组织工程骨-80 ℃低温保存的初步研究

目的：了解不同冻存方法对组织工程骨生物活性的影响。方法：以骨髓基质干细胞（marrow stromal cells，MSCs）复合部分脱蛋白骨培养制备组织工程骨，实验分为：A组，组织工程骨用添加冻存保护荆的保存液保存；B组，组织工程骨用不添加冻存保护荆的保存液保存；C组，组织工程骨未行低温保存；D组。单纯MSCs培养。A组和B组的组织工程骨于-80℃深低温保存3个月，3个月后复温冻存的组织工程骨。扫描电镜观察MSCs的黏附和分布情况，MTT法检测细胞活力，对硝基苯磷酸法检测碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，AIP）活性，流式细胞仪分析细胞周期。结果：MSCs在材料表面和孔隙内均可黏附和分布，黏附于材料的细胞活力大小依次为C组〉A组〉B组（P〈0．01，P〈0．05）。黏附于材料的细胞AIP活性大小依次为C组〉A组〉B组（P〈0．01）。各组细胞周期未见明显变化，未见异倍体细胞。结论：选择适宜的冻存保护荆对组织工程骨的生物活性有一定的保护作用。     

Pluronic F-127表面修饰生物衍生骨的体外实验研究

目的：探讨成骨细胞复合PluronicF-127表面修饰生物衍生骨的三维培养，对成骨细胞活力及功能表达的影响。方法：将新鲜猪肋骨加工制成生物生骨，应用PluronicF-127对生物衍生骨进行表面修饰，然后体外复合第3代成骨细胞三维培养，实验为A、B和C组，A组为单纯生物衍生骨复合成骨细胞组，B组为PluronicF-127表面修饰生物衍生骨复合成骨细胞组，C组为单纯成骨细胞组，应用倒置相差显微镜和扫描电镜对各组成骨细胞生长及黏附进行观察，并对其细胞活力碱性磷酸酶（ALP）活性进行检测，结果：B组成骨细胞在支架材料上黏附，伸展及生长良好，成骨细胞活力和ALP活性表达与A组成骨细胞比较均无统计学意义（P＞0．05）；A、B组与C组比较，成骨细胞活性和ALP活性均明显降低，有统计学意义（P＜0．01）。结论：生物衍生骨经PluronicF-127表面修饰后具有良好的细胞相容性，可作为负载生物活性分子的载体修饰生物衍生骨。     

不同配比纳米羟基磷灰石/聚己内酯复合材料细胞相容性的研究

目的：观察不同配比nPCL/HA电纺纤维取向薄膜材料的细胞相容性。方法：将人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）体外诱导培养为成骨细胞;并经传代培养第5代的人骨髓间充质干细胞,以2×105cm2的密度与不同配比nPCL/HA电纺纤维取向薄膜支架在培养板内共培养,同时以nPCL电纺纤维非取向薄膜材料作为对照,初步观察hBMSCs在不同配比nPCL/HA支架材料上复合培养,对其细胞相容性进行评价。结果：hBMSCs与3种电纺薄膜支架材料均有细胞相容性,细胞能在不同材料表面黏附生长、分化增殖。但是PCL/HA的配比为20：1电纺纤维取向薄膜材料黏附率（35.3±2.6）%,为3中材料中黏附率最高的一种,材料表面细胞生长良好,体积变大,有伪足生长。结论：PCL/HA的配比为20：1电纺纤维取向薄膜材料,较适合作为支架材料应用于hBMSCs为种子细胞的组织工程构建。     

新型多孔PLGA/HA复合支架体外细胞相容性的实验研究

目的研究新型多孔聚乳酸乙醇酸／羟基磷灰石（PLGA/HA）支架材料的体外细胞相容性。方法采用贴壁法对兔骨髓基质细胞（BMSCs）进行体外矿化诱导培养，扩增后与实验A组（含5％HA的PLGA／HA），实验B组（含10％HA的PLGA／HA）及对照C组（仅含PLGA）分别进行体外复合培养；并通过定性及定量法检测BMSCs在材料表面的粘附能力、增殖活力，验证细胞材料复合体的成骨活性。比较分析各组之间的差异。结果兔BMSCs在每组材料的表面均能生长，经体外诱导后在支架材料的表面形成钙结节，A、B组细胞的粘附及增殖能力均强于C组（P〈0．05），A、B组之间无差异。结论兔BMSCs与新型多孔PLGA／HA支架材料有良好的相容性。     

