胶原-壳聚糖支架与软骨细胞的生长

背景：目前软骨支架材料的种类比较多,但还没有一种材料能完全符合软骨修复的要求。目的：观察在混合材料胶原-壳聚糖支架中软骨细胞的生长情况。方法：采用冷冻干燥法将质量分数为2%胶原与3%壳聚糖混合制备胶原-壳聚糖多孔支架。将分离培养的第2代兔软骨细胞接种到胶原-壳聚糖支架上,对照组将软骨细胞接种到无支架的培养板中。观察支架的孔隙率、吸水性及内部形态结构,MTT法检测软骨细胞在支架上的增殖情况,组织切片苏木精-伊红染色,扫描电镜观察细胞在支架的生长、贴附情况,RT-PCR检测细胞支架复合物蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达情况。结果与结论：胶原-壳聚糖支架的吸水性为（80.0±0.55）%,孔隙率为（88.5±1.5）%,孔径为100～150μm,复合细胞培养2周后,细胞增殖活力高,软骨细胞分泌的蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达明显高于对照组。说明质量分数为2%胶原与3%壳聚糖的混合支架适合软骨细胞生长和快速增殖,是一种良好的修复和重建软骨载体。     

软骨细胞复合胶原/壳聚槲/β-磷酸三钙层状梯度修复体的体外培养

背景:关节软骨缺损的修复涉及到软骨和软骨下骨的双重修复,需要将骨与软骨组织工程结合起来,构建骨软骨双层支架,或者在同一支架上构建组织工程化骨软骨.目的:观察胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体对软骨细胞的吸附作用及对细胞生物学性状的影响,评价其作为关节软骨工程支架的可行性.时间及地点:体外细胞学实验,于2007-12/2008-06在广东省构建与榆测实验室进行.材料:以胶原、壳聚糖、β-磷酸三钙制备复合支架,上层以胶原/壳聚糖为主,下层以胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙为主,孔隙率≥90%,孔径100 μm.方法:体外培养新西兰大白兔软骨细胞并成骨诱导3周,使之吸附于多孔胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体上三维立体培养3周.主要观察指标:通过生长曲线、倒置相差显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架在三维立体培养对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响.结果:修复体/细胞体外培养3周,修复体上细胞数量明显增多,并分泌细胞基质,包裹在软骨细胞周围,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性.结论:胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体的细胞相容性良好,有望成为一种比较理想的关节软骨组织工程支架材料.     

软骨细胞复合胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体的体外培养

背景：关节软骨缺损的修复涉及到软骨和软骨下骨的双重修复,需要将骨与软骨组织工程结合起来,构建骨软骨双层支架,或者在同一支架上构建组织工程化骨软骨。目的：观察胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体对软骨细胞的吸附作用及对细胞生物学性状的影响,评价其作为关节软骨工程支架的可行性。时间及地点：体外细胞学实验,于2007-12/2008-06在广东省构建与检测实验室进行。材料：以胶原、壳聚糖、β-磷酸三钙制备复合支架,上层以胶原/壳聚糖为主,下层以胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙为主,孔隙率≥90%,孔径100μm。方法：体外培养新西兰大白兔软骨细胞并成骨诱导3周,使之吸附于多孔胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体上三维立体培养3周。主要观察指标：通过生长曲线、倒置相差显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架在三维立体培养对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响。结果：修复体/细胞体外培养3周,修复体上细胞数量明显增多,并分泌细胞基质,包裹在软骨细胞周围,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性。结论：胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体的细胞相容性良好,有望成为一种比较理想的关节软骨组织工程支架材料。     

