聚左旋乳酸多孔支架材料复合人脐带间充质干细胞的异位成骨

背景:聚左旋乳酸材料有良好的支撑作用,具有三维模板作用,为细胞黏附、增殖和分化提供场所。目的:以人脐带间充质干细胞作为种子细胞、多孔聚左旋乳酸作为支架材料构建组织工程化骨异位成骨的可行性及效果。方法:制备聚左旋乳酸多孔支架材料。用酶消化法分离培养人脐带间充质干细胞,传代培养、鉴定及诱导成骨,ALP染色检测骨向分化。将人脐带间充质干细胞与聚左旋乳酸材料复合培养,MTT及扫描电镜检测细胞增殖和细胞材料复合情况,应用矿化诱导7d的细胞材料复合物植入兔大腿肌袋模型观察组织工程骨的异位成骨能力。4周后应用组织学观察新骨的形成情况。结果与结论:与聚左旋乳酸多孔支架材料复合的人脐带间充质干细胞生长良好,细胞增殖未受影响,扫描电镜示细胞在支架材料上吸附、生长良好。体外对人脐带间充质干细胞骨向诱导后ALP染色阳性。矿化诱导的人脐带间充质干细胞复合聚左旋乳酸材料植入动物4周时,形成明显的块状组织,质地坚硬。组织学检查见新形成的组织有成骨细胞及其周围有血管长入。提示聚左旋乳酸多孔材料对种子细胞人脐带间充质干细胞的增殖无影响;人脐带间充质干细胞细胞与聚左旋乳酸多孔材料复合体可在异位形成骨组织。     

聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维三维多孔支架复合骨髓间充质干细胞修复兔骨缺损

背景：骨髓间充质干细胞具有向多种间质细胞谱系分化的能力,且支架材料的性能对骨缺损的修复有重要影响。目的：观察聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维三维多孔支架复合骨髓间充质干细胞治疗骨缺损。方法：对骨缺损模型兔分别采用空白植入、髂后上棘自体松质骨移植、聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维多孔支架移植和复合了骨髓间充质干细胞的聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维多孔支架移植修复缺损部位。结果与结论：至移植12周,移植复合了骨髓间充质干细胞的聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维多孔支架的实验兔的缺损处有骨组织生成,支架材料降解,已完成缺损修复,其修复情况接近松质骨组;髂后上棘自体松质骨移植的实验兔的缺损修复完好,新形成的骨组织较规则;只植入聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维多孔支架的实验兔有少量骨组织形成,材料部分降解;空白植入的实验兔缺损处无新生骨组织生成,主要由纤维结缔组织填充。说明新型的生物支架材料聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维三维多孔支架与来源于新西兰大白兔的骨髓间充质干细胞复合培养后,植入同种异体兔股骨髁缺损处,使骨缺损的修复速度加快,表现为较好的体内诱导成骨的作用。     

成骨诱导人脐带间充质干细胞复合nHA/PA66支架异位成骨作用的实验研究

[目的]探讨了成骨诱导人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)复合nHA/PA66支架材料在裸鼠体内异位成骨的情况,为进一步骨缺损动物实验提供理论依据.[方法]将成骨诱导人脐带间充质干细胞接种nHA/PA66支架材料复合培养;分别将成骨诱导后hUCMSCs悬液、单纯nHA/PA66支架材料、成骨诱导hUCMSCs与nHA/PA66支架复合体植入裸鼠背部肌袋内,观察其异位体内成骨情况.术后取材观察HE染色及骨钙素蛋白免疫组织化学染色表达情况并扫描电镜观察其成骨能力.[结果]成骨诱导后hUCMSCs组、单纯nHA/PA66支架材料组在裸鼠背部肌袋中无骨质形成,成骨诱导hUCMSCs与nHA/PA66支架复合体组有骨质形成,同时材料部分降解.[结论]成骨诱导的hUCMSCs与nHA/PA66支架材料复合后制备的生物复合材料在裸鼠体内具有异位成骨能力.     