不同保存方法对生物衍生骨支架材料细胞相容性的影响

目的了解不同保存方法对生物衍生骨支架材料细胞相容性的影响.方法冻干生物衍生骨用两种不同保存液同等条件4℃冷藏保存3个月,以保存相同时间冻干生物衍生骨为对照.实验分为A组:成骨细胞复合 1号保存液处理材料培养;B组:成骨细胞复合 2号保存液处理材料培养;C组:成骨细胞复合冻干骨培养;D组:单纯成骨细胞培养.以2×106个/ml密度的成骨细胞悬液复合材料培养1、3、5和7天.用倒置相差显微镜和扫描电镜观察细胞的黏附和生长情况、检测细胞活力、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性及流式细胞仪分析细胞周期.结果成骨细胞与三种不同方法保存的材料均可黏附,并在材料孔隙内生长、分化和增殖.复合培养1和3天,各组间无显著差异;复合培养5和7天,黏附于材料的细胞活力大小依次为 A组>C组>B组 (P＜0.01,P＜0.05).复合培养7天,黏附于材料的细胞ALP活性大小依次为 A组>C组>B组(P＜0.01) .各组细胞周期未见明显变化,未见异倍体细胞.结论选择适宜的保存液对生物衍生骨支架材料的细胞相容性有一定优化作用.     

不同nPCL/HA电纺纤维薄膜对人骨髓间充质干细胞黏附率的影响

目的：观察nPCL/HA电纺纤维取向薄膜材料对人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）的黏附生长的影响,评价其作为组织工程支架材料的应用前景。方法：将体外诱导培养的人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）,经传代培养第5代的人骨髓间充质干细胞,以2×105的密度与不同nPCL/HA电纺纤维取向薄膜支架在培养板内共培养,同时以nPCL电纺纤维非取向薄膜材料作为对照,初步观察不同nPCL/HA支架材料与hBMSCs的复合培养情况,计算各材料的细胞黏附率。结果：hBMSCs与4种电纺薄膜支架材料均有良好的细胞相容性,细胞能在不同材料表面黏附生长。但是nPCL/80℃HA电纺纤维取向薄膜材料黏附率（45.6±3.2）%,明显高于nPCL/180℃HA电纺纤维取向薄膜材料黏附率（36.5±3.0）%。结论：80℃条件下合成的nPCL/HA电纺取向薄膜材料细胞黏附率较高,较适合作为支架材料应用于hBMSCs为种子细胞的组织工程构建。     

丝素蛋白/羟基磷灰石细胞相容性及异位成骨作用

目的 观察两种丝素蛋白/羟基磷灰石(SF/HA)的细胞相容性及异位成骨作用.方法 相差显微镜及扫描电镜观察兔骨髓基质细胞(BMSCs)在两种SF/HA上的生长;测定ALP活性及噻唑蓝(MTT)比色法测定细胞增殖;材料浸提液的细胞毒性试验.将成骨诱导的兔BMSCs与材料复合培养3 d后植入兔背部肌肉中,进行异位成骨观察.结果 BMSCs在两种材料上能够良好地黏附和增殖,细胞活性及成骨性能不受材料影响,与对照组比较,差异无统计学意义(P＞0.05);材料浸提液对细胞生长无毒性作用.异位成骨实验组随时间延长,新骨生成量增多;对照组则均无新骨形成.结论 两种丝素蛋白/羟基磷灰石具有良好的细胞相容性,构建的组织工程化骨具有良好的异位成骨作用.     

