血管内皮生长因子缓释系统复合成骨诱导的骨髓间质干细胞修复骨缺损

背景:从目前文献报道来看,生长因子缓释系统在骨科方面的应用研究主要集中在软骨修复方面,关于复合组织工程骨修复骨缺损的研究报道较少。目的:构建复合组织工程骨,观察其修复骨缺损的效果。方法:①通过血管内皮生长因子、肝素和纤维蛋白胶的不同组合构建复合支架缓释系统,经检测选取最优组种植成骨诱导的骨髓间质干细胞构建复合组织工程骨。②36只SD大鼠制备股骨干骨缺损模型后随机分为3组,分别植入上述复合组织工程骨和复合支架缓释系统,空白对照组不植入任何材料,3组均予内固定。③ELISA方法检测样本释放的血管内皮生长因子浓度以评价复合支架缓释系统的缓释性能;于植入后1,4,12,24周行X射线检查及骨组织碱性磷酸酶染色评价各组动物骨缺损修复水平。结果与结论:经血管内皮生长因子/肝素/纤维蛋白修饰的纳米晶胶原基骨复合支架缓释系统在体外环境缓释30d后依然高浓度释放血管内皮生长因子,且缓释曲线平直;动物实验中植入的复合组织工程骨在24周内完全降解,骨缺损修复完成,骨缺损部位碱性磷酸酶活性明显高于复合支架缓释系统组、空白对照组。结果显示该复合支架缓释系统具有优异的缓释性能,在该缓释系统上种植成骨诱导的骨髓间充质干细胞后,能够提高骨缺损修复的速度和质量。     

生长因子缓释系统复合纳米支架材料修复犬下颌骨缺损*

背景:支架材料联合细胞因子构建组织工程骨不受血管化和细胞培养因素的限制,这种构建模式可能诱导出较大体积的实用型组织工程骨.目的:观察壳聚糖纳米微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸复合生长因子缓释支架修复犬下颌骨临界骨缺损的能力.方法:取杂种犬12条,制作双侧下颌骨临界骨缺损模型,一侧植入复合生长因子骨形态发生蛋白2、转化生长因子β1及血管内皮生长因子165的壳聚糖纳米微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸缓释支架(实验组),另一侧植入壳聚糖纳米微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸缓释支架(对照组),术后4,8,12周取下颌骨标本行X 射线、组织学及免疫组织化学检查.结果与结论:实验组术后不同时间点X射线灰度值及骨钙素积分吸光度值均高于对照组(P <0.05),表明复合生长因子的支架材料修复骨缺损的成骨能力优于未复合生长因子的支架材料.组织学观察结果显示,实验组术后不同时间点成骨时间及效果均优于对照组,表明复合生长因子骨形态发生蛋白2、转化生长因子β1及血管内皮生长因子165的壳聚糖纳米微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸缓释支架可更快更有效地促进骨缺损修复.     

转碱性成纤维细胞生长因子基因组织工程骨修复兔骨缺损

背景：生物活性玻璃是一类具有良好生物活性及骨修复特性的生物医用材料,将其与血、脱钙骨基质或与骨形态发生蛋白等混合来促进成骨形成,增加强度,骨愈合更接近于天然骨结构。目的：观察生物活性玻璃结合转碱性成纤维细胞生长因子基因骨髓间充质干细胞构建组织工程骨修复兔骨缺损的效果。方法：以生物活性玻璃作为转碱性成纤维细胞生长因子基因骨髓间充质干细胞的可吸附载体,体外构建组织工程骨,将其植入兔桡骨中段 10 mm 骨缺损处,以自体骨移植组、生物活性玻璃/骨髓间充质干细胞组和空白组作为对照,术后 2,4,8,12 周进行影像学、病理组织切片、生物力学测试,观察各组骨缺损修复效果。结果与结论：以生物活性玻璃作为转碱性成纤维细胞生长因子基因骨髓间充质干细胞的可吸附载体,体外构建的组织工程骨植入兔桡骨骨缺损的成骨效应、骨愈合后的抗扭转强度明显优于其他各组（P 〈 0.01）。说明生物活性玻璃结合转碱性成纤维细胞生长因子基因骨髓间充质干细胞构建的组织工程骨可用于骨缺损修复,优于自体骨移植。     