不同种植密度对大鼠脂肪间充质干细胞三维培养下成软骨能力的影响

背景:软骨组织工程要求植入的软骨细胞在三维支架材料中能够合成与软骨相同的软骨基质,而植入密度是成功的关键点之一.目的:探讨壳聚糖一胶原一硫酸软骨素支架上不同种植密度对大鼠脂肪间充质干细胞成软骨能力的影响.设计、时间及地点:细胞一支架学体外观察,于2007-11/2008-07在中国医科大学细胞生物实验室完成.材料:清洁级雄性SD大鼠6只,由中国医科大学实验动物中心提供.方法:室温下以乙酸为溶剂的5 g/L Ⅰ型胶原溶液与20 g/L壳聚糖按7:3体积比置于预冷的模具中混合,冷冻干燥后将支架切成5 mm×5 mm×2 mm,浸入含20 g/L硫酸软骨素的乙醇中室温交联,双蒸水冲洗至中性,再次冷冻干燥即为壳聚糖-胶原-硫酸软骨素支架.切取大鼠腹股沟脂肪组织,通过胰蛋白酶和Ⅰ型胶原酶消化后得到脂肪间充质干细胞.将制备的壳聚糖-胶原-硫酸软骨素支架分为3组,分别调整第3代细胞密度为2×109L-1,2×1010L-1,2×1011L-1,吸取细胞悬液50 μL均匀的种植于每个支架上,加入成软骨诱导培养基培养3周.主要观察指标:取样制成切片进行苏木精-伊红染色、Ⅱ型胶原免疫组化染色,RT-PCR检测软骨特异性基因的表达.结果:诱导培养3周后,各组细胞在支架中生长黏附良好,且高种植密度2×1011L-1组细胞排列紧密.有较多的基质形成,并有软骨陷窝样结构:各组Ⅱ型胶原均呈阳性表达,并随细胞种植密度的升高呈递增趋势.RT-PCR结果显示.随着细胞种植密度的升高,蛋白聚糖、Ⅱ型胶原mRNA的表达逐渐增强,而Ⅹ型胶原mRNA的表达逐渐下降.结论:壳聚糖-胶原-硫酸软骨素复合支架材料可为脂肪间充质干细胞生长分化及组织形成提供一个良好的环境,2×1011L-1高密度种植有利于脂肪间充质干细胞的成软骨分化.     

聚乳酸/聚乙醇酸与脱细胞软骨粒支架及聚乳酸/聚乙醇酸-脱细胞软骨粒支架体外构建组织工程软骨的比较

背景:聚乳酸,聚乙醇酸具有良好的生物力学性能,但是细胞黏附性较差,而脱细胞软骨基质具有较好的细胞黏附性和亲水性,能介导细胞间信号传导及相互作用,但是生物力学性能不好.课题组制备的聚乳酸,聚乙醇酸脱细胞软骨基质支架材料,弥补了2种材料各自的缺点,有望成为一种新型支架材料.目的:比较聚乳酸,聚乙醇酸、脱细胞软骨基质、聚乳酸/聚乙醇酸脱细胞软骨基质3种支架体外构建组织工程软骨的生长情况.设计、时间及地点:对比观察实验,于2008-03/09在山西医科大学实验室完成.材料:聚乳酸,聚乙醇酸平均孔径为100-200μm,孔隙率为94%左右,脱细胞软骨基质支架平均孔径为70-100 μm,孔隙率为85%左右,聚乳酸,聚乙醇酸脱细胞软骨基质平均孔径为100-300 μm,孔隙率为90%左右.方法:根据支架材料的不同,实验分为3组,分别为聚乳酸/聚乙醇酸支架组,脱细胞软骨粒支架组,聚乳酸,聚乙醇酸-脱细胞软骨粒支架组,将猪软骨细胞分离、培养、扩增、接种于3种支架,体外联合培养8周.主要观察指标:免疫组化染色检测Ⅱ型胶原表达;反转录-聚合酶链反应检测组织工程软骨细胞内Ⅱ型胶原mRNA含量;Hoechst 33258荧光法测定DNA含量.结果:软骨细胞在聚乳酸/聚乙醇酸-脱细胞软骨粒支架组生长良好,8周后仍能维持软骨细胞表型,其分泌Ⅱ型胶原的能力优于其他两组.聚乳酸,聚乙醇酸-脱细胞软骨粒支架组DNA含量、Ⅱ型胶原mRNA含量最高,脱细胞软骨基质组次之,聚乳酸,聚乙醇酸组最低,单因素方差分析显示差异有显著性意义(P<0.01).结论:聚乳酸,聚乙醇酸-脱细胞软骨粒支架更适于细胞生长、黏附,更有利于维持细胞表型和促进软骨细胞分泌Ⅱ型胶原.     

