两种构建方法对组织工程骨种子细胞粘附和增殖的影响

目的比较普通的静置接种法和双相接种法在组织工程构建中的差异,探索更佳的体外构建策略.方法采用静置接种法和双相接种法将不同浓度的羊间充质干细胞分别与同种异体冻干脱钙骨基质复合,体外构建组织工程骨,通过相差显微镜、光镜、扫描电镜观察及MTT检测等,了解细胞在材料中的粘附、生长情况.结果两种方法均能使细胞在支架上较好的粘附、铺展、增殖,但单纯静置接种的接种细胞密度超过2×l06/ml时上架细胞数不再增加、上架率低(＜76%);双相接种法用于更高的接种密度,可明显提高细胞的上架率((80%).结论生物蛋白胶辅助的双相接种法可突破普通方法上架率低、即时上架细胞有限的瓶颈,不影响细胞的生长,是一种更佳的组织工程骨体外构建策略.     

双相接种技术构建组织工程骨的异位成骨观察

目的评价双相接种技术体外构建的组织工程骨在体内的成骨潜力和这种体外构建策略的可行性.方法8只山羊抽取自体骨髓体外扩增、定向成骨诱导,再分别采用静置接种法和双相接种法将羊骨髓间充质干细胞(mesenehymal stem cells,MSCs)与脱钙骨基质(demineralized bone matrix,DBM)复合,复合培养5 d;将这两种方法构建的组织工程骨分别植入羊的背部肌袋内,同时植入单纯DBM作为阴性对照;术后2、8周取标本,进行大体观察、组织学染色检查和免疫组织化学检测.结果双相接种技术体外复合MSCs与DBM构建组织工程骨,细胞在支架上体外生长情况优于普通方法,植入山羊肌肉内术后2周观察到异位成骨,并随时间延长成骨量增加,其组织学半定量评分术后2周为(2.46±0.32)、8周为(4.13±0.42),明显优于普通方法的术后2周(1.96±0.21)、8周(3.66±0.37)(P＜0.01).植入后的组织工程骨材料边缘均可检测到BrdU标记阳性的细胞.单纯DBM植入未见成骨表现,亦无BrdU标记阳性的细胞.结论双相接种技术有利于组织工程骨在体内的成骨,是一种值得推广的组织工程骨体外构建技术.     

不同接种密度体外构建组织工程骨的实验观察

目的观察不同接种密度对骨髓间充质干细胞(MSCs)与冻干脱钙骨基质(FDBM)体外构建组织工程骨的影响,以选择适宜的接种密度.方法将不同密度的羊MSCs与同种异体FDBM复合体外构建组织工程骨,通过细胞计数、相差显微镜观察、扫描电镜观察及MTT检测等方法评价细胞在材料中的黏附、生长情况.结果 MSCs在立体网孔结构的FDBM上能较好的黏附、铺展、增殖;接种细胞密度低于2×106/ml时,FDBM上的MSCs附着量随接种细胞密度升高而增加,超过该密度后上架细胞数不再增加,最大上架细胞数为(5.01±0.58) ×104/块(FDBM).结论 FDBM支架上的活细胞数存在一定极限,理想细胞接种密度应该在(1～2)×106/ml.     

双相接种法体外构建组织工程骨

目的观察双相接种法构建组织工程骨的效果.方法取健康志愿者骨髓,密度梯度离心法分离骨髓间充质干细胞并进行体外扩增、诱导分化,然后应用双相接种技术与脱钙骨基质(DBM)复合构建组织工程骨,并与静置接种方法进行比较,计算接种效率、测定碱性磷酸酶活性,并用倒置显微镜、扫描电镜观察.结果与静置接种法相比,双相接种法不仅获得近100%的接种效率,而且在体外培养过程中,组织块中细胞的碱性磷酸酶活性均高于静置接种法,后者在第14天时碱性磷酸酶活性与前者第5天的水平相当.扫描电镜见双相接种法构建的组织块切面较平坦,孔隙较小,细胞包埋在胶原中,而静置接种法构建的组织块可见细胞,细胞外基质较少.结论双相接种法是一种高效的组织工程骨构建方法,有利于提高接种效率和促进组织工程骨的体外成熟.     