PLGA-[ASP-PEG]三嵌段基质材料对骨髓间充质干细胞黏附增殖及诱导成骨分化的研究

目的：探讨聚乳酸聚乙醇酸共聚物（poly lactic acid-co-glycolic acid,PLGA）-天冬氨酸（asparagic acid,ASP）-聚乙二醇（poly ethylene glycol,PEG）三嵌段多元共聚物上骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）的黏附、增殖及成骨分化情况。方法：在PLGA支架材料中引入PEG和含有多个功能位点的ASP,制成PLGA-[ASP-PEG]三嵌段高分子支架材料。将材料与MSCs复合培养,以未改性的PLGA支架材料作对照,通过沉淀法、MTT法和考马斯亮蓝法分别检测MSCs的黏附和增殖变化。用成骨诱导培养基培养14d和28d,碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）染色和钙结节染色了解MSCs成骨分化情况。结果：MSCs在PLGA-[ASP-PEG]材料表面贴壁生长,细胞数目明显多于对照组。细胞黏附率检测显示,PLGA-[ASP-PEG]表面MSCs的黏附性能和增殖能力明显高于对照组,差异有统计学意义（P〈0.05）。MTT比色实验显示MSCs在PLGA-[ASP-PEG]三嵌段材料上培养20d后,吸光度（A）值为1.336,约为对照组0.780的2倍。培养12d时,PLGA-[ASP-PEG]材料组的细胞蛋白含量为66.44μg/孔,对照组为41.23μg/孔。成骨诱导培养基培养后,ALP染色和钙结节染色均为阳性,PLGA-[ASP-PEG]三嵌段材料及其降解产物不影响MSCs的成骨分化。结论：PLGA-[ASP-PEG]能促进组织工程种子细胞在骨基质材料表面的黏附、增殖,并能较好地保持细胞的形态,对成骨分化无明显影响。     

可注射性纤维蛋白胶对兔骨髓基质细胞增殖和分化的影响

目的观察纤维蛋白胶（Fs）对体外培养的兔骨髓基质细胞（MSCs）增殖和分化的影响。方法实验分两组：含有Fs的实验组和不加任何材料的对照组。采用细胞培养、组织化学及电镜等方法对两组MSC的增殖活性、贴壁率、碱性磷酸酶（ALP）表达、Ⅰ型胶原表达、超微结构及细胞在材料中的生长情况进行研究。结果①实验组MSCs的增殖活性和贴壁率明显高于对照组（P〈0．05）。②实验组MSCs的ALP活性显著高于对照组（P〈0．05）。实验组第7天时的ALP活性显著高于第5天时本组的ALP活性（P〈0．05）。实验组MSCs的Ⅰ型胶原表达水平显著高于对照组（P〈0．05）。③扫描电镜观察：实验组MSCs与材料融合生长。透射电镜观察：实验组的MSCs细胞增殖活性好，向成骨细胞方向分化水平高，而对照组MSCs的细胞增殖活性相对较低，分化相对较差。结论FS生物相容性好，对MSCs增殖和向成骨细胞方向的分化均有明显促进作用，可作为骨组织工程材料的注射型载体进行进一步研究。     

人骨髓间充质干细胞复合两种填充材料体外生物相容性的比较

目的:对比膨体聚四氟乙烯(expanded polytetrafluoroethylene,ePTFE)与硅胶的体外生物相容性,为临床上ePTFE的广泛应用提供实验依据。方法:采用密度梯度离心法分离培养人骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells,h MSCs),取第3代细胞通过流式检测、茜素红和油红O染色进行干细胞鉴定,将h MSCs分别与ePTFE和硅胶材料直接作用或与材料浸提液复合培养,观察细胞黏附、生长及增殖情况,计算细胞黏附率,CCK-8比色法检测细胞增殖。结果:成功分离培养h MSCs,形态上呈长梭形、纺锤状、类成纤维细胞样;流式检测结果显示第3代h MSCs高表达间充质干细胞表面标志物CD44(99.5%)、CD90(95.8%),低表达造血系细胞表面标志物CD45;且茜素红和油红O染色阳性;ePTFE组细胞黏附率(92.3%)明显高于硅胶组细胞黏附率(76.8%)(P0.05);若两种材料直接作用培养后的细胞,随时间延长ePTFE组和空白对照组细胞活性逐渐增加,仍可保持正常的分裂增殖速度(P0.05),而硅胶组活细胞吸光值明显低于ePTFE组(P0.05)。结论:ePTFE体外生物相容性优于假体硅胶,较适合作为支架材料应用于组织工程的构建。     