成骨诱导人脐带间充质干细胞与纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支架材料的生物相容性

背景:纳米羟基磷灰石/聚酰胺66材料有利于成骨细胞的长入和新生骨的形成、且抗弯强度、抗压强度等各项参数与正常骨组织的力学性能相接近,能满足实验动物硬组织修复的要求.目的:分析成骨诱导后人脐带间充质干细胞与纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合支架的生物相容性.方法:体外培养人脐带间充质干细胞,纯化增殖,成骨诱导.取成骨诱导后的第3代人脐带间充质干细胞接种于纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支架材料上,观察细胞的生长、增殖情况及材料细胞毒性.结果与结论:成骨诱导后人脐带间充质干细胞在复合支架上生长分化良好,增殖活性不受材料影响.成骨诱导14 d内,可见碱性磷酸酶活性随着培养时间延长而逐渐增高.MTT法检测细胞无毒性.扫描电镜观察,1 d后可见细胞在支架表面附着生长;7 d后可见细胞在材料上生长良好,材料空隙有大量充填.说明纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支架可作为骨组织工程中人脐带间充质干细胞的细胞载体,具有良好的生物相容性,能满足骨组织工程的需要.     

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。     

脂肪间充质干细胞复合骨诱导性磷酸钙陶瓷支架的异位成骨☆

背景：生物材料的骨诱导现象已经在多种动物实验中被证实。目的：考察磷酸钙陶瓷自身固有的诱导骨生成能力在其作为骨组织工程支架时的表现。方法：取健康家犬10只,在每只的背部肌肉内分别植入骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物、非骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物、骨诱导性磷酸钙陶瓷及非骨诱导性磷酸钙陶瓷,植入后8,12周,取出植入材料及其周围组织进行Micro-CT检测和组织形态学检测,评价成骨情况。结果与结论：组织学观察结果显示,骨诱导性磷酸钙陶瓷组及骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物组均有有异位骨生成,并且骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物组的成骨量显著大于骨诱导性磷酸钙陶瓷组(P<0.05);其余两组均无异位成骨。Micro-CT检测结果与组织形态学检测结果一致。结果表明骨诱导性磷酸钙陶瓷作为骨组织工程支架材料有明显的成骨优势,而脂肪间充质干细胞作为种子细胞对异位成骨有明显的促进作用。     

不同聚乳酸相对分子质量对其构建复合支架材料生物学功能的影响(英文)

背景:聚乳酸/β-磷酸三钙复合材料作为支架,可以增加成骨细胞的增殖,减少排异反应,提高骨愈合,并具有剂量依赖性。目的:检测不同聚左乳酸相对分子质量对于聚左乳酸-β-磷酸三钙复合支架材料功能及其结构的影响。方法:选用相对分子质量为200 000和380 000的聚左乳酸通过冻干法与β-磷酸三钙制备成聚左乳酸-β-磷酸三钙复合支架材料,检测样本的孔隙率和孔隙直径,将乳兔的骨髓间充质干细胞与相对分子质量为200 000和380 000的聚左乳酸构建的支架材料复合培养,并与正常培养的乳兔的骨髓间充质干细胞进行形态学、细胞增殖以及细胞中碱性磷酸酶表达水平的对比观察。结果与结论:电镜结果显示,兔的骨髓间充质干细胞均能在相对分子质量为200 000和380 000聚左乳酸构建的支架材料表面形成很好的黏附。MTT检测显示各组细胞培养1～7 d时细胞增殖差异没有显著性意义(P>0.05),且各组细胞碱性磷酸酶表达水平接近(P>0.05)。说明含有不同相对分子质量的聚左乳酸-β-磷酸三钙复合支架材料对于兔骨髓间充质干细胞的黏附与增殖无影响。     

