大面积骨软骨缺损修复效果.方法 复制比格犬软骨全层缺损模型,使用多枚骨软骨支架以Mosaicplasty术填充大部分缺损后,不用内固定,作为E组;于骨软骨支架内及残留间隙处缓慢由深至浅注入骨形态发生蛋白2(BMP-2)-ADSCs复合体作为D组;植入丝素蛋白(SF)/壳聚糖(CS)/纳米羟基磷灰石(nHA)支架作为C组;植入SF/CS/nHA支架和BMP-2-ADSCs复合体作为B组;植入SF/CS/nHA支架与BMP-2-ADSCs联合富血小板血浆(PRP)凝胶复合体作为A组.分别于术后4、8及16周各组随机取2、2和4只比格犬在轻度麻醉状态下,进行组织外观观察,处死16周的比格犬,检测病变软骨部位的胶原蛋白Ⅰ和Ⅱ,体外检测病变软骨的极限应力、应变值和相应弹性模量值.结果 与E组比,A～D组的软骨缺损表面平整,软骨愈合较好,与B～D组比较,A组恢复好.膝关节胶原蛋白Ⅰ和胶原蛋白Ⅱ表达、标本中心相应弹性模量值、标本交界极限应力和应变值差异有统计学意义(P＜0.05),E组低,A组高.结论 植入SF/CS/nHA支架与BMP-2-ADSCs联合PRP凝胶复合体对于大面积软骨缺损修复效果较好,值得临床推广.
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同种异体骨髓基质干细胞辅助骨软骨镶嵌成形术修复骨软骨缺损的研究进展
组织工程学和自体骨软骨镶嵌移植成形术（Mosaicplasty）是近年来在治疗关节软骨缺损中涌现出的新的治疗方法，两者的治疗效果各有千秋，却也有不尽完美之处。组织工程的种子细胞由软骨细胞发展到自体骨髓基质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs），但细胞培养的“时间窗”却没有改变。
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脱钙松质骨复合同种异体软骨细胞修复兔关节骨软骨缺损的实验研究
目的 评价脱钙松质骨(DCB)复合同种异体软骨细胞构建组织工程软骨修复兔关节骨软骨缺损的效果.方法 分离1月龄雄性新西兰兔关节软骨细胞,原代培养后复合制备的DCB体外培养2周构建组织工程软骨.4～5月龄新西兰兔30只双侧股骨内髁制作直径3 mm、深3 mm,穿透软骨下骨板的骨软骨缺损模型,20只右侧关节缺损处植入构建的组织工程软骨(A组),左侧缺损处植入DCB(B组),10只双侧骨软骨缺损未予处理作为空白对照(C组).分别于术后1、3、6月取修复组织标本,进行大体形态、组织学及Ⅱ型胶原染色;并对6月修复组织进行组织学评分,比较各组修复效果差异.结果 制备的DCB为三维多孔的海绵结构,孔隙大小约为100～500μm,相互交通.DCB植入体内后1月开始降解,3月完全吸收.术后6月A组缺损处修复组织主要为透明样软骨,与周围正常软骨厚度基本一致,修复交界区整合良好,不易辨认.修复组织深层细胞在软骨陷窝内,呈柱状排列,基质蛋白多糖和Ⅱ型胶原染色接近正常软骨,软骨下骨板完整.B组缺损处以纤维软骨样组织修复为主.C组以纤维组织填充.组织学评分显示术后6月A组除软骨下骨板重建与B组比较无统计学差异外,其它各项评分均优于B组和C组,差异有统计学意义(P<0.05).结论 DCB是一种较好的软骨组织工程支架材料,复合同种异体软骨细胞能修复关节骨软骨缺损,修复组织为透明样软骨.
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多孔PA66/n-HA复合MSCs修复兔膝关节骨软骨缺损的初步研究
为了探讨多孔聚酰胺66/纳米羟基磷灰石(Polyamide 66/nano-Hydroxyapatite,PA66/n-HA)复合骨髓间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)修复膝关节骨软骨损伤的效果,将18只6月龄新西兰兔造成膝关节4 mm×4 mm骨软骨缺损模型,随机分为A组:多孔PA66/n-HA+MSCs(MSCs数量为5×105个);B组:单纯植入多孔PA66/n-HA;C组:手术对照组.A、B组植入的材料均略低于周围关节面0.5～0.8 mm.于术后1月和4月,处死动物取材,进行大体观察、HE染色、甲苯胺蓝染色、Ⅰ和Ⅱ型胶原免疫组化检测. 结果:MSCs与多孔PA66/n-HA在体外可以较好复合;术后1月,根据大体观察和组织学检测结果,A组修复效果略优于B组,但不如C组好;术后4月,A组缺损处修复较平整,甲苯胺蓝染色有较多异染质,Ⅰ型胶原表达为弱阳性(+)、Ⅱ型胶原表达为阳性(++),B组在修复处表面不平整,甲苯胺蓝染色有一定的异染质,Ⅰ型胶原表达为弱阳性(+)、Ⅱ型胶原表达为弱阳性～阳性(+～++),C组由于修复处组织缺损,未见到Ⅰ、Ⅱ型胶原的表达.上述提示,A组修复明显优于B、C组,A组4月时修复的软骨Ⅱ型胶原的表达较多说明已接近透明软骨,原因可能在于PA66/n-HA提供了软骨下骨的生物力学支撑,同时其上的MSCs在软骨微环境的作用下,参与了软骨修复.
