动物源性骨软骨支架复合骨髓间充质干细胞/软骨细胞修复兔膝关节骨软骨复合缺损（英文）

背景：以往支架材料修复骨软骨的实验大都存在骨软骨耦合界面修复不良的情况。目的：观察骨髓间充质干细胞/软骨细胞复合动物源性骨软骨支架修复兔膝关节骨软骨复合缺损的可行性。方法：将新西兰大白兔随机抽签分为实验组、对照组、空白组,制作单侧膝关节骨软骨复合缺损后,实验组于骨缺损处植入自体骨髓间充质干细胞/诱导分化的软骨细胞与同种异体动物源性骨软骨复合支架,对照组于骨缺损处植入同种异体动物源性骨软骨支架、空白组未植入任何材料。术后4,8,12周行大体观察、苏木精-伊红染色、甲苯胺蓝染色。结果与结论：实验组大体观察见复合缺损区完全修复,局部无凹陷,新生组织和周围组织融合,苏木精-伊红染色和甲苯胺蓝染色见软骨缺损区由新生的透明软骨样组织修复,细胞柱状排列,极性好,软骨陷窝明显,骨缺损区由骨样组织修复,新生软骨和软骨下骨以及宿主骨界面耦合良好,甲苯胺蓝染色阳性率和组织学评分优于对照组、空白组（P〈0.05）。说明诱导分化的自体软骨细胞和骨髓间充质干细胞共培养复合动物源性骨软骨支架所构建的细胞-支架复合体能成功修复兔膝关节软骨和软骨下骨的复合缺损,是一种理想的骨软骨复合缺损修复方法。     

骨膜复合骨髓间充质干细胞和软骨细胞体内移植修复软骨缺损

背景:以往主要采用磨削灌洗、钻孔、微骨折技术等对软骨缺损组织进行修复,但多数技术被认为具有一定的局限性,只能减轻患者疼痛或仅短期有效。近年来越来越多的研究表明,软骨组织工程修复技术对于软骨再生及修复具有重要意义。目的:观察自体骨膜复合骨髓间充质干细胞和软骨细胞修复兔膝关节髁间窝软骨缺损的效果。方法:取新西兰大白兔28只,随机均分为两组,建立双侧膝关节髁间窝关节软骨缺损模型,实验组左侧植入自体骨膜与骨髓间充质干细胞-软骨细胞复合物,右侧不植入任何材料作为空白对照;对照组左侧植入自体骨膜,右侧不植入任何材料作为空白对照。术后第8,12周,取膝关节软骨缺损部位新生组织,行大体、组织学观察及Wakitani评分。结果与结论:术后12周,实验组修复组织表面基本光滑,与周围软骨色泽极其相近,出现大量软骨细胞及软骨陷窝,形成软骨基质,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色呈阳性,甲苯胺蓝染色较深;对照组修复组织仍为白色,新生修复组织局部凹陷,表面欠光滑,质地较硬,仅有极少量软骨细胞,甲苯胺蓝染色较浅,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色呈阴性,无软骨基质形成;空白对照组软骨缺损塌陷,表面不规则,修复组织为纤维组织,甲苯胺蓝染色较浅。表明自体骨膜复合骨髓间充质干细胞与软骨细胞移植能够较好修复关节软骨缺损。     

聚乙酸-聚乙醇酸共聚物复合同种异体细胞修复软骨缺损

背景:以自体骨髓间充质干细胞和软骨细胞作为种子细胞修复软骨缺损可达到理想效果,但存在细胞数量不足及二次创伤等问题。目的:观察同种异体骨髓间充质干细胞和软骨细胞与聚乙酸-聚乙醇酸共聚物复合修复关节软骨的可行性。方法:将15只新西兰大白兔随机分为实验组、对照组、空白组,制作关节软骨缺损模型,分别于骨缺损处植入同种异体骨髓间充质干细胞和同种异体软骨细胞与聚乙酸-聚乙醇酸共聚物复合体、自体骨髓间充质干细胞和自体软骨细胞与聚乙酸-聚乙醇酸共聚物复合体、聚乙酸-聚乙醇酸共聚物材料。结果与结论:术后12周苏木精-伊红及Masson三色染色显示,实验组软骨缺损处可见软骨细胞,呈圆形或多角形,柱状排列,软骨陷窝形成明显,可见大量细胞外基质沉积,修复组织显示出透明软骨样,与周围软骨结合好,与底层骨结合紧密;对照组与实验组无明显差别;空白组软骨缺损处可见纤维样细胞。说明同种异体骨髓间充质干细胞和软骨细胞与聚乙酸-聚乙醇酸共聚物复合可修复关节软骨缺损。     