人脐带间充质干细胞分离培养鉴定及诱导分化实验

目的 建立人脐带间充质干细胞(MSCs)分离培养方法,并进行生物学鉴定及定向诱导分化研究。方法 采用酶消化Wharton胶法体外分离培养人脐带干细胞,通过流式细胞仪分析其表面标记分子,并向成骨、成脂方向诱导分化,钙钴法染色检测ALP,茜素红染色检测矿化结节,油红“O”染色检测脂肪滴,进行干细胞的成骨成脂活性鉴定。结果 分离培养的脐带间充质干细胞CD73,CD90和CD105均表达阳性,阳性率为92.45%,95.45%和96.45%,CD34表达阴性,阳性率仅为1.07%。成骨诱导3周后ALP染色胞质内可见黑色颗粒,4周后可见大量矿化结节。成脂诱导2周后细胞内出现大量脂肪小滴,多数细胞形态变圆,油红“O”染色阳性。结论 脐带来源的间充质干细胞具有成骨、成脂多向分化潜能,为临床干细胞治疗研究的种子细胞来源奠定了基础。     

骨髓间充质干细胞与多种支架材料复合效果的系统评价

背景：目前骨髓间充质干细胞多和不同生物支架材料复合修复骨缺损,但其效果尚缺乏系统性的评价。目的：系统评价骨髓间充质干细胞与不同骨支架生物材料复合修复骨缺损的效果。方法：检索中国期刊全文数据库（CNKI）、中国生物医学数据库（CBM）、维普中文科技期刊数据库（VIP）及万方数据库1990-01/2011-04有关骨髓间充质干细胞与不同骨支架生物材料复合修复骨缺损的文章,同时手检纳入研究的参考文献。对研究结果定性分析,进行生物材料复合种子细胞的全面总结。结果与结论：从选取的有关生物材料复合骨髓间充质干细胞修复骨缺损的实验中,证实了骨髓间充质干细胞可以和多种生物材料,包括明胶海绵、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物多孔材料、羟基磷灰石、磷酸钙、珊瑚、藻酸盐、壳聚糖聚乳酸、硫酸钙、藻酸钙、左旋聚丙交酯、富血小板血浆有效复合,并可以向成骨细胞分化。提示骨髓间充质干细胞可以促进各种支架材料修复骨缺损的新骨成骨能力。     

人脐带间充质干细胞诱导成骨及治疗骨缺损

背景：人脐带间充质干细胞在成骨及组织器官修复方面具有更强的扩增能力及低免疫原性,其成集落生长潜能及成骨时间早于骨髓等其他来源间充质干细胞。目的：观察脐带间充质干细胞诱导成骨及移植治疗骨缺损的临床效果。方法：应用组织块贴壁法提取人脐带间充质干细胞,体外行成骨诱导并通过光镜观察、茜素红染色、碱性磷酸酶染色、Ⅰ型胶原的表达等证实其体外成骨能力;对临床骨缺损病例行人脐带间充质干细胞移植,移植后定期复查骨缺损部骨痂生长状况。结果与结论：体外诱导证实人脐带间充质干细胞具有明确的成骨作用。骨缺损患者在人脐带源间充质干细胞移植后2个月X射线见左股骨髁上骨折部位骨块间隙模糊,骨折外周形成明显的骨痂,骨折断端相连,断端骨折线依然存在;移植后3个月见骨痂间已经形成明显骨性连接。证实脐带间充质干细胞具有体外诱导成骨及体内移植修复骨缺损作用。     

人脐带间充质干细胞向成骨细胞及脂肪细胞分化过程中nm23-H1基因的表达

背景：nm23-h1基因已被证实与多种细胞的增殖、分化、转移密切相关。目的：观察人脐带间充质干细胞在体外向成脂及成骨方向诱导分化的过程中nm23-H1基因的表达变化。方法：采用组织块贴壁法从脐带中分离培养人间充质干细胞,流式细胞术鉴定其表型,之后分别加入成脂肪诱导剂和成骨诱导剂进行体外诱导分化。对照组采用不含诱导因子的培养液进行培养。结果与结论：在成脂诱导过程的第4天,nm23-H1 mRNA的表达上调,至第7天达到最高（P〈0.01）,其后开始逐渐恢复,直至第14天与对照组相比无显著差异（P〉0.05）。而在成骨诱导过程中,nm23-H1 mRNA则一直为低表达状态（P〈0.01）,直至第28天恢复为对照组水平（P〉0.05）。结果显示nm23-H1基因表达在成脂分化前期发生上调,而在成骨分化过程中一直下调。     

