构建组织工程化骨修复材料技术问题与对策

组织工程化骨替代材料是当前骨移植材料研发重点。目前存在一系列技术难题,如单一支架材料性能有缺陷,种子细胞体外筛选、扩增、分化和采用的转基因细胞移植或腺病毒转染局部细胞在局部持续释放细胞因子等技术有安全隐患,移植体植入体内后不能保证细胞活性,移植体成骨不能与正常骨整合等。在研究解决问题过程中,各个环节呈现如下发展趋势:有机和无机的可降解材料复合材料以及添加微量金属元素材料成为支架发展趋势;异体骨髓基质干细胞和胚胎干细胞作为种子细胞研究趋势;血管化研究、骨膜构建、破骨细胞引入等研究逐渐深入;所有问题会随着基因技术、干细胞工程、生物材料学发展逐步得到解决。     

自体骨髓干细胞联合不同支架材料移植治疗四肢长骨骨不连

自体骨髓干细胞(BMSCs)是组织工程中重要的种子细胞.种子细胞与支架材料的黏附是细胞种植的关键,目前尚无大规模临床实验应用骨髓干细胞及不同支架材料移植治疗骨不连.我院子2006年6月至2011年3月以经体外成骨诱导的自体骨髓干细胞为种子细胞,联合不同支架材料移植治疗骨不连,观察骨髓干细胞及不同支架材料移植的治疗效果.     

生物陶瓷作为骨组织工程支架材料的研究进展

组织工程支架材料是组织工程研究的重要内容之一.骨组织工程模拟了自体骨移植的骨形成过程,支架材料、种子细胞、生长因子构成了骨组织工程的三要素.在构建组织工程骨的过程中,自体骨髓基质干细胞作为骨种子细胞,支架材料提供细胞外基质和机械支持,生长因子能诱导骨髓基质干细胞向成骨方向发展.     

组织工程化骨修复胸壁缺损的实验研究

目的　探索利用组织工程化骨修复胸壁缺损的可行性。方法　实验借助组织工程的基本原理和方法 ,利用猪骨脱细胞基质作为可降解支架材料 ,同时体外扩增自体骨髓间质干细胞作为种子细胞 ,体外构建组织工程化骨组织修复实验用北格犬双侧胸壁各 5cm× 5cm缺损 ,同时在构建的组织工程化骨组织中设计“辅助灌流系统” ,定时注入DMEM培养液、BMP等细胞因子和自体骨髓间质干细胞 ,即保证组织工程化骨中细胞早期营养 ,又维持了局部成骨微环境 ,并同时保证了种子细胞来源。结果　 5只实验动物胸廓未见反常呼吸 ,病理切片证明局部骨组织形成 ;单纯材料对照组可降解支架材料基本吸收 ,伴纤维组织形成。结论　组织工程化骨具有良好的生物相容性 ,并具有一定的强度 ,可防止反常呼吸 ,是一种理想的胸壁缺损修复材料     

组织工程化骨膜的构建及其在体外的成骨活性检测

[目的]利用兔骨髓间充质干细胞与猪小肠粘膜下层复合构建组织工程骨膜,体外观察其生物学特性并检测成骨活性,为将来体内移植提供实验依据。[方法]以猪小肠粘膜下层基质作为支架材料,与新西兰大白兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)或体外成骨诱导培养后的BMSCs,采用沉淀法复合构建两种组织工程化骨膜(M2及M1),用MTT法检测种子细胞在支架材料上的生长情况;扫描电镜(SEM)观察种子细胞在支架材料上的生长、粘附状态;通过ELISA检测碱性磷酸酶活性和骨钙素分泌水平。[结果]种子细胞在SIS上生长良好,M2及M1在含有成骨诱导剂的培养基中培养可分泌一定量骨钙素(11 d达峰值),并表达碱性磷酸酶活性(7 d达峰值)。而且,Ml所分泌骨钙素的量与碱性磷酸酶活性高于M2,差异有统计学意义(P<0.05)。[结论]利用兔骨髓间充质干细胞与猪小肠粘膜下层复合构建组织工程化骨膜能够保持较稳定的生物活性,种子细胞能良好地在支架上附着、生长增殖,并稳定地分泌一定量的骨钙素和碱性磷酸酶,在体外表达较强的成骨活性。     