复合富血小板血浆的可注射型组织工程骨体外培养观察

目的 以纤维蛋白胶(FG)、富血小板血浆(PRP)及骨髓基质干细胞(BMSCs)构建一种可注射型组织工程骨,体外培养并研究其体外生物学特性及超微结构.方法 从兔髂骨处抽取骨髓体外培养BMSCs并诱导向成骨细胞分化,抽取兔自体动脉血提取PRP,以FG、BMSCs、PRP共同构建可注射型组织工程骨并体外培养.观察其生物学特性如凝胶形成时间,组织学特点、细胞存活情况及其超微结构特征等.结果 构建的可注射型组织工程骨可在短时间内形成凝胶,体外培养1周时其中细胞生长良好,电镜下见纤维蛋白网格结构致密,种子细胞及血小板颗粒分布广泛.结论 以FG、BMSCs、PRP构建可注射型组织工程骨操作简单,其生物活性良好,可塑形性好,种子细胞在其中生长增殖较佳,具有较好的临床实用价值.     

应用凝胶接种技术体外分层构建工程化骨软骨复合组织的初步研究

目的 应用组织工程原理,探索体外构建骨软骨复合组织的关键技术,为移植修复关节骨软骨组织缺损创造条件.方法 采用组织分层构建策略,用兔成骨细胞和羟基磷灰石支架材料,采用凝胶接种技术,体外构建组织工程骨;用兔软骨细胞和聚乳酸/聚磷酸钙纤维支架材料,采用凝胶接种技术,体外构建组织工程软骨;体外培养48 h后,利用界面间凹凸进行压配,并结合蛋白胶粘贴形成工程化骨软骨复合组织;将构建组织移植到裸鼠皮下,以相同大小无细胞复合的支架材料为对照组,术后12周取材进行病理分析.结果 采用凝胶接种技术,在体外可以初步构建组织工程骨和软骨,进而构建工程化骨软骨复合组织;工程化骨软骨复合组织移植到裸鼠皮下,术后12周实验组5例样本在成骨和成软骨区域观察到成骨和成软骨表现,但缺乏正常的钙化层界面结构,而对照组5例未观察到软骨组织形成.结论 采用组织分层构建策略,采用简单的压配技术和新型凝胶接种技术可以在体外初步构建工程化骨软骨复合组织.     

复合PRP的可注射型组织工程骨修复兔桡骨缺损的实验研究

目的以自体富血小板血浆（platelet-rich plasma,PRP）、骨髓基质干细胞（bone marrow stromal cells,BMSCs）和纤维蛋白胶构建可注射型组织工程骨并探讨其修复骨缺损的效果。方法36只新西兰兔分为A、B、C3组,每组12只。A、B组动物术前4h抽取耳背中央动脉血提取PRP。A组于术前1-2个月抽取双髂骨处骨髓并培养出BMSCs,在体外与纤维蛋白胶（FG）及自体PRP构建成可注型组织工程骨,植入自体桡骨1.5cm节段性骨缺损,为实验组。B、C两组分别植入PRP＋FG、FG于同样骨缺损处为对照组。另取4只桡骨同样部位和大小骨缺损旷置作为空白组。术后观察其一般情况并于4、8、12周取材做组织学切片,术后12周取尺桡骨做生物力学测试。分别从组织学观察、生物力学方面评估比较骨缺损的修复情况。结果组织学观察见A、B组各时间点新骨形成均优于C组。生物力学比较：12周时A组桡骨生物力学强度与正常桡骨比较无明显差异（P〉0.05）,但其明显优于B组（P〈0.05）。结论PRP对骨缺损愈合有明显促进作用,复合PRP的可注射型骨修复材料及构建的含种子细胞的组织工程骨均可修复节段性骨缺损,但种子细胞的添加可明显促进新骨成熟度和增强其生物力学性能。     