壳聚糖和软骨细胞外基质复合组织工程骺软骨支架的性能观察

背景:在组织工程骺软骨构建过程中,采用何种载体承载已经扩增了的软骨细胞越来越受到人们的关注.目的:探讨软骨细胞外基质与壳聚糖复合构建组织工程骺软骨支架的可行性并对其性能进行初步观察.设计、时间及地点:体外观察实验,于2007-12/2009-03在解放军总医院骨科研究所完成.材料:壳聚糖(脱乙酰度90%,Mr10×105)由青岛海汇生物工程公司提供.市售猪关节软骨.方法:将新鲜的猪关节软骨在液体中粉碎,梯度离心后制备成3%软骨微丝悬液,将其按1∶1的比例与2%的壳聚糖溶液混合,采用冷冻冻干法制备脱细胞软骨基质三维多孔支架.主要观察指标:对梯度乙醇处理再次干燥后支架材料进行组织学及扫描电镜观察,测定支架孔径和孔隙率、吸水率,并采用MTT法分析支架浸提液毒性.分离培养兔骨髓间充质干细胞,用转化生长因子β 1成软骨诱导后种植至支架,倒置显微镜、电镜观察细胞在支架上的生长、分化情况.结果:支架内孔洞相互连通,孔大小(161±31)μm,孔隙率为(90.1±1.6)%,吸水率为(2 361±132)%.组织学观察显示,三维多孔支架甲苯胺蓝染色、番红O染色、Ⅱ犁胶原免疫组织化学染色均呈阳性.MTT法结果显示支架无细胞毒性.细胞在支架表面黏附良好,分布均匀,并有基质分泌.结论;制备的软骨细胞外基质和壳聚糖复合三维多孔支架结合良好,含有软骨细胞外基质主要成分,无毒,具备合适的孔径和孔隙率,生物相容性良好.     

以交联透明质酸钠为支架体外构建组织工程软骨简

背景：采用组织工程技术再生和重建软骨是目前修复软骨组织缺损效果最好、最有应用前景的方法。 目的：以体外培养的软骨细胞和交联透明质酸钠为支架材料，开发一套体外构建组织工程软骨的完整方案。方法：分离新西兰兔膝关节软骨细胞，制成细胞悬液滴加于交联透明质酸钠支架上，体外复合培养21 d，提取RNA进行RT-PCR检测，制备冰冻切片进行显微观察和免疫组织化学观察。 结果与结论：软骨细胞接种于交联透明质酸钠支架材料后，可贴附于支架上生长，并且大量细胞聚集成团，在支架材料的纤维间隙中生长或呈单层细胞附着于支架材料纤维。细胞-支架复合物表达软骨组织特异性蛋白聚糖基因和Ⅱ型胶原α1基因，以及软骨组织特异性蛋白Ⅱ型胶原蛋白，可维持软骨细胞表型。表明培养的细胞-支架复合物在体外培养可形成软骨细胞外基质，有望获得组织工程软骨组织。     

聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架与兔软骨细胞的相容性

背景：传统的支架材料存在疏水性强,材料表面缺乏细胞表面受体特异结合的生物活性分子,材料的酸性降解产物易引发无菌性炎性反应等不足。根据仿生原理及软骨真实结构和构成来选择和制备组织工程软骨支架能够获得理想效果。目的：制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架,评价其与兔膝关节软骨细胞的生物相容性,探讨其应用于关节软骨组织工程的可行性。方法：采用二次相分离技术制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石复合支架,将第3代新西兰兔软骨细胞接种至复合支架材料上复合培养,倒置相差显微镜下观察细胞生长情况。细胞-支架复合物在24孔板中培养5d以后,将其植入裸鼠皮下8周。结果与结论：聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架材料经化学合成后,具有合适的三维多孔结构,孔隙率为90%孔径300-450μm;植入裸鼠皮下8周后Ⅱ型胶原免疫组织化学染色和甲苯胺蓝染色显示细胞-支架复合物中的软骨细胞可以像天然软骨一样分泌黏多糖和Ⅱ型胶原。提示生物材料聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石对于兔软骨细胞有良好的生物相容性,可作为生物组织工程支架。     

羟基丁酸-羟基辛酸聚合物-胶原骨软骨支架的制备及应用

背景：关节软骨修复的关键是软骨和软骨下骨的整体修复,然而目前尚缺乏理想的一体化支架。目的：制备聚羟基丁酸-羟基辛酸-胶原一体化支架,并分析其基本生物学特性。方法：以聚羟基丁酸-羟基辛酸、Ⅰ型胶原为材料,通过溶剂浇铸-颗粒沥滤法制备聚羟基丁酸-羟基辛酸-胶原一体化支架,观察支架超微结构,支架孔径及孔与孔的连通情况;液体置换法测定支架孔隙率。将乳兔骨髓间充质干细胞接种于聚羟基丁酸-羟基辛酸-胶原一体化支架上,扫描电镜观察细胞在支架上的黏附状态,MTT法测定细胞在支架上的生长曲线。结果与结论：一体化支架呈疏松多孔结构,软骨层孔径80-100μm,骨层孔径200-220μm,孔隙率（80.0±2.3）%。骨髓间充质干细胞在支架上黏附状态良好,增殖迅速。说明聚羟基丁酸-羟基辛酸-胶原骨软骨一体化支架具备适宜的孔隙结构和良好的生物亲和性。     