5-氮杂胞苷诱导人脐带间充质干细胞向心肌样细胞的分化

背景：5-氮杂胞苷能诱导人脐带间充质干细胞分化为心肌细胞。目的：以5-氮杂胞苷诱导人脐带间充质干细胞分化为心肌细胞。方法：采用贴壁培养法分离、纯化人脐带间充质干细胞,以5-氮杂胞苷诱导第3代人脐带间充质干细胞分化为心肌样细胞。结果与结论：诱导前人脐带间充质干细胞呈典型的梭形;诱导后一二周细胞体积变大,三四周后相邻细胞间胞膜有接触,逐渐相连呈肌管状,细胞胞质内可见细丝样结构。诱导4周后免疫组织化学鉴定人脐带间充质干细胞cTnI表达阳性,未诱导细胞cTnI表达阴性;诱导组Nkx2.5、GATA4mRNA表达水平较未诱导组显著增加（P〈0.05）。提示5-氮杂胞苷可能通过调控GATA4、Nkx2.5基因的表达促进人脐带间充质干细胞分化为心肌样细胞,并促进其成熟。     

Signalling strategies for osteogenic differentiation of human umbilical cord mesenchymal stromal cells for 3D bone tissue engineering

Human umbilical cord mesenchymal stromal cells (hUCMSCs) have recently shown the capacity to differentiate into multiple cell lineages in all three embryonic germ layers. The osteogenic differentiation of hUCMSCs in monolayer culture has been reported, while the differentiation in three‐dimensional biomaterials has not yet been reported for tissue‐engineering applications. Thus, the aim of this study was to evaluate the feasibility of using hUCMSCs for bone tissue engineering. hUCMSCs were cultured in poly(L ‐lactic acid) (PLLA) scaffolds in osteogenic medium (OM) for 3 weeks, after which the scaffolds were exposed to several different media, including the OM, a mineralization medium (MM) and the MM with either 10 or 100 ng/ml insulin‐like growth factor (IGF)‐1. The osteogenic differentiation was confirmed by the up‐regulation of Runx2 and OCN, calcium quantification and bone histology. Switching from the OM to the MM promoted collagen synthesis and calcium content per cell, while continuing in the OM retained more cells in the constructs and promoted higher osteogenic gene expression. The addition of IGF‐1 into the MM had no effect on cell proliferation, differentiation and matrix synthesis. In conclusion, hUCMSCs show significant potential for bone tissue engineering and culturing in the OM throughout the entire period is beneficial for osteogenic differentiation of these cells. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

血小板裂解液对人脐带间充质干细胞体外成骨分化的影响

背景：血小板裂解液是浓缩后血小板的裂解产物,含有多种活性成分。有研究表明这些活性成分可促进间充质干细胞的增殖和分化,但血小板裂解液作为一个整体,对间充质干细胞成骨分化的作用尚不明确。目的：分析血小板裂解液对人脐带间充质干细胞成骨诱导分化的干预效应。方法：采用胶原酶消化法分离人脐带间充质干细胞,体外培养扩增,流式细胞仪进行细胞表型鉴定。实验分为以下4组：普通矿化液组,血小板裂解液组,矿化液-血小板裂解液联合诱导组,对照组。加入相应诱导培养基诱导培养2周。结果与结论：分离得到的人脐带间充质干细胞的细胞表型CD34（-）﹑CD45（-）、HLA-DR（-）,CD44（＋）﹑CD105（＋）﹑CD146（＋）。茜素红染色在3个诱导组中皆为阳性,染色效果未见明显差异,而对照组阴性。碱性磷酸酶活性测定显示3个诱导组的碱性磷酸酶活性都明显高于对照组（P〈0.05）,矿化液-血小板裂解液联合诱导组碱性磷酸酶活性明显高于普通矿化液组和血小板裂解液组（P〈0.05）。结果显示在体外条件下,单纯的5%血小板裂解液可以诱导人脐带间充质干细胞向成骨细胞定向分化,且联合应用矿化液时能更有效地诱导人脐带间充质干细胞分化为成骨细胞。