组织工程软骨与柚皮苷联合修复兔膝关节软骨缺损的组织学证实

背景：目前临床上虽有多种方法用于治疗软骨缺损,但没有从根本上解决关节软骨缺损修复问题。目的：通过组织学研究进一步评价柚皮苷结合组织工程软骨修复兔关节软骨缺损的效果。方法：取兔骨髓间充质干细胞体外增殖后,复合于改建后的脱细胞真皮基质载体上,制成组织工程软骨,植入到兔膝关节软骨缺损,并以柚皮苷汤灌胃,于4,8周后分别对修复组织进行苏木精-伊红、Masson三色染色、甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原染色、Ⅹ型胶原染色等组织学检查。结果与结论：术后8周,柚皮苷结合干细胞复合体组缺损处修复组织变成乳白色,半透明光滑组织,缺损修复组织与周围正常软骨已基本难区分,表面光滑。组织学检查发现修复缺损处基本为新生软骨填充。结果证实,柚皮苷结合组织工程软骨能提高家兔膝关节软骨缺损的修复质量。     

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。     

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。     

丝素蛋白/羟基磷灰石材料复合骨髓间充质干细胞构建组织工程化软骨

背景：随着组织工程的兴起,软骨损伤的修复可能性显著地提高,但单一的支架材料均不能符合理想支架,有一定的局限性。目的：观察骨髓间充质干细胞复合丝素蛋白/羟基磷灰石构建组织工程化软骨的可行性。方法：体外分离培养骨髓间充质干细胞,并定向诱导成软骨细胞,与丝素蛋白/羟基磷灰石复合培养,构建膝关节胫骨平台全层关节软骨缺损。54只大白兔单侧膝关节全层软骨缺损模型后随机抽签法分为3组,复合组植入细胞-丝素蛋白/羟基磷灰石复合物;材料组植入单纯丝素蛋白/羟基磷灰石,对照组不行任何植入。植入后8,12周CT检查及组织学检查观察软骨缺损修复情况。结果与结论：植入后8周,复合组关节面不平整,关节间隙增大,形成新生类软骨细胞,基质丰富。材料组关节面塌陷,软骨细胞少量增殖。植入后12周,复合组关节面平整,关节间隙如常。大量软骨细胞出现,与周边软骨色泽一样,支架材料完全降解。材料组关节面不平整,软骨细胞不完全充填,支架材料部分降解。对照组未见修复。提示用骨髓间充质干细胞复合丝素蛋白/羟基磷灰石可形成透明软骨修复动物膝关节全层软骨缺损,显示了丝素蛋白/羟基磷灰石材料作为关节软骨组织工程支架材料的良好生物相容性。     