组织工程骨表面微观形貌和生物矿化的实验研究

目的：用绿色荧光蛋白( GFP)标记结合扫描电镜和X射线能谱分析( SEM/EDS)技术对组织工程骨的表面微观形貌和生物矿化进行观测,以评价脱钙骨( DBM )支架体外构建组织工程骨的生物性能。方法用重组腺病毒介导GFP基因转染兔骨髓间充质干细胞( BMSCs)进行示踪标记,细胞与DBM复合经成骨诱导后,通过倒置荧光显微镜对细胞生长情况进行即时观察,结合SEM/EDS技术,观测组织工程骨的表面微观形貌和生物矿化。结果在倒置荧光显微镜下见细胞在DBM支架上能较好的黏附、重叠生长和增殖,体外培养至14 d 时,细胞内 GFP 有较高水平瞬时表达。SEM见DBM呈疏松多孔结构,孔隙直径为300~600μm,孔隙率达90%。 SEM下观察组织工程骨,见细胞在DBM网孔内表面贴壁生长,分泌基质旺盛,并可见粗糙的生物矿化物覆盖支架。 EDS显示其表面为钙、磷沉积物,其钙磷比( Ca/P)为1．46。结论 DBM体外构建组织工程骨有非常好的生物性能,GFP标记结合SEM/EDS技术可以作为DBM体外构建组织工程骨较好的评价手段。     

转BMP-7基因BMSCs复合nHAC体外培养的实验研究

目的建立能够稳定表达骨形态发生蛋白-7（BMP-7）的骨髓基质干细胞（BMSCs）,并与纳米羟基磷灰石胶原（nHAC）材料复合培养体外构建组织工程骨。方法用慢病毒把人BMP-7基因和增强型绿色荧光蛋白（eGFP）基因导入大鼠BMSCs,用G418筛选获得阳性细胞后接种于nHAC支架体外复合培养。荧光显微镜下观察eGFP表达,判断感染效率;以四唑盐（MTT）实验检测细胞活力;RT-PCR、ELISA检测目的基因表达;碱性磷酸酶（ALP）活性检测成骨能力;扫描电镜观察细胞在支架材料中的黏附、生长状况。结果慢病毒24h对BMSCs的转染率约为90%;MTT实验显示细胞活性较未转染组无明显差异（P〉0.05）;RT-PCR检测到BMP-7表达,在1300bp处出现特异性条带;ELISA检测24hBMP-7蛋白含量为（150.2±18.3）pg/ml;ALP活性以第16天左右最强;扫描电镜见细胞种植nHAC支架后粘附、生长良好。结论 BMP-7可在BMSCs内稳定表达,并诱导其向成骨分化;与nHAC复合培养可构建组织工程骨。     

纤维粘连蛋白对部分脱蛋白骨细胞相容性影响研究

目的研究纤维粘连蛋白（fibronectin,FN）对细胞在部分脱蛋白骨（partially deproteinised bone,PDPB）支架材料上的粘附、增殖的影响,为体内构建组织工程骨提供理论依据．方法（1）用猪椎骨制备部分脱蛋白骨,纤维粘连蛋白修饰部分脱蛋白骨的细胞相容性制成部分脱蛋白生物骨,扫描电镜观察修饰过的部分脱蛋白生物骨表面情况;（2）取5×106／mL浓度脂肪干细胞接种部分脱蛋白骨和部分脱蛋白生物骨片,MTr法检测吸光度,评价纤维粘连蛋白脂肪干细胞在PDPB生长影响．结果（1）猪椎骨制备部分脱蛋白骨孔隙分布均匀,由大量的羟基磷灰石纤维编织而成;部分脱蛋白生物骨表面可见大量颗粒状蛋白结晶．（2）部分脱蛋白骨细胞增殖曲线呈“S”形,部分脱蛋白生物骨细胞增殖曲线失去“s”形,第10天均达到高峰,各分组之间差异有统计学意义（P〈0．001）．结论纤维粘连蛋白能促进细胞在PDPB支架材料上的增殖和粘附,改善部分脱蛋白骨的细胞相容性．     