预分化脂肪干细胞与纤维蛋白胶和磷酸钙骨水泥自体异位构建血管化移植物

背景：预构骨皮瓣研究启发人们构建预构血管化骨进行游离移植来替代带血管蒂游离自体骨移植修复大段骨缺损的想法。目的：设计一种基于预分化脂肪干细胞、纤维蛋白胶和多孔磷酸钙骨水泥支架复合体的血管化移植物。方法：将体外分离培养的大鼠脂肪干细胞在条件培养基中进行血管内皮细胞定向分化,经鉴定活性后,复合至纤维蛋白胶和多孔磷酸钙骨水泥构建血管化组织工程支架。将血管化组织工程支架、纤维蛋白胶/多孔磷酸钙骨水泥支架及多孔磷酸钙骨水泥支架分别植入SD大鼠股四头肌肌袋内,植入后2,4周进行组织学检测、血管定量分析和Western blot检测。结果与结论：向血管内皮细胞分化的脂肪干细胞与纤维蛋白胶和多孔磷酸钙骨水泥共培养7 d,可见细胞密度适中,与支架组织结合较好。植入实验中,各组支架孔隙中充填有纤维血管组织和脂肪组织,血管化组织工程组支架孔隙中均长入大量血管,并有小动脉长入,不同时间点的血管直径和数量及血管内皮生长因子C的表达量均优于纤维蛋白胶/多孔磷酸钙骨水泥组和多孔磷酸钙骨水泥组（P〈0.01）。表明构建的血管化组织工程支架能够实现可靠迅速血管化。     

血管内皮生长因子与纳米晶胶原基骨支架复合修复大鼠股骨缺损（英文）

背景：研究证实纳米晶胶原基骨复合间充质干细胞修复骨缺损具有体内成骨能力。目的：观察血管内皮生长因子与骨髓间充质干细胞、纳米晶胶原基骨复合物修复大鼠股骨缺损的效果。方法：制作SD大鼠股骨中段骨缺损模型,随机分为2组：对照组植入骨髓间充质干细胞/纳米晶胶原基骨复合物;实验组植入血管内皮生长因子/骨髓间充质干细胞/纳米晶胶原基骨复合物。术后第2,4,8周行股骨标本影像学与组织学观察;术后第8周行新生骨痂环境扫描电镜检查。结果与结论：纳米晶胶原基骨支架复合物植入大鼠体内后无排斥反应及炎症反应,且血管内皮生长因子/骨髓间充质干细胞/纳米晶胶原基骨复合物成骨更快,较骨髓间充质干细胞/纳米晶胶原基骨复合物具有更好的骨再生能力,其成骨方式主要为软骨内成骨。推测血管内皮生长因子促进了局部微血管的形成和成骨细胞的分化、增殖,加快了软骨内成骨的速率,缩短了骨修复时间,提高了骨再生的质量和速率。     

转碱性成纤维细胞生长因子基因组织工程骨修复兔骨缺损

背景:生物活性玻璃是一类具有良好生物活性及骨修复特性的生物医用材料,将其与血、脱钙骨基质或与骨形态发生蛋白等混合来促进成骨形成,增加强度,骨愈合更接近于天然骨结构。目的:观察生物活性玻璃结合转碱性成纤维细胞生长因子基因骨髓间充质干细胞构建组织工程骨修复兔骨缺损的效果。方法:以生物活性玻璃作为转碱性成纤维细胞生长因子基因骨髓间充质干细胞的可吸附载体,体外构建组织工程骨,将其植入兔桡骨中段 10 mm 骨缺损处,以自体骨移植组、生物活性玻璃/骨髓间充质干细胞组和空白组作为对照,术后 2,4,8,12 周进行影像学、病理组织切片、生物力学测试,观察各组骨缺损修复效果。结果与结论:以生物活性玻璃作为转碱性成纤维细胞生长因子基因骨髓间充质干细胞的可吸附载体,体外构建的组织工程骨植入兔桡骨骨缺损的成骨效应、骨愈合后的抗扭转强度明显优于其他各组(P < 0.01)。说明生物活性玻璃结合转碱性成纤维细胞生长因子基因骨髓间充质干细胞构建的组织工程骨可用于骨缺损修复,优于自体骨移植。     