膝关节腔内培养骨髓间充质干细胞复合脱钙骨的组织工程软骨

背景：如何更好地以组织工程学方法修复关节软骨缺损并达到良好的远期疗效目前尚无公识。目的：创新性地在膝关节腔内培养兔骨髓间充质干细胞复合同种异体脱钙骨的组织工程软骨。方法：采用全骨髓贴壁筛选法分离培养兔骨髓间充质干细胞,DMEM／F12完全培养基培养,成软骨诱导条件培养基诱导分化。取同种异体兔的髂骨和椎体骨制作成脱钙骨支架,诱导后的骨髓间充质干细胞种植于脱钙骨支架上,培养1d后将细胞支架复合物用筋膜包裹置于兔左膝关节腔内培养,单纯脱钙骨支架筋膜包裹置入右膝关节腔。于培养第4,8,12周分别取材,行大体观察并制成石蜡切片,采用苏木精伊红染色、甲苯胺蓝染色,Ⅱ型胶原免疫组化染色方法进行组织学观察。结果与结论：培养4,8周,细胞一支架组标本Ⅱ型胶原免疫组化的平均吸光度值（A）分别为0．263±0．031,0．340±0．052,单纯支架组标本分别为0．147±0．027,0．165±0．030,两组比较差异有显著性意义（P〈0．05）;培养12周细胞支架组标本Ⅱ型胶原免疫组化A值平均为0．362±0．037,标本类似正常软骨外观,Ⅱ型胶原免疫组化反应呈阳性;而单纯支架组脱钙骨支架降解。培养12周细胞一支架组苏木精一伊红染色结果显示细胞数量多,脱钙骨支架基本被吸收;而甲苯胺蓝染色结果显示有被染成紫红色的异染性基质形成。结果提示兔骨髓间充质干细胞复合同种异体脱钙骨可在兔膝关节腔内培养出组织工程软骨。     

丝素蛋白/羟基磷灰石材料复合骨髓间充质干细胞构建组织工程化软骨

背景:随着组织工程的兴起,软骨损伤的修复可能性显著地提高,但单一的支架材料均不能符合理想支架,有一定的局限性.目的:观察骨髓间充质干细胞复合丝素蛋白/羟基磷灰石构建组织工程化软骨的可行性.方法:体外分离培养骨髓间充质干细胞,并定向诱导成软骨细胞,与丝素蛋白/羟基磷灰石复合培养,构建膝关节胫骨平台全层关节软骨缺损.54只大白兔单侧膝关节全层软骨缺损模型后随机抽签法分为3组,复合组植入细胞-丝素蛋白/羟基磷灰石复合物;材料组植入单纯丝素蛋白/羟基磷灰石,对照组不行任何植入.植入后8,12周CT检查及组织学检查观察软骨缺损修复情况.结果与结论:植入后8周,复合组关节面不平整,关节间隙增大,形成新生类软骨细胞,基质丰富.材料组关节面塌陷,软骨细胞少量增殖.植入后12周,复合组关节面平整,关节间隙如常.大量软骨细胞出现,与周边软骨色泽一样,支架材料完全降解.材料组关节面不平整,软骨细胞不完全充填,支架材料部分降解.对照组未见修复.提示用骨髓间充质干细胞复合丝素蛋白/羟基磷灰石可形成透明软骨修复动物膝关节全层软骨缺损,显示了丝素蛋白/羟基磷灰石材料作为关节软骨组织工程支架材料的良好生物相容性.     

体外构建组织工程骨-软骨复合组织

背景：设计一体化、具有过渡结构的双层支架材料,复合软骨细胞、骨髓间充质细胞,有利于新生的骨与软骨组织之间形成良好界面。目的：模仿自然骨一软骨基质构建复合支架,以软骨细胞和骨髓间充质干细胞为种子细胞,体外观察复合组织的成软骨及成骨能力。方法：制备明胶一硫酸软骨素一透明质酸及明胶一陶瓷化骨多孔复合支架,构建自然骨一软骨基质复合支架,复合兔软骨细胞与骨髓间充质干细胞,分未成骨诱导与成骨诱导两组培养,并进行MTT、糖胺多糖含量、碱性磷酸酶活性检测,以及苏木精一伊红染色检测。结果与结论：未成骨诱导与成骨诱导两组骨髓间充质干细胞增殖及糖胺多糖含量差异无显著性意义。未成骨诱导组碱性磷酸酶活性缓慢上升,成骨诱导组诱导后碱性磷酸酶活性迅速上升,14d时达到稳定状态。两组苏木精一伊红染色结果无明显区别,均已形成含有双层组织的类似骨一软骨样组织,其间可见未降解支架形态,但由于基质形成不完善及支架未完全降解,此种结构不成熟,细胞分布不均匀,支架内部可见散在无细胞区域。证实采用两种细胞与双层结构的支架经体外分层复合能够形成组织工程骨软骨复合组织。     