间充质干细胞移植治疗骨不连研究现状

骨不连是骨折术后最常见的并发症之一,干扰骨折修复的物理致病因素目前已通过更坚强内固定、手术技术的革新等方式得以纠正,松质骨移植是目前最安全有效的治疗方案,但无论哪种方法都有其局限性。基于干细胞移植的人体组织工程技术为临床医生治疗骨不连开辟了新的思路。胚胎干细胞、成人干细胞、成人成骨细胞均可作为移植的材料。人间充质干细胞(MSC)是成人多能干细胞,因其广泛存在于人体组织中,在体外可迅速增殖以及潜在的成骨潜力成为移植的重要选择。干细胞可通过全身静脉注射、骨不连局部注射、联合生物支架材料、转基因MSC移植等方式进行移植治疗骨不连。尽管目前这些方法大多停留在动物实验阶段少有人体试验的进行,但其在骨不连治疗方面具有巨大的发展潜力。     

细胞复合β-磷酸三钙生物陶瓷修复软骨缺损的实验研究

[目的]通过将骨髓间充质干细胞（MCSc）诱导的具有软骨细胞、成骨细胞表型的细胞接种到三维多孔β-磷酸三钙（β-TCP）生物陶瓷支架材料上，体外构建骨软骨复合体，探讨以β-TCP为载体建造组织工程化软骨修复骨软骨缺损的可行性。[方法]将β-TCP多孔陶瓷加工成圆柱状，并将其作为构建人工软骨的细胞支架。在支架材料上分别接种从犬骨髓干细胞培养成的具有软骨细胞、成骨细胞表型的细胞，将细胞-支架复合体共同培养1周后，移植到犬关节软骨缺损处。植入后12、16周末取材，进行大体观察、组织学及组织化学等观察。[结果]复合体体内移植后，在犬关节软骨缺损处有新生软骨形成，形成的软骨基本保持了支架材料原有形态。[结论]β-TCP多孔陶瓷可作为支架材料，复合细胞后具有修复软骨缺损的作用。     

干细胞标记技术在骨组织研究中的应用

近年来,干细胞移植在心血管系统、中枢神经系统和骨骼肌肉系统疾病治疗等研究领域中取得了显著进展。作为一种具有自我更新能力和多向分化潜能的特殊细胞,干细胞是骨组织工程中种子细胞的重要来源。移植干细胞可促进移植部位骨损伤修复及骨组织再生。干细胞标记及示踪技术是研究外源性干细胞迁移过程、组织定位及转归情况的一种重要方法。该文对近年来应用于骨组织研究中的干细胞标记方法作一综述。     

颊脂垫干细胞在骨组织工程中的研究进展

研究发现颊脂垫中存在具有成骨分化能力的干细胞,可作为骨组织工程的种子细胞诱导新生骨形成。颊脂垫包含两种组分,成熟脂肪组织和基质血管组分,可分别获取去分化脂肪细胞和脂肪间充质干细胞,这两种颊脂垫来源的细胞都具有成骨分化能力。本文对颊脂垫来源的干细胞从成骨能力的发现、与其他干细胞的对比、影响成骨的因素、支架作用,以及临床试验的开展进行综述,总结颊脂垫干细胞的研究应用进展,为骨组织工程种子细胞来源提供参考。     

应用荧光蛋白示踪组织工程骨体外构建的实验研究

目的应用荧光蛋白标记技术对组织工程骨体外构建过程进行细胞示踪。方法采用逆转录病毒pLEGFP-N1对种子细胞进行荧光蛋白标记,以羟基磷灰石为支架材料,体外构建细胞-材料复合体,测定细胞的粘附率。通过倒置荧光显微镜,定期观察种子细胞在支架材料内的分布。结果逆转录病毒载体pLEGFP-N1成功标记人骨髓基质干细胞(BMSCs),并对组织工程骨的体外构建和4周的体外培养进行了良好示踪;标记细胞的粘附率为(90.3±2.1)%,无标记处理细胞的粘附率为(92.0±1.5)%,两组数据差异无显著性意义(P=0.236)。结论采用逆转录病毒介导方式对种子细胞进行荧光蛋白标记后,细胞在材料内仍维持较高的粘附能力,这有利于对体外构建和长期培养组织工程骨时进行种子细胞示踪。