关键词： 聚酰胺66/纳米羟基磷灰石 骨髓间充质干细胞 骨软骨缺损 -
骨软骨镶嵌成形术修复骨软骨复合缺损的比较研究
目的 观察采用骨软骨镶嵌成形术(Mosaicplasty)修复膝关节中等和大面积骨软骨复合缺损的效果,为临床应用提供理论依据.方法 24只成年山羊随机分成3组(n=8).中等面积缺损组在股骨内髁制造直径6 mm缺损,植入直径2 mm骨软骨柱修复;大面积缺损组于股骨内髁制造9 mm直径缺损,以直径3 mm骨软骨柱修复;对照组于股骨内髁制造直径6 mm缺损后不修复.自股骨髁间窝和滑车沟两侧非负重区用自制Mosaicplasty器械钻取骨软骨柱,推出器嵌入缺损处镶嵌填满.术后4、8、16及24周处死动物,取修复骨软骨组织行大体观察、HE及甲苯胺蓝染色.术后24周,取大面积缺损组和对照组膝关节摄X线片,观察骨软骨缺损修复情况,并分别取修复组织及正常软骨组织行蛋白聚糖(glycosaminogly cans,GAG)含量测定.结果 中等面积缺损组术后4周,移植的骨软骨柱与基底部骨床结合牢固;8～24周软骨层之间以及与正常软骨间界限仍清晰.大面积缺损组术后4周,移植的骨软骨柱与基底骨床结合牢固,部分骨软骨柱被压入骨床内;8～24周压陷程度加重,与股骨髁相对关节面的部分软骨被磨损.对照组24周缺损仍无明显修复迹象,与股骨髁相对关节面的软骨磨损剥脱.组织学观察结果类似大体观察,术后24周中等及大面积缺损组软骨柱间均有缝隙存在,大面积缺损组毗邻软骨细胞稀疏肥大.术后24周,X线片可见大面积缺损组软骨下骨愈合良好,而对照组仍可见骨质缺损,与股骨髁相对关节面的软骨局部骨质硬化;软骨GAG含量测定显示正常软骨和大面积缺损组修复组织间差异无统计学意义(P＞0.05);前两者与对照组修复组织比较,差异均有统计学差异(P＜0.05).结论 Mosaicplasty可修复中等面积骨软骨复合缺损,但无法有效修复大面积缺损,效果有待改进.
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载柚皮苷复合支架对兔骨软骨缺损修复的实验研究
目的 探讨载柚皮苷复合支架的性能及其对兔骨软骨缺损修复的效果.方法 利用W/O/W方法制备载柚皮苷和无载柚皮苷缓释微球;以凹凸棒石和Ⅰ型胶原蛋白为材料,通过“3层夹心法”分别构建载柚皮苷、无载柚皮苷和载TGF-β1复合支架.分别利用体外缓释、扫描电镜和细胞计数试剂盒8法评价载柚皮苷微球的缓释效果、支架的形貌和细胞相容性.取40只日本大耳白兔随机分为A、B、C、D4组,每组10只.于兔双侧股骨髁间窝处制备直径4.5 mm、深4 mm的骨软骨缺损模型,A组为缺损组(空白对照),B、C、D组分别于骨软骨缺损处植入无载柚皮苷复合支架(阴性对照组)、载柚皮苷复合支架(实验组)及载TGF-β1复合支架(阳性对照组).分别于术后3、6个月时取材,行大体、HE染色、甲苯胺蓝染色,分别观察骨软骨缺损修复效果;Western blot检测新生软骨Ⅱ型胶原蛋白表达水平.结果 载柚皮苷微球具有良好的缓释效果;构建的骨软骨复合支架有较好的孔隙;载柚皮苷软骨层支架细胞的增殖率与无载柚皮苷支架比较明显增加,差异有统计学意义(P＜0.05).兔体内植入实验大体观察示,术后3个月C、D组缺损范围与A、B组相比明显缩小;术后6个月C组缺损处被新生软骨所覆盖,D组新生软骨与周围正常软骨整合良好.组织学染色示,术后3个月A、B组缺损处被少量纤维组织填充,C、D组可见少量软骨生成;术后6个月C、D组新生骨软骨组织与正常骨软骨类似,A、B组缺损处以大量纤维组织为主.Western blot检测示,术后3、6个月C、D组缺损处新生组织中Ⅱ型胶原蛋白表达量均显著高于A、B组,差异有统计学意义(P＜0.05);C、D组间比较差异无统计学意义(P＞0.05).结论 载柚皮苷复合支架具有良好的组织相容性,并对兔关节骨软骨缺损有较好的修复效果.