血管内皮生长因子/纳米晶胶原基骨缓释系统与人骨髓间充质干细胞的体外生物相容性

背景:利用载体或缓释系统负载生长因子,既能保护生长因子的生物活性,又可以使生长因子缓慢释放,从而持续促进细胞生长及组织修复再生,是目前控制释放载体材料应用研究的方向之一.目的:观察血管内皮生长因子/纳米晶胶原基骨缓释系统的体外缓释效果及与种子细胞的生物相容性.方法:人骨髓间充质干细胞经体外诱导培养、扩增后种植于血管内皮生长因子+肝素/纤维连接蛋白+纳米晶胶原基骨支架(实验组)和单纯的纳米晶胶原基骨支架(对照组)行体外培养.测定缓释支架材料上血管内皮生长因子的释放量和持续时间;种植细胞后细胞的黏附率;培养3,7,10,14 d时支架材料中细胞数、碱性磷酸酶活性以及细胞在材料上的生长状况.结果与结论:①该缓释支架具有一定的血管内皮生长因子缓释效果,持续时间可达14 d.②第3代人骨髓间充质干细胞经成骨诱导培养,可表达成骨细胞表型:碱性磷酸酶细胞化学染色、Ⅰ型胶原免疫荧光染色均为阳性.③体外实验显示该缓释支架与入骨髓间充质干细胞具有优良的生物相容性:相同时间点实验组的细胞黏附率、支架上细胞数量及细胞碱性磷酸酶活性均明显高于对照组;扫描电镜发现两组材料上均有细胞生长,但实验组的细胞生长状况明显好于对照组.     

转染血管内皮细胞生长因子骨髓间充质干细胞与牛松质骨支架复合组织工程骨的血管形成

背景：小块组织工程骨植入动物体内后,早期依靠组织液的渗透可获得营养,但大块组织工程骨的营养仅靠组织液的渗透是远远不够的,必须通过血管再生来获得。目的：观察转染血管内皮细胞生长因子表达载体骨髓间充质干细胞复合组织工程骨植入动物体内后的血管形成能力。方法：制作日本大耳白兔双侧尺骨中段骨缺损模型,左侧尺骨缺损植入转染血管内皮细胞生长因子表达载体的自体骨髓间充质干细胞复合脱钙脱脂去蛋白的牛松质骨支架组织工程骨为实验组,右侧尺骨缺损植入自体骨髓间充质干细胞复合脱钙脱脂去蛋白的牛松质骨支架组织工程骨为对照组。术后12周行X射线摄片观察、大体标本观察、苏木精-伊红染色和Masson染色组织切片观察、MiFas图像分析系统定量分析。结果与结论：实验组与对照组尺骨缺损处均有连续骨痂形成;组织切片经苏木精-伊红染色、Masson三色法染色及MiFas图像分析系统定量分析可见实验组和对照组均有大量的新生骨,但实验组新生血管明显多于对照组（P〈0.01）,且血管较粗大,而且与新生骨接近。说明将转染血管内皮细胞生长因子表达载体的骨髓间充质干细胞复合在组织工程骨上植入动物体内可明显促进新生血管的形成。     

血管内皮生长因子与纳米晶胶原基骨支架复合修复大鼠股骨缺损(英文)