骨髓间充质干细胞出现软骨细胞表型后与壳聚糖/胶原三维多孔支架的复合培养

背景：体外单层诱导骨髓问充质干细胞转化为软骨细胞后，但仍存在难以长期扩增培养，容易出现去极化的现象。 目的：观察体外诱导骨髓间充质干细胞出现软骨细胞表型后，在自制复合壳聚糖，胶原三维多孔支架上构建组织工程化软骨的特点。 设计、时间及地点：以细胞为对象的单一样本观察，于2006—12／2007—09在首都医科大学细胞与遗传实验室完成。 材料：1岁龄骨骼成熟的健康绵羊。雌雄不拘，体质量20～30kg。 方法：采用密度梯度离心法分离羊骨髓间充质干细胞，体外培养至第3代时，实验组以特定诱导液培养2周，以未经诱导培养的细胞为对照，两组均接种于自制的壳聚糖／胶原三维多孔支架中。 主要观察指标：在相差显微镜和扫描电镜下观察细胞形态、增殖和功能改变情况，Ⅱ型胶原免疫组织化学染色鉴定形成软骨组织的特征。 结果：壳聚糖/胶原接种细胞悬液后，细胞迅速扩散到支架孔隙内，分布均匀，不易脱落，有较好的亲水性和黏附性。实验组细胞在三维立体诱导培养环境中，一直成球状聚集生长，生长旺盛，2周时肉眼即可隐约看见支架孔隙内的细胞团块，4周时则更加明显，甚至向支架表面外向生长。组织学检查发现诱导分化后的细胞分泌大量的细胞外基质，Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性说明分泌的细胞外基质中含有软骨组织特有的Ⅱ型胶原，形成类似于正常软骨组织的组织工程化软骨。结论：在壳聚糖肢原三维立体诱导培养环境中，骨髓间充质干细胞能够很好的转化为软骨细胞，保持表型不变，继续增殖、代谢以及分泌细胞外基质，形成软骨组织。     

兔骨髓间充质干细胞/壳聚糖-胶原支架复合体构建软骨组织工程支架

背景:软骨组织工程的核心是利用少量的细胞经体外培养、扩增后,在一定环境下附着在三维多孔支架上,再将细胞/支架复合体移植到体内形成新的组织.目的:拟构建兔骨髓间充质干细胞/壳聚糖-胶原支架复合体,探讨该支架作为软骨组织工程支架的可行性.设计、时间及地点:细胞-支架学体外观察,于2008-03/2009-02在武警医学院生物化学教研室完成.材料:日本大耳白兔6只用于分离培养骨髓间充质干细胞.医用壳聚糖粉末为山东奥康生物科技有限公司产品.Ⅰ型胶原为Sigma公司产品.方法:取3%的壳聚糖和2%的胶原混合的醋酸溶液,倒入72孔板内,-20℃预冷冻10 h,冻干机冷冻抽干24 h制作成壳聚糖-胶原支架.取第3代兔骨髓间充质干细胞,以1×109L-1密度接种于支架内,构建细胞/支架复合体.主要观察指标:傅里叶红外光谱、扫描电镜、液体置换法测定支架的理化性质,观察三维培养后细胞在支架上的生长情况.结果:壳聚糖-胶原支架孔径为160～380 μm,平均为270 μm,孔相通性好,支架孔隙率为(86.00±5.12)%.傅里叶红外光谱仪测定数据表明复合支架组成物有典型的壳聚糖、胶原峰,未发现有聚乙二醇峰.细胞/支架共培养24,48,72 h后,骨髓间充质干细胞可渗入支架多孔结构内,并黏附在支架上成簇生长,部分细胞已与支架融合.结论:壳聚糖-胶原支架基本符合软骨组织工程支架要求,能够作为种子细胞的承载体.     