双相生物钙磷陶瓷生物相容性及异位骨诱导的实验研究

目的检测运用羟基磷灰石及β-磷酸三钙制备的双相钙磷陶瓷的生物相容性及其异位骨诱导效率。方法采用化学共沉淀法及过氧化氢发泡法,将羟基磷灰石及β-磷酸三钙以6∶4的比例在1 100 ℃条件下烧结3 h获得双相钙磷陶瓷,利用X线衍射评估材料组成成分。分离SD大鼠骨髓间充质干细胞,接种于双相钙磷陶瓷,通过扫描电镜、鬼笔环肽及DAPI染色观察细胞的黏附,CCK8法评估细胞增殖,碱性磷酸酶测定法评估骨髓间充质干细胞的碱性磷酸酶表达活性。将不含骨髓间充质干细胞的双相钙磷陶瓷置入比格犬竖脊肌内,于4、8、12周对样本行大体检测、组织染色,测算新骨生成率,从而评估双相钙磷陶瓷的异位骨诱导效率。结果成功制备双相钙磷陶瓷,X线衍射分析可见羟基磷灰石及β-磷酸三钙特异性的衍射峰。扫描电镜可见双相钙磷陶瓷表面广泛分布大孔及连通孔,孔壁粗糙不平,孔内可见均匀分布的微孔。鬼笔环肽及DAPI染色显示,骨髓充质干细胞在材料表面伸展黏附,共培养后逐渐从不规则形转变为均一的长梭形。CCK8法提示共培养后第1天,细胞活力降低,而第3、4、5、7天,细胞增殖活力逐渐增加。碱性磷酸酶活性检测提示,与对照组相比,共培养后第1、7天,双相钙磷陶瓷组的骨髓间充质干细胞可分泌更多的碱性磷酸酶。双相钙磷陶瓷顺利置入比格犬竖脊肌内,术后8周材料孔隙内可见骨样组织沉积,术后12周大孔成骨比例为0.77±0.11,孔内成骨面积比例为0.71±0.14。结论双相钙磷陶瓷具有良好的生物相容性及异位骨诱导效率。     

羟基磷灰石/二氧化锆复合材料颗粒对骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响

目的 采用分子生物学方法评价羟基磷灰石/二氧化锆(HA/ZrO2)复合材料颗粒对兔骨髓间充质干细胞(MSCs)增殖及成骨分化的影响.方法 按不同比例将纳米HA粉体与纳米ZrO2粉体混合在高温下烧结制备HA/ZrO2复合材料颗粒,分离和培养兔MSCs.MTT法检测复合材料颗粒悬液对兔MSCs增殖促进作用,ALP法测定碱性磷酸酶活性,RT-PCR检测细胞Ⅰ型胶原(collagen Ⅰ),骨钙蛋白(osteocalcin),骨桥蛋白(osteopontin)mRNA表达.结果 HA和含有HA的复合材料颗粒均对细胞增殖有一定促进作用.Vonkossa染色显示复合材料和纯HA颗粒可使细胞阳染程度降低.细胞在HA和含有HA的复合材料颗粒的成骨诱导培养液中的ALP活性均显著高于常规培养基质及纯ZrO2组(P＜0.05).RT-PCR结果显示复合材料颗粒能够促进collagen Ⅰ和osteocalcin基因的表达.结论 HA/ZrO2复合材料颗粒可促进骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化.

Abstract：

Objective To evaluate the effect of the HA/ZrO2 composite particle on proliferation and osteogenesis of rabbit mesenchymal stem cells (MSCs) by using molecular biology methods.Methods The HA/ZrO2 composite particles were sintered at high temperature using the powder of HA and ZrO2 with different proportions.MSCs were isolated from rabbits and cultured.The effect of the composite particles on promoting cell proliferation of rabbit MSCs was detected using MTT method.Alkaline phosphatase activities were measured with ALP method.RT-PCR method was applied to measure the expression of collagen Ⅰ , osteocalcin and osteopontin mRNA.Results Pure HA pauicles and composite particles which contain HA promoted MSCs proliferation.Vonkossa staining showed that both pure HA particks and composite particles decreased the degree of positive stain of MSCs.ALP test showed that cell activity in the culture medium that contained pure HA particles or composite particles was significantly higher than that in the conventional culture medium and that contained pure ZrO2 particles (P ＜ 0.05＝.RT-PCR results showed that composite particles promoted the expression of collagen Ⅰ and osteocalcin gene.Conclusion The HA/ZrO2 composite particles promote proliferation and osteogenesis of MSCs.     