背景:研究证实纳米晶胶原基骨复合间充质干细胞修复骨缺损具有体内成骨能力。目的:观察血管内皮生长因子与骨髓间充质干细胞、纳米晶胶原基骨复合物修复大鼠股骨缺损的效果。方法:制作SD大鼠股骨中段骨缺损模型,随机分为2组:对照组植入骨髓间充质干细胞/纳米晶胶原基骨复合物;实验组植入血管内皮生长因子/骨髓间充质干细胞/纳米晶胶原基骨复合物。术后第2,4,8周行股骨标本影像学与组织学观察;术后第8周行新生骨痂环境扫描电镜检查。结果与结论:纳米晶胶原基骨支架复合物植入大鼠体内后无排斥反应及炎症反应,且血管内皮生长因子/骨髓间充质干细胞/纳米晶胶原基骨复合物成骨更快,较骨髓间充质干细胞/纳米晶胶原基骨复合物具有更好的骨再生能力,其成骨方式主要为软骨内成骨。推测血管内皮生长因子促进了局部微血管的形成和成骨细胞的分化、增殖,加快了软骨内成骨的速率,缩短了骨修复时间,提高了骨再生的质量和速率。     

转染血管内皮细胞生长因子骨髓间充质干细胞与牛松质骨支架复合组织工程骨的血管形成

背景:小块组织工程骨植入动物体内后,早期依靠组织液的渗透可获得营养,但大块组织工程骨的营养仅靠组织液的渗透是远远不够的,必须通过血管再生来获得。目的:观察转染血管内皮细胞生长因子表达载体骨髓间充质干细胞复合组织工程骨植入动物体内后的血管形成能力。方法:制作日本大耳白兔双侧尺骨中段骨缺损模型,左侧尺骨缺损植入转染血管内皮细胞生长因子表达载体的自体骨髓间充质干细胞复合脱钙脱脂去蛋白的牛松质骨支架组织工程骨为实验组,右侧尺骨缺损植入自体骨髓间充质干细胞复合脱钙脱脂去蛋白的牛松质骨支架组织工程骨为对照组。术后12周行X射线摄片观察、大体标本观察、苏木精-伊红染色和Masson染色组织切片观察、MiFas图像分析系统定量分析。结果与结论:实验组与对照组尺骨缺损处均有连续骨痂形成;组织切片经苏木精-伊红染色、Masson三色法染色及MiFas图像分析系统定量分析可见实验组和对照组均有大量的新生骨,但实验组新生血管明显多于对照组(P<0.01),且血管较粗大,而且与新生骨接近。说明将转染血管内皮细胞生长因子表达载体的骨髓间充质干细胞复合在组织工程骨上植入动物体内可明显促进新生血管的形成。     

纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸复合物与骨髓间充质干细胞修复兔下颌骨缺损

背景：为颌骨缺损患者选择适宜的骨移植材料替代自体骨是当前研究的热点。目的：观察纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸与兔骨髓间充质干细胞复合物用于修复兔下颌骨缺损的能力,比较其与自体骨修复及单纯纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸修复的差异。设计、时间及地点：随机对照动物实验,于2007-03/10在锦州市中心医院动物实验室完成。材料：40只新西兰兔随机分成纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸复合骨髓基质干细胞填充组（简称复合组）、自体骨填充组、单纯支架材料填充组及空白对照组,每组10只。方法：在兔下颌骨体部制造大小为15mm×15mm的全厚骨缺损模型。复合组于缺损处植入骨髓基质干细胞与纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸体外联合培养14d的复合物;自体骨填充组于缺损处植入自体髂骨;单纯支架材料充填组于缺损处植入纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸;空白对照组不作任何植入。主要观察指标：分别于植入后1,3,6个月进行骨密度检测及组织学染色观察,根据检测结果评价骨修复效果。结果：复合组与自体骨填充组骨密度比较,差异无显著性（P〉0.05）,且均高于单纯支架材料充填组及空白对照组（P〈0.01）。复合组和自体骨填充组材料植入后6个月时见,新生骨组织渐成熟,呈大块状,桥接缺损断端,支架材料已所剩无几。单纯支架材料充填组植入后6个月时见,植入区骨小梁增多,但仍见较多纤维组织嵌于其中,易见未降解完全的支架材料。结论：纳米羟基磷灰石/胶原/聚乳酸与骨髓间充质干细胞复合物修复下颌骨缺损效果与自体骨修复相似,均优于单纯支架材料修复。     