自体骨髓基质干细胞及可注射藻酸钙凝胶联合Mosaicplasly技术修复山羊膝关节股骨头大面积缺损

背景:目前修复软骨缺损的方法都存在修复组织数量不足,生物力学性能不佳,整合不良及供区并发症等缺陷.对于大面积的骨软骨复合缺损单独应用一种方法尚显不足.目的:观察组织工程方法复合Mosaicplasty技术用于修复大面积骨软骨缺损的效果.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2009-01/09在青岛大学医学院中心实验室完成.材料:体外培养并扩增健康成年雄性山羊的骨髓基质干细胞,收集约3×10~7细胞,加入1 mL藻酸钠溶液重悬形成骨髓基质干细胞一藻酸钙凝胶材料.方法:12只山羊用于制各膝关节股骨髁大面积骨软骨缺损模型,骨髓基质干细胞-Mosaicplasty组使用自制Mosaicplasty器械,植入直径2 mm骨软骨柱镶嵌充填缺损,以自体骨髓基质干细胞复合藻酸钙凝胶填充残余缺损和部分供区.Mosaicplasty组单纯用Mosaicplasty修复骨软骨缺损.对照组单纯制造缺损不修复.主要观察指标:①大体观察:术后4,8,16周分别切开关节观察修复效果.②组织学检查:术后16周取修复组织标本,行苏木精-伊红染色、甲苯胺蓝染色光镜下观察.③电镜观察:取16周修复组织行透射电镜检查.结果;术后16周时骨髓基质干细胞-Mosaicplasty组移植物固定牢固,关节面平滑,移植物间界限消失,新生软骨组织类似于正常软骨,4-16周修复效果逐渐改善,优于其他各组.光镜观察细胞-凝胶新生软骨组织与移植软骨结合紧密,新生软骨细胞排列规整,细胞外基质分布均一.对照组无明显修复.透射电镜观察发现修复新生组织中细胞形态类似软骨细胞,细胞存在于排列紧密的纤维网格中,基质丰富.结论:使用自体骨髓基质干细胞-藻酸钙凝胶材料复合Mosaicplasty技术可促进骨软骨整合,改善其修复效果.     

聚乙醇酸-乳酸共聚物复合Ⅱ型胶原和生长因子体内构建组织工程软骨

背景:软骨组织工程的发展为处理关节软骨损伤提供了新的思路和方法,使体内构建组织工程软骨得以实现.目的:观察骨髓基质干细胞种植到复合胶原和生长因子的聚乙醇酸-乳酸共聚物(poly-lactide-co-glycolic acid,PLGA)生物材料,再种植到大鼠体内构建组织工程软骨组织的可行性.方法:相分离法制作PLGA,复合Ⅱ型胶原和碱性成纤维细胞生长因子,转化生长因子β1.将第3代的骨髓基质干细胞种植到复合材料上.36只SD大鼠随机分为实验组、对照组、空白组,分别于肌袋内植入骨髓基质干细胞/复合生长因子和胶原的PLGA、复合生长因子和胶原的PLGA、复合胶原的PLGA,于术后第4,8,12周取材观察细胞的定向分化及生长情况,包括大体观察、苏木精-伊红染色、甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原染色、扫描电镜观察.结果与结论:大体观察可见实验组材料有类软骨样组织生长,而对照组和空白组则仅见纤维组织生长.各种染色及电镜观察显示:实验组复合物内可见多的成软骨细胞及少量的破骨细胞.实验组甲苯胺蓝染色和Ⅱ型胶原染色为阳性,对照组和空白组均为阴性.从而证明胶原修饰的PLGA生物材料具有较好的细胞相容性;骨髓基质干细胞种植到复合胶原和生长因子的PLGA生物材料上在大鼠体内可构建组织工程软骨复合组织.     