Biocompatibility Studies on Fibrin Glue Cultured with Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells in Vitro

By culturing bone marrow mesenchymal stem cells of rabbits with fibrin glue in vitro,the biocompatibility of fibrin glue was investigated to study whether this material can be used as scaffolds in bone tissue engineering. After 2-months old New Zealand rabbits had been anesthetized, about 4--6 ml of bone marrow were aspirated from rabbit femoral trochanter. The monocytes suspension was aspirated after bone marrow was centrifuged with lymphocyte separating medium and cultured primarily. Then the cells were divided into two groups: one was cultured with complete medium and the other with induced medium. The cells of the two groups were collected and inoculated to the culture plate containing fibrin glue. In the control group, cells were inoculated without fibrin glue. The implanted cells and materials were observed at different stages under a phase-contrast microscope and scanning electron microscope. MTT and alkaline phosphatase (ALP) were measured. Bone marrow mesenchymal stem cells grew on the surface of fibrin glue and adhered to it gradually. Cells light absorption value (A value) and the ALP content showed no significant difference. Fibrin glue had no inhibitory effect on cell morphology, growth, proliferation and differentiation. It has good biocompatibility and can be used as scaffold materials for bone marrow mesenchvmal stem cells in bone tissue engineering.     

负载TGF-β1微球的壳聚糖-丝素支架复合骨髓间充质干细胞修复兔关节软骨缺损的实验研究

目的研制负载转化生长因子β1（transforming growth factor—β1,TGF—B。）壳聚糖微球的壳聚糖-丝素支架复合骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）体外构建组织工程软骨,观察将其移植修复兔膝关节软骨缺损的效果。方法通过密度梯度离心法及贴壁培养法分离纯化MSCs,以抗兔CD14、CD44等单抗采用流式细胞仪进行MSCs表面抗原鉴定,获得纯化的MSCs。采用乳化交联法获得包裹TGF—B,壳聚糖缓释微球,并将该微球负载在冷冻干燥获得的壳聚糖一丝素支架上。将培养的MSCs种植到支架上,体外构建组织工程软骨,移植到兔关节软骨缺损处。移植空白支架的为实验对照组,移植体外构建的组织工程软骨为实验组。主要观察指标,流式检测的MSCs细胞表面标记情况,微球的形态,支架与细胞共培养后电镜下情况,支架移植后的兔关节修复情况及组织学检查。结果流式检测MSCs第4代及第9代细胞的CD14及CD44表面抗原的表达情况发现两代MSCsCD14表达基本呈阴性,CD44表达呈阳性,符合间充质干细胞的特性。扫描电镜观察所制备的微球基本呈球形,表面光滑,直径约为1μm,大小较均一,分散度好。细胞在壳聚糖-丝素三维支架上生长状态良好,电镜观察,可见支架孔隙内有细胞黏附生长。移植治疗后发现实验组修复明显好于对照组,实验组术后3个月实验组已经有较硬的类软骨组织填充修复,切片显示有软骨细胞规则排列,甲苯胺蓝染色为阳性,而对照组仅为纤维组织修复,切片显示为纤维组织或纤维软骨组织修复,软骨细胞排列紊乱,甲苯胺蓝染色阴性或弱阳性。结论负载TGF—β1壳聚糖微球的壳聚糖-丝素支架复合骨髓间充质干细胞体外复合培养后移植治疗修复兔膝关节软骨缺损,具有较好的疗效。     

Biocompatibility studies on fibrin glue cultured with bone marrow mesenchymal stem cells in vitro