Difference of adherence, proliferation and osteogenesis of mesenchymal stem cells cultured on different HA/ZrO2 composites

Objective: To study the adherence,proliferation and osteogenesis of mesenchymal stem cells (MSCs) cultured on different HA/ZrO2 composites.Methods: The simplex and graded HA/ZrO2 composites were prepar...     

Enhancing the osteoinductive properties of hydroxyapatite by the addition of human mesenchymal stem cells, and recombinant human osteogenic protein-1 (BMP-7) in vitro

Hydroxyapatite (HA) has been widely used as a bone graft substitute. In this study, we investigated whether the addition of osteogenic protein-1 (OP-1) further enhanced the weak osteoinductive properties of hydroxyapatite when loaded with human mesenchymal stem cells (h-MSCs). Over a 14 day period, cell proliferation in both groups was assessed qualitatively using SEM and quantitatively using alamar blue assay. Cell differentiation was also evaluated by measurement of ALP activity, which was expressed against total DNA. HA/MSC loaded with OP-1 demonstrated a statistically significant increase (p<0.001) in cell proliferation at all time points in comparison to unloaded samples. ALP activity per DNA was also significantly enhanced (p<0.001) in loaded samples when compared to unloaded controls. SEM demonstrated increased cellular attachment and proliferation into HA pores at all time points in the loaded samples. Our study suggests that the osteoinductive potential of HA can be improved in vitro by the combined incorporation of MSCs and OP-1.     

Hydroxyapatite coated with insulin-like growth factor 1 (IGF1) stimulates human osteoblast activity in vitro.

We studied the effects of a hydroxyapatite-tricalcium phosphate material coated with Insulin-like Growth Factor 1 (IGF1) on cell growth, collagen synthesis and alkaline phosphatase activity (ALP) of human osteoblasts in vitro. Cell proliferation was stimulated when osteoblasts were incubated with untreated hydroxyapatite (HA) and it was further increased by exposure to IGF1-coated HA. 3H-Proline uptake was significantly increased by treatment with either HA or IGF1-coated HA but no significant differences were found between these two groups. ALP activity was enhanced by exposure to HA, with respect to the control, and further increased by treatment with IGF1-coated HA. Our findings suggest that HA is useful for promoting osteoblast activity and IGF1 may help to improve its biological characteristics.     

煅烧骨与诱导的MSCs复合的实验研究

目的：观察大鼠骨髓基质干细胞（MSCs）与经胶原涂层处理的煅烧骨（CCB）复合行体外培养时贴附、增殖能力的变化,探讨构建组织工程骨体外培养的最适时间。方法：制备鼠尾胶原（I型胶原）,无菌条件下,将煅烧骨置于胶原液中,2h后取出骨块,置滤网中将孔内外的胶原溶液沥干。体外培养的大鼠MSCs经矿化液诱导向成骨细胞分化。将分化后的成骨细胞滴加到涂胶原的煅烧骨块上,同时以未涂胶原的煅烧骨块为对照组。3天,7天时取材,扫描电镜下观察实验组与对照组成骨细胞在煅烧骨表面的贴附数量及形态,用细胞计数法测定细胞在两组材料的生长曲线,组织化学方法检测成骨细胞的ALP活性。结果：扫描电镜发现实验组成骨细胞的贴附数量显著高于对照组（P〈0．01）。细胞计数认为实验组细胞在材料上粘附数量多,增殖速度快。实验组ALP活性明显高于对照组（P〈0．01）。结论：胶原修饰的煅烧骨具有良好的组织相容性,能明显提高成骨细胞的贴附,并且促进成骨细胞活性维持,体外培养7～8天时,材料上的细胞数达到最大,应尽快植入体内。