多孔丝素蛋白/羟基磷灰石复合脂肪间充质干细胞修复兔关节软骨及软骨下骨缺损

背景：丝素蛋白/羟基磷灰石是细胞立体培养的良好支架,是临床常用的骨缺损修复材料,具有良好的生物相容性。脂肪干细胞具有向骨及软骨细胞分化的潜能,适合骨软骨缺损修复。目的：观察转化生长因子β1和胰岛素样生长因子1联合成软骨诱导脂肪干细胞与丝素蛋白/羟基磷灰石复合后修复兔关节软骨及软骨下骨缺损的效果。方法：取新西兰大白兔56只,2只用于传代培养脂肪间充质干细胞,以3×109L-1浓度接种到丝素蛋白/羟基磷灰石。其余54只新西兰大白兔,在股骨髁间制备软骨缺损模型,随机分为细胞复合材料组、单纯材料组和空白对照组,细胞复合材料组植入复合脂肪间充质干细胞的丝素蛋白/羟基磷灰石;单纯材料组植入丝素蛋白/羟基磷灰石;空白对照组不作任何植入。从大体、影像学、组织学观察比较缺损的修复情况。结果与结论：12周时大体观察、CT、磁共振和组织学检查细胞材料复合组软骨及软骨下骨缺损区完全被软骨组织修复,修复组织与周围软骨色泽相近,支架材料基本吸收,未见明显退变和白细胞浸润,所有标本均未见丝素蛋白残留。单纯材料组缺损区缩小、部分修复,且呈纤维软骨样修复。空白对照组缺损无明显修复。提示复合脂肪间充质干细胞的丝素蛋白/羟基磷灰石修复兔关节软骨及软骨下骨缺损能力优于单纯丝素蛋白/羟基磷灰石材料。丝素蛋白/羟基磷灰石复合脂肪间充质干细胞可形成透明软骨修复动物膝关节全层软骨缺损,重建关节的解剖结构和功能,可作为新型骨软骨组织工程支架。     

多孔钽支架与磷酸三钙复合骨膜移植修复软骨缺损的比较

背景：早期实验证实骨膜含有潜在形成软骨或骨的间充质干细胞,在适当的条件下可向软骨细胞分化。目的：比较观察多孔钽支架复合骨膜移植与磷酸三钙复合骨膜移植修复软骨缺损的效果。方法：取雌性兔24只随机分为2组。建立膝关节软骨缺损模型,分别填入多孔钽支架和磷酸三钙支架,表丽覆盖预处理的反置骨膜。石膏固定2周。于12周麻醉后处死兔,观察滑膜、关节液、股骨髁软骨大体观及股骨髁软骨病理表现。采脂改良的Mankin骨关节炎的订分法。结果与结论：多孔钽组滑膜增生明显,新生软骨表层呈蓝白色,周缘欠光滑,甲苯胺蓝染包可见软骨细胞排列稍紊乱,软骨细胞数目正常,多孔钒内骨长入良好,Mankin评分为7．35分。磷酸三钙组新生软骨表层呈蓝白色,周缘欠光滑,甲苯胺龉染色可见软骨细胞排列梢袭乱,软骨细胞数目正常,磷酸二钙内骨长入可,Mankin评分为7．43分（P〉0．05）。表明多孔钽支架复合骨膜移植与磷酸三钙复合骨膜移植修复方式对软骨修复的结果无明显差别,但多孔钽支架与周刚骨组织融合优于磷酸三钙。     