Summary By culturing bone marrow mesenchymal stem cells of rabbits with fibrin gluein vitro, the biocompatibility of fibrin glue was investigated to study whether this material can be used as scaffolds in bone tissue engineering. After 2-months old New Zealand rabbits had been anesthetized, about 4–6 ml of bone marrow were aspirated from rabbit femoral trochanter. The monocytes suspension was aspirated after bone marrow was centrifuged with lymphocyte separating medium and cultured primarily. Then the cells were divided into two groups: one was cultured with complete medium and the other with induced medium. The cells of the two groups were collected and inoculated to the culture plate containing fibrin glue. In the control group, cells were inoculated without fibrin glue. The implanted cells and materials were observed at different stages under a phase-contrast microscope and scanning electron microscope. MTT and alkaline phosphatase (ALP) were measured. Bone marrow mesenchymal stem cells grew on the surface of fibrin glue and adhered to it gradually. Cells light absorption value (A value) and the ALP content showed no significant difference. Fibrin glue had no inhibitory effect on cell morphology, growth, proliferation and differentiation. It has good biocompatibility and can be used as scaffold materials for bone marrow mesenchymal stem cells in bone tissue engineering. FANG Huang, male, born in 1962, Associate Professor     

体外培养的兔骨髓基质细胞在牛松质骨载体上的生长与分化

目的体外培养兔骨髓基质细胞（Marrow Stromal Cells,MSCs）,研究其生物学特性,为骨组织工程应用提供基础。方法抽取新西兰白兔骨髓,进行体外培养并传代,观察细胞生长情况,然后将细胞与牛松质骨（bovine cance Uousbone,BCB）载体复合。通过用倒置显微镜和扫描电镜观察细胞粘附和生长情况,同时测定碱性磷酸酶活性和细胞增殖分化情况。结果骨髓基质细胞在体外培养生长良好,细胞与支架复合后可以在支架表面粘附伸展。结论骨髓基质细胞在体外生长良好,可以作为种子细胞在组织工程中应用。     

间充质干细胞复合同种异体脱钙骨的形态学观察

目的：探讨以间质干细胞（MSC）与同种异体脱钙骨复合培养法构建组织工程化生物衍生骨的可行性。方法：预先制备同种异体脱钙骨，取健康成人骨髓，用单核细胞分离液分离MSC，间充质干细胞基础培养基原代和传代培养。倒置显微镜下观察细胞生物学特性，用FITC标记的抗CD105对第3例细胞进行流式细胞鉴定，并与同种异体脱钙骨复合培养1周后行扫描电镜观察。结果：原代及传代培养的MSC增殖迅速，第3代CD105阳性细胞占64．1％，复合同种异体脱钙骨培养1周后细胞生长状态良好，增殖迅速，在材料表面形成细胞层。结论：未诱导的MSC是骨组织工程适宜的种子细胞，与同种异体脱钙骨复合可作为骨组织工程的载体。     

间充质干细胞复合同种异体脱钙骨的形态学观察

目的探讨以间充质干细胞(MSC)与同种异体脱钙骨复合培养法构建组织工程化生物衍生骨的可行性。方法预先制备同种异体脱钙骨,取健康成人骨髓,用单核细胞分离液分离MSC,间充质干细胞基础培养基原代和传代培养。倒置显微镜下观察细胞生物学特性,用FITC标记的抗CD105对第3代细胞进行流式细胞鉴定,并与同种异体脱钙骨复合培养1周后行扫描电镜观察。结果原代及传代培养的MSC增殖迅速,第3代CD105阳性细胞占64.1%,复合同种异体脱钙骨培养1周后细胞生长状态良好,增殖迅速,在材料表面形成细胞层。结论未诱导的MSC是骨组织工程适宜的种子细胞,与同种异体脱钙骨复合可作为骨组织工程的载体。     

骨髓基质干细胞接种于纤维蛋白凝胶的体外培养

目的：研究经分离培养的免音舱基质子细胞(MSC)接种在可吸收性纤维蛋白凝胶上向成分细胞分化，表型维持的影响。方法：取兔骨髓基质子细胞于含100nl/L胎牛血清的DMEM培养液中培养，并向成管细胞诱导。将细胞与纤维蛋白凝胶复合，通过扫描电镜观察细胞附着情况，共聚焦显微镜观察I型胶原的分泌，组织化学染色检测碱性磷酸酶(ALP)阳性细胞，ALP含量测定。结果：骨髓基质子细胞在可吸收性纤维蛋白凝胶表面附着良好并继续增殖，可分泌I型胶原，这些细胞的ALP染色呈强阳性，细胞碱性磷酸酶含量增高。结论：具有良好的可塑性、低抗原性、好的降解吸收性的纤维蛋白凝胶具有促进骨髓基质细胞表达成管细胞表型、合成细胞外基质的功能，是良好的细胞载体。     