自体脂肪间充质干细胞复合人脐带Wharton胶支架修复兔膝关节软骨缺损

背景:脐带Wharton胶富含透明质酸,糖胺多糖及胶原等,成分与天然软骨细胞外基质类似,因此由人脐带提取的Wharton胶很可能是一种较为理想的软骨组织工程支架材料。目的:评价自体脂肪间充质干细胞复合人脐带Wharton胶支架修复兔膝关节软骨缺损的效果。方法:将终浓度为1010L-1、成软骨方向诱导后的兔自体脂肪间充质干细胞与人脐带Wharton胶支架复合,继续培养1周构建组织工程软骨,对兔膝关节全层软骨缺损进行修复(实验组),并与单纯支架修复的对照组及空白组进行比较。术后3个月对修复组织行大体观察、组织学检测、糖胺多糖、总胶原定量检测及生物力学测定。结果与结论:实验组的缺损多为透明软骨修复,对照组以纤维组织修复为主,空白组无明显组织修复。提示脂肪间充质干细胞作为软骨组织工程种子细胞具有可行性;实验构建的组织工程软骨能有效的修复关节软骨缺损,人脐带Wharton胶可作为软骨组织工程良好的支架材料。     

羟基丁酸与羟基辛酸共聚物一体化骨软骨组织工程支架的制备及性能

背景:单层支架难以满足关节软骨损伤修复的要求,现提出骨软骨共同修复的一体化支架,以弥补了单一支架的部分缺陷。目的:以羟基丁酸与羟基辛酸共聚物为基础材料,羟基磷灰石等为复合材料研制一体化骨软骨组织工程支架,测试该支架的物理特性和细胞黏附性。方法:采用溶剂浇铸/颗粒沥滤法,以支架孔径、孔隙率、力学强度和细胞黏附生长率为检测指标,以羟基丁酸与羟基辛酸共聚物为连续相,通过改变致孔剂NaCl粒径和羟基磷灰石材料配比制备不同形态结构、力学强度和生物学功能的三层一体化骨软骨组织工程支架。结果与结论:致孔剂与支架材料的最佳质量配比分别为软骨层4.5/1,过渡层2.5/1,硬骨层3.5/1。扫描电镜观察显示支架的三层结构明显不同且紧密结合,其软骨层、过渡层、硬骨层的孔径分别为150~250μm,≤60μm,150~450μm;孔隙率检测结果依次为84%,60%,75%;力学强度测定依次为2.93,6.43,4.30MPa;支架对骨髓间充质干细胞无毒性,细胞黏附与生长状态良好。结果表明该一体化骨软骨组织工程支架具有仿生学特性,符合骨软骨组织工程支架的基本条件。     

聚磷酸钙纤维/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及性能表征

背景:目前,以明胶为基体制备的组织工程支架材料存在力学性能低,生物相窖性差缺陷,其降解速率也难以控制.目的:希望研制一种以明胶为基体材料,降解速率可以控制旦具有良好的为学性能和生物相容性能的高空隙率软骨组织工程支架材料. 设计、时间及地点:单一样本观察,实验于:2006-06/2008-06在兰州交通大学工程材料研究所完成.材料:明胶,聚磷酸钙纤维(直径10-20μm),松香(颗粒尺寸为355-450μm),方法:选用自制聚磷酸钙纤维为增强材料,明胶为基体材料.采用溶媒浇铸、粒子滤取技术,制备出聚磷酸钙纤维/明胶组织工程支架复合材料. 主要观察指标:测试该支架复合材料的微观结构、物理性能、力学性能和降解特性.结果:①微观结构:该支架复合材料具有三维、连通、微孔结构,孔隙分布较均匀.②物理力学性能:聚磷酸钙纤维,明胶支架复合材料密度的实验值和计算值基本相吻合;孔隙率的实验值均在60%-80%,基本满足组织工程支架复合材料的空隙率要求.压缩模量随交联剂质量浓度的增加而增大.③降解性能:在0-2周内,支架复合材料的降解速率较大,2周以后,降解速率趋于平缓,随交联剂质量浓度的增大而减小,降解液的pH值基本保持在5-7之间.结论:聚磷酸钙纤维/明胶复合材料的物理力学性能和降解性能基本满足软骨组织工程支架材料的要求,该复合材料有希望成为软骨组织工程支架材料之一.     