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BMSCs种植双相复合支架修复兔关节软骨及软骨下骨缺损
目的 关节软骨的病变常伴有软骨下骨缺损,其修复重建一直是骨科难题.探讨BMSCs-双相支架复合物修复骨软骨缺损的可行性,比较其与植入单纯双相支架及动物自身修复效果的差别具有重要意义. 方法 以聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物(poly-lactic-co-glycolic acid,PLGA)、羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)为原料制备由软骨相和骨相构成的三维支架,提取天然Ⅰ型胶原(collagen type Ⅰ,Col Ⅰ)涂于表面制成PLGA-HA-Col Ⅰ双相支架.取新西兰乳兔骨髓分离培养获得的第2代BMSCs,以1×10~6个/mL接种于双相支架,扫描电镜观察支架结构和细胞分布.取30只6月龄新西兰大白兔,建立股骨远端关节面骨软骨缺损模型,随机均分为3组,A、B组分别于缺损区植入单纯双相支架和BMSCs-双相支架复合物,C组作为空白对照组未植入支架材料.于术后1、3、6、9个月取材行大体及组织学观察,术后9个月对A、B组标本行大体评分比较、micro CT扫描定量分析及免疫组织化学染色观察. 结果 扫描电镜示双相支架孔隙连通性好,软骨相和骨相孔径不同,BMSCs在双相支架内生长良好.大体观察示术后9个月内A组关节表面逐渐形成类软骨样组织,部分出现塌陷或不规则缺损;B组关节面无塌陷或碎裂,新生组织质地更接近正常组织;C组缺损一直存在.大体评分显示3组修复效果比较差异均有统计学意义(P<0.001),B组优于A组,C组差.micro CT扫描示A、B组软骨下骨得到良好的修复重建,定量分析示B组骨组织体积分数、结构模型指数及骨小梁数目均高于A组,但差异无统计学意义(P>0.05).组织学观察示术后1个月A、B组缺损区存在炎性反应;术后3个月新生组织长入;术后6个月支架完全降解,新生组织在植入物及缺损边缘爬行生长;术后9个月形成大量胶原纤维,表面多为纤维软骨.C组观察期内缺损持续存在.术后9个月免疫组织化学染色示A、B组标本缺损区Col Ⅱ染色呈弱阳性,Col Ⅰ染色阳性. 结论 PLGA-HA-Col Ⅰ双相支架具备较适宜的一体化修复骨软骨缺损的物理特性,接种BMSCs后整体修复效果更好.
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双层壳聚糖与HAP复合支架的初步研究
目的 探讨双层壳聚糖(chitosan,CS)/HAP复合支架作为骨软骨组织工程支架的可行性,并结合兔自体BMSCs修复骨软骨缺损. 方法采用冻干法和烧结法制作双层CS/HAP复合支架,检测其理化特性.取日本大耳白兔骨髓4～6mL,全骨髓培养法分离纯化BMSCs,并鉴定.调整第2代BMSCs细胞密度为2×107个/mL,应用纤维蛋白胶种植技术,接种至双层CS/HAP复合支架,体外构建细胞一支架复合物.取36只日本大耳白兔,于右侧膝关节股骨下端外侧髁负重区,作一直径4mm、深3 mm的圆柱形缺损,制备兔膝关节骨软骨缺损模型.根据缺损区植入物的不同,分为A、B、C 3组(n=12).A组:植入细胞-支架复合物;B组:植入双层CS/HAP复合支架;C组:不植入任何材料,作为窄白对照组.术后6、12周取材,行大体及组织学观察,采用改良Wakitani法评分. 结果 双层CS/HAP支架CS层孔隙率为76.00%±5.01%,孔径为200～400 μm,平均300 μm,孔洞相通;HAP层孔隙率为72.00%±4.23%,孔径为200～500 μm,半均350μm,孔洞相通,结合部结合好.全骨髓法培养BMSCs,第7天可见集落形成,14 d传代;免疫组织化学检测示CD44(+)和CD45(-).大体观察和组织学检测显示,A组基本修复软骨缺损,骨缺损修复不良,有骨小梁长入;B、C组骨、软骨缺损修复不良,组织学检测以纤维组织或无新生组织形成,软骨及骨缺损均明显存在.术后6、12周,A组改良Wakitani评分分别为(5.17± 1.17)分和(3.20±0.75)分,均优于B、C组,差异有统计学意义(P＜0.05). 结论 双层CS/HAP复合支架可作为骨软骨组织工程支架,复合BMSCs可修复兔关节软骨与骨缺损,重建关节解剖结构.
关键词： 骨软骨组织工程 双层壳聚糖/HAP支架 BMSCs 骨软骨缺损 兔