自体骨膜复合骨髓间充质干细胞移植修复免关节软骨缺损

背景:自体骨髓间充质干细胞及骨膜移植等方法可促进关节软骨缺损的修复,但其各自的成软骨能力有限,治疗效果欠佳.目的:观察自体骨膜复合向软骨细胞诱导的骨髓间充质干细胞移植修复软骨缺损的疗效.设计、时间及地点:随机分组对照动物实验,于2005-08/2007-03在山西医科大学第二医院骨科实验室完成.材料:6～8月龄新西兰白兔18只,按随机数字表法分为3组,即骨膜复合骨髓间充质干细胞组、单纯骨膜组及空白对照组,每组6只12个膝关节标本.方法:骨膜复合骨髓间充质干细胞组采用胰酶消化法采集骨髓间充质干细胞进行贴壁培养,加入转化生长因子β1向软骨细胞进行诱导分化,同时进行PKH-26细胞膜免疫荧光标记.在全部兔双侧股骨内侧髁造成直径3 mm,深度3 mm的全层软骨缺损,骨膜复合骨髓间充质干细胞组、单纯骨膜组取同侧胫骨上段内侧骨膜,骨膜生发层朝向骨髓腔覆盖软骨缺损,骨膜复合骨髓间充质干细胞组先期缝合3针,向缺损区注入1×109L-1骨髓间充质干细胞细胞悬液20μL,植入细胞后缝合最后1针.单纯骨膜组只进行单纯骨膜覆盖缺损处理;空白对照组只钻孔不作任何处理.主要观察指标:术后6,12周时,对缺损部位进行大体观察、组织学观察、Wakitani评分以及Ⅱ型胶原免疫组化及原位杂交检测.结果:所有缝合骨膜未发现脱落,骨膜复合骨髓间充质干细胞组6周时,软骨缺损已由透明软骨样修复组织填充,12周时修复组织进一步改建,且修复组织中细胞主要为带有PKH-26荧光标记的植入细胞.单纯骨膜组缺损区修复组织为乳白色,表面光滑稍微凹陷,与周围正常软骨组织之间界限清晰;空白对照组缺损区多数比较凹陷,或缺损部位形状不规则,周围软骨组织断裂.术后6,12周时,骨膜复合骨髓间充质干细胞组Wakitani组织学评分均优于单纯骨膜组和空白对照组(P＜0.05),单纯骨膜组的评分优于空白对照组(p＜0.05).同时,骨膜复合骨髓间充质干细胞组修复组织内细胞周围基质Ⅱ型胶原免疫组化及原位杂交染色阳性,证实修复组织内的细胞为植入细胞.结论:自体骨膜复合向软骨细胞诱导的骨髓间充质干细胞移植可形成透明软骨样修复组织修复关节软骨缺损.     

骨髓基质细胞源性软骨细胞复合聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物修复兔关节软骨缺损

背景:作为软骨组织工程的基质材料在体内降解过快或过慢,影响组织再生及塑形改建,是长期困扰学者们的难题之一.目的:在体外将骨髓基质细胞扩增、诱导为软骨细胞后,探讨以聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物为载体修复兔关节软骨缺损的可行性.设计、时间及地点:同体对比观察实验,于2002-06/2008-06分别在解放军第四军医大学全军骨科研究所及解放军空军总医院中心实验室完成.材料:选取2月龄新西兰兔36只,自双侧股骨转子处抽取骨髓4-6 mL,行原代及传代培养,传代培养时培养液中含骨形态发生蛋白2(100 μg/L),培养瓶底预涂高分子透明质酸诱导为软骨细胞.调整第3代细胞浓度为2.0×10~(10)L~(-1),与聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物共培养24 h,即制成聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物-细胞复合物.方法:在36只兔髌股关节股骨髁部造成直径4mm,深达髓腔的缺损,在右侧36个膝关节植入聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物-细胞复合物,为实验组,左侧18膝植入聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物,为单纯载体组,另18膝造成缺损后作为空白对照.主要观察指标:术后4,8.12,24周取材,行大体及组织学观察,组织学评分.结果:单纯载体组与空白对照组在各时间点大体及组织学表现相似,故一并描述,统称为对照组.24周时实验组缺损内充填白色半透明新生软骨组织,色泽与正常软骨相似,质韧,表面平整,与正常软骨界限消失,表面细胞平行于关节面,深层细胞排列紊乱,有柱状排列的趋势,基质异染广泛,软骨下骨形成及潮线恢复正常,与周围正常软骨连接良好.对照组缺损边缘细胞呈团块状增生,底部为纤维组织.组织学评分经统计学分析,24,12周分别与8,4周时比较差异具有显著性意义(P<0.01),各时间点实验组与对照组比较差异具有显著性意义(P<0.01).结论:用骨形态发生蛋白2和高分子透明质酸成功地在体外将骨髓基质细胞诱导为软骨细胞;聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物在新生软骨形成的同时,逐渐降解吸收,是组织工程修复关节软骨缺损适宜的支架材料.     