多孔型丝素蛋白/羟基磷灰石复合骨髓间充质干细胞修复兔半月板无血运区软骨损伤

背景:随着组织工程的兴起,半月板无血运区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的要求,有一定的局限性。目的:观察丝素蛋白/羟基磷灰石复合骨髓间充质干细胞修复兔半月板无血运区软骨损伤的效果。方法:体外分离培养兔骨髓间充质干细胞,并定向诱导成纤维软骨细胞,与丝素蛋白/羟基磷灰石复合培养。42只构建半月板无血运区软骨损伤模型成功的大白兔随机抽签法均分为3组,复合材料组植入骨髓间充质干细胞-丝素蛋白/羟基磷灰石复合物;单纯材料组植入丝素蛋白/羟基磷灰石;对照组不行任何干预。结果与结论:复合材料组大体观察损伤被修复组织填充,8~12周效果逐渐改善,与正常半月板组织相似,优于其他两组;组织学检查显示8周时出现软骨囊和排列紊乱的胶原纤维,12周时完全修复了半月板损伤区,表现为纤维软骨样组织愈合;单纯材料组部分修复了半月板损伤区,呈瘢痕愈合,对照组未见软骨修复。MRI检查显示复合材料组修复效果较好;说明丝素蛋白/羟基磷灰石复合骨髓间充质干细胞可有效地修复半月板无血运区缺损。丝素蛋白/羟基磷灰石材料作为半月板软骨组织工程支架材料的良好生物相容性。     

In vivo cartilage repair using adipose‐derived stem cell‐loaded decellularized cartilage ECM scaffolds

We have previously reported a natural, human cartilage ECM (extracellular matrix)‐derived three‐dimensional (3D) porous acellular scaffold for in vivo cartilage tissue engineering in nude mice. However, the in vivo repair effects of this scaffold are still unknown. The aim of this study was to further explore the feasibility of application of cell‐loaded scaffolds, using autologous adipose‐derived stem cells (ADSCs), for cartilage defect repair in rabbits. A defect 4 mm in diameter was created on the patellar groove of the femur in both knees, and was repaired with the chondrogenically induced ADSC–scaffold constructs (group A) or the scaffold alone (group B); defects without treatment were used as controls (group C). The results showed that in group A all defects were fully filled with repair tissue and at 6 months post‐surgery most of the repair site was filled with hyaline cartilage. In contrast, in group B all defects were partially filled with repair tissue, but only half of the repair tissue was hyaline cartilage. Defects were only filled with fibrotic tissue in group C. Indeed, histological grading score analysis revealed that an average score in group A was higher than in groups B and C. GAG and type II collagen content and biomechanical property detection showed that the group A levels approached those of normal cartilage. In conclusion, ADSC‐loaded cartilage ECM scaffolds induced cartilage repair tissue comparable to native cartilage in terms of mechanical properties and biochemical components. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

结合转化生长因子β1的肝素化胶原／壳聚糖支架复合脂肪干细胞修复兔关节软骨缺损料

背景：通过制备肝素化胶原,壳聚糖支架来提高与转化生长因子β1的结合率,将脂肪干细胞种植于该支架材料上后直接种植于体内,可避免体外诱导过程,缩短组织工程构建的时间。 目的：探索结合有转化生长因子β1的肝索化胶原／壳聚糖支架与脂肪干细胞复合修复兔软骨缺损的可行性。 设计、时间及地点：软骨组织工程体外和体内实验相结合的研究,于2007—09／2008—07在南京大学生命科学院和解放军南京军区南京总医院动物试验中心完成。 材料：分离培养兔脂肪间充质干细胞,行体外扩增培养至第3代,达到一定数量后接种于结合有转化生长因子β1的肝素化胶原,壳聚糖支架上得到细胞支架复合物。 方法：取30只新西兰大白兔制备兔膝全层软骨缺损模型。随机选取一侧植入细胞支架复合物（实验组）,其中15只另一侧植入结合有转化生长因子β1的肝素化胶原／壳聚糖支架（单纯支架组）,余15只另一侧不做任何处理,作为空白对照。 主要观察指标：于12周取材,从大体和组织学方面观察软骨修复情况。 结果：实验组缺损区大部分被修复,缺损区被软骨组织充填,组织学检查提示形成典型的透明样软骨结构。而单纯支架组多不完全充填,其本为纤维组织状物覆盖,组织学检查未见明显软骨修复。空白对照组无明显修复。 结论：结合有转化生长因子β1的肝素化胶原／壳聚糖支架与脂肪干细胞复合能较好修复软骨缺损。     

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.     

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

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.