表面修饰对纳米晶胶原基骨细胞相容性的影响

目的:探索纤维蛋白(fibrin,FB)修饰的纳米晶胶原基骨(nanoHydroxyapatite/collagen,nHAC)支架材料上成骨诱导的骨髓间充质干细胞(marrow mesenchymal stem cells,MSCs)黏附、增殖及分化的情况。方法:实验分为两组:实验组,纤维蛋白修饰的纳米晶胶原基骨(FB-nHAC);对照组,单纯的纳米晶胶原基骨(nHAC)。将SD大鼠骨髓间充质干细胞定向诱导为成骨细胞,种植于支架材料上,体外复合培养。通过检测支架材料的细胞黏附率、不同时间点(3,7,10,14 d)支架材料中细胞数、碱性磷酸酶表达量以及扫描电镜观察细胞在支架材料上的生长状况,比较分析不同支架材料与细胞生物相容性差异。结果:大鼠MSCs经诱导培养14 d后,I型胶原免疫荧光染色为阳性;实验组支架材料的细胞黏附率显著高于对照组(P<0.05);且相同时间点实验组支架材料中的细胞数及碱性磷酸酶表达量也明显高于对照组(P<0.05);电镜观察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。结论:表面修饰纤维蛋白后的nHAC支架材料具有更好的细胞黏附、增殖及促成骨分化能力。     

模拟微重力环境促进人间充质干细胞体外高效增殖

目的观察人骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells,hMSCs)在模拟微重力环境中的体外增殖情况.方法在旋转细胞培养系统(rotary cell culture system,RCCS)模拟的微重力环境中,用Cytodex-3微载体技术培养hMSCs,通过相差显微镜、细胞计数、MTT法、CCK-8(cell counting Kit-8)观察检测hMSCs的增殖状况.结果试验组hMSCs较平皿培养组延长指数生长期提高2倍,细胞增殖速度提高近2倍,培养密度增加15.8倍.结论模拟微重力环境能促进hMSCs的体外增殖速度,利于体外规模化扩增组织工程的种子细胞.     

转化生长因子β1基因修饰的间充质干细胞／仿生基质材料的体外复合培养

目的 探讨转化生长因子β1（TGF－β1)基因转染对间充质干细胞（MSCs)增殖分化的影响,评价涂覆多聚赖氨酸（PLYS）的聚DL乳酸（PDLIA）仿生基质材料能否作为关节软骨组织工程学研究的支架材料。方法 将组织工程学与分子生物学有机结合,体外将具有多重生物学效应的TGF－β1基因转入关节软骨组织工程首选种子细胞－－间充质干细胞（MSCs）,并与表面涂覆PLYS的PDLLA可降解三维多孔基质材料体外复合培养。以单纯空载体转染MSCs为对照,通过扫描电镜等方法观察种子细胞的粘附、增殖及分化等情况。结果 基质材料孔隙率为88％,其中孔径为150－200μm的有效孔占80％。所有细胞增能很好地粘附于基质材料上,其中TGF－β1基因修饰的MSCs增殖分化活性明显优于对照组。结论 利用扮子组织工程学原理可使TGF－β1持续高效发挥作用,使提高关节软骨缺损的修复质量和远期疗效成为可能。涂覆PLYS的PDLLA仿生基质材料不仅具有良好的生物相容性和结构相容性,而且具有更好的表面相容性和生物学活性,在一定程度上解决了细胞－－基质材料之间非的界面不相容问题,是关节软骨缺损修复的良好基质材料。