Construction of tissue‐engineered osteochondral composites and repair of large joint defects in rabbit

In this study, a novel three‐dimensional (3D) heterogeneous/bilayered scaffold was constructed to repair large defects in rabbit joints. The scaffold includes two distinct but integrated layers corresponding to the cartilage and bone components. The upper layer consists of gelatin, chondroitin sulphate and sodium hyaluronate (GCH), and the lower layer consists of gelatin and ceramic bovine bone (GCBB). The two form a 3D bilayered scaffold (GCH–GCBB), which mimics the natural osteochondral matrix for use as a scaffold for osteochondral tissue engineering. The purpose of this study was to evaluate the efficacy of this novel scaffold, combined with chondrocytes and bone marrow stem cells (BMSCs) to repair large defects in rabbit joints. Thirty‐six large defects in rabbit femoral condyles were created; 12 defects were treated with the same scaffold combined with cells (group A); another 12 defects were treated with cell‐free scaffolds (group B); the others were untreated (group C). At 6 and 12 weeks, in group A hyaline‐like cartilage formation could be observed by histological examination; the newly formed cartilage, which stained for type II collagen, was detected by RT–PCR at high‐level expression. Most of the GCBB was replaced by bone, while little remained in the underlying cartilage. At 36 weeks, GCBB was completely resorbed and a tidemark was observed in some areas. In contrast, groups B and C showed no cartilage formation but a great amount of fibrous tissue, with only a little bone formation. In summary, this study demonstrated that a novel scaffold, comprising a top layer of GCH, having mechanical properties comparable to native cartilage, and a bottom layer composed of GCBB, could be used to repair large osteochondral defects in joints. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

In vitro generation of whole osteochondral constructs using rabbit bone marrow stromal cells,employing a two‐chambered co‐culture well design

The regeneration of whole osteochondral constructs with a physiological structure has been a significant issue, both clinically and academically. In this study, we present a method using rabbit bone marrow stromal cells (BMSCs) cultured on a silk–RADA peptide scaffold in a specially designed two‐chambered co‐culture well for the generation of multilayered osteochondral constructs in vitro. This specially designed two‐chambered well can simultaneously provide osteogenic and chondrogenic stimulation to cells located in different regions of the scaffold. We demonstrated that this co‐culture approach could successfully provide specific chemical stimulation to BMSCs located on different layers within a single scaffold, resulting in the formation of multilayered osteochondral constructs containing cartilage‐like and subchondral bone‐like tissue, as well as the intermediate osteochondral interface. The cells in the intermediate region were found to be hypertrophic chondrocytes, embedded in a calcified extracellular matrix containing glycosaminoglycans and collagen types I, II and X. In conclusion, this study provides a single‐step approach that highlights the feasibility of rabbit BMSCs as a single‐cell source for multilayered osteochondral construct generation in vitro. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

In vitro generation of a multilayered osteochondral construct with an osteochondral interface using rabbit bone marrow stromal cells and a silk peptide‐based scaffold

Tissue engineering of a biological osteochondral multilayered construct with a cartilage‐interface subchondral bone layer is a key challenge. This study presented a rabbit bone marrow stromal cell (BMSC)/silk fibroin scaffold‐based co‐culture approach to generate tissue‐engineered osteochondral grafts with an interface. BMSC‐seeded scaffolds were first cultured separately in osteogenic and chondrogenic stimulation media. The two differentiated pieces were then combined using an RADA self‐assembling peptide and subsequently co‐cultured. Gene expression, histological and biochemical analyses were used to evaluate the multilayered structure of the osteochondral graft. A complete osteochondral construct with a cartilage‐subchondral bone interface was regenerated and BMSCs were used as the only cell source for the osteochondral construct and interface regeneration. Furthermore, in the intermediate region of co‐cultured samples, hypertrophic chondrogenic gene markers type X collagen and MMP‐13 were found on both chondrogenic and osteogenic section edges after co‐culture. However, significant differences gene expression profile were found in distinct zones of the construct during co‐culture and the section in the intermediate region had significantly higher hypertrophic chondrocyte gene expression. Biochemical analyses and histology results further supported this observation. This study showed that specific stimulation from osteogenic and chondrogenic BMSCs affected each other in this co‐culture system and induced the formation of an osteochondral interface. Moreover, this system provided a possible approach for generating multilayered osteochondral constructs. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.