β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架复合骨髓基质细胞修复节段性骨缺损

背景：组织工程β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料具有良好的生物相容性。目的：评估骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合体修复兔桡骨大段骨缺损成骨的效果。方法：取新西兰大白兔40只,建立桡骨双侧大段骨缺损模型,其中35只右侧植入自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合物作为实验组,左侧植入β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料作为对照组;另5只作为空白对照不作任何处理。植入后4,8,12,16周拍摄X射线片观察骨缺损修复情况。结果与结论：实验组术后2周可见缺损处有散在的、少量模糊状骨痂生成,术后4周可见明显骨生成影像,成云雾状,均匀分布在骨缺损区,术后8周整个缺损区均可见骨痂生成,成骨现象更加明显,部分髓腔已通,术后12～16周,缺损区已完全被新生骨组织充填,骨髓腔已完全再通,修复区较正常桡骨细,骨缺损修复效果明显优于对照组与空白对照组（P〈0.01）。说明自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合移植可较完全修复大节段骨缺损。     

聚碳酸亚丙酯/壳聚糖纳米纤维三维多孔支架复合骨髓间充质干细胞修复兔骨缺损

背景：骨组织工程细胞移植技术是近年来的研究热点,支架材料是其重要组成部分,同时也是三大要素中最有望取得突破性进展的环节,随着组织工程材料工艺的革新,有望为更好地修复骨缺损带来新的希望。目的：评价聚碳酸亚丙酯/壳聚糖纳米纤维（propylene carbonate/chitosan nanofibers,PPC/CSNF）三维多孔支架复合骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cell,BMSCs）修复兔股骨髁部骨缺损的能力。方法：二次相分离法制作PPC/CSNF复合三维多孔支架,将第3代的BMSCs种植到复合材料上。36只新西兰大白兔右侧股骨髁制作直径6mm深10mm骨缺损,于缺损处实验组植入复合BMSCs的PPC/CSNF多孔支架,对照组植入单纯PPC/CSNF多孔支架,标准组于兔髂后上棘取自体松质骨移植于缺损部位,空白组不做处理。术后第4,8,12周取材,通过大体观察、放射学检查和组织学检查等方法评价其修复缺损情况。结果与结论：实验组放射学评价与标准组无显著差异,两组结果均优于对照组（P〈0.05）;实验组大体标本与标准组基本一致;实验组组织学检查新骨生成速度、生成量优于对照组（P〈0.05）;空白组不能自行修复骨缺损,最后缺损由纤维组织充填。结果显示PPC/CSNF多孔支架具有较好的细胞和组织相容性,复合兔BMSCs能加速新骨形成,可用于修复兔股骨髁部骨缺损。     

纳米晶羟基磷灰石胶原复合骨髓间充质干细胞修复骨缺损

背景:临床上对大范围骨缺损还没有很有效的治疗手段,而纳米晶羟基磷灰石胶原复合材料与天然骨骼的结构类似,具有较好的生物相容性,可能为修复骨缺损提供新的途径.目的:观察纳米晶羟基磷灰石胶原材料复合骨髓间充质干细胞在修复骨缺损中的作用.方法:分离培养人骨髓间充质干细胞,与纳米晶羟基磷灰石胶原材料于体外联合培养;通过大体观察、组织学分析及电镜观察了解成骨情况,进一步临床应用于修复骨缺损.结果与结论:人骨髓间充质干细胞在体外可以大量扩增,复合细胞的材料植入骨缺损处后,X射线摄片动态观察可见骨缺损处连接良好.说明骨髓间充质干细胞具有成骨细胞作用,纳米晶羟基磷灰石胶原材料是一种很好的构建组织工程骨的支架材料.     

仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原的制备及其细胞相容性

背景：目前骨组织工程常用的支架材料主要有无机材料、有机高分子材料及天然衍生材料等,上述材料各有优缺点,为了充分发挥各类材料的优势,弥补其不足,目前多采用联合材料制备复合支架。目的：制备新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原,并观察其对骨髓间充质干细胞增殖、黏附及分化的影响。方法：制备壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原复合支架材料,扫描电镜观察支架材料表面微观形貌;采用真空吸附法将骨形态发生蛋白7多肽与支架材料复合,高效液相色谱仪检测骨形态发生蛋白7多肽在体外的释放规律;将骨髓间充质干细胞接种到复合骨形态发生蛋白7多肽的仿生支架材料上,以未复合多肽的支架材料作为对照,检测支架材料表面细胞增殖、黏附率、生长形态及碱性磷酸酶活性。结果与结论：壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原支架材料呈多孔状,孔径10~100μm;骨形态发生蛋白7多肽可以从支架材料中缓慢释出;在复合多肽的仿生支架材料表面,骨髓间充质干细胞的黏附及向成骨细胞方向分化能力均明显强于对照组（P〈0.05）,而增殖能力与对照组差异无显著性意义（P〉0.05）。说明新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原是一种理想的骨组织工程支架材料,具有良好的细胞相容性。     

富集骨髓间充质干细胞用于兔腰椎横突间的融合

背景：纳米羟基磷灰石/胶原具有良好的细胞相容性,其纳米级多孔结构可为细胞生长创造适合的三维环境,可作为理想的骨载体材料。目的：探讨富集骨髓间充质干细胞复合纳米羟基磷灰石/胶原用于兔腰椎横突间融合的可行性。方法：20只新西兰大白兔根据双侧L5～L6横突间植入物不同分为富集细胞组和自体髂骨组,每组10只。植入后8周取材,行X射线、手触检测和组织学观察,评估腰椎融合情况。结果与结论：植入后8周富集细胞组和自体髂骨组融合率分别为70%（7/10）和80%（8/10）,两组融合率差异无显著性意义（P〉0.05）。组织学观察富集细胞组见较多新生骨小梁长入纳米羟基磷灰石/胶原内部;自体髂骨组横突间有大量新生骨组织,骨小梁连续。结果表明富集骨髓间充质干细胞复合纳米羟基磷灰石/胶原是一种较好的植骨替代材料,用于脊柱融合可获得近似自体骨移植的融合效果。     

新型组织工程化骨材料植入动物体内的成血管效应

背景：以生长因子、种子细胞、载体支架为基础的骨组织工程研究取得的成功,向人们展示了再造骨组织器官的美好前景,然而在临床应用方面往往效果不理想。其中很重要一个原因是组织工程骨很大程度上受制于移植物血管网缺乏造成的细胞供养障碍而导致失效。目的：新型组织工程骨修复材料植入新西兰兔桡骨缺损处观察其成血管作用。方法：将聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物包裹碱性成纤维细胞生长因子制备成微球囊,然后与磷酸钙骨水泥混合,并与体外培养的同种异体骨髓间充质干细胞共培养制备新型组织工程骨修复材料。60只成年新西兰兔建立15mm桡骨缺损模型后随机分成2组,实验组植入新型组织工程骨修复材料,对照组植入复合骨髓间充质干细胞的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物与磷酸钙骨水泥的混合材料。于术后4、8、12周,通过组织细胞形态学观察、核素骨扫描等手段,观察各个时期血管形成情况。结果与结论：光镜下组织形态学观察结果及核素骨扫描结果示血管化程度是实验组优于对照组。结果显示聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物-成纤维细胞生长因子/磷酸钙骨水泥材料复合骨髓间充质干细胞构建的新型组织工程骨修复材料在动物体内有较好的成血管效果。