骨髓基质成骨细胞与锻烧骨联合培养的实验研究

目的：探索锻炼骨（calcined bone calcium,CBC)作骨组织工程支架材料的可行性。方法：将CBC分纤维粘连蛋白修饰组和单纯培养液修饰组，分别与骨髓基质成骨细胞（marrow stromal osteoblast,MSO)于体外联合培养，进行扫描电镜观察和碱性磷酸酶活性检测，了解细胞在 材料中的粘附、生长、增殖、分泌及材料与细胞的相互作用情况。结果：经系统处理过的CBC具有类似原骨的三维结构。体外培养12h细胞已贴附于CBC支架，复合培养7d，分布在支架上的细胞迅速分化增殖，分泌细胞外基质和矿化结节。碱性磷酸酶测定7d组的活性显著高于12h组活性（P＜0．01）。两组之间扫描电镜观察和碱性磷酸酶测定均未见明显差异（P＞0．05）。结论：CBC生物相容性好，不需作修饰即能促进成骨细胞的粘附、增殖、分泌活动，是骨组织工程的理想支架材料。     

多孔碳酸钙陶瓷与干细胞源性成骨细胞的相容性

背景:国内外的研究证实普通碳酸钙陶瓷作为骨替代材料时具有细胞支架作用。目的:观察多孔碳酸钙陶瓷与成骨细胞的相容性,及作为骨组织工程支架的可能性。方法:SD大鼠骨髓基质干细胞经矿化诱导培养、扩增并检测证实其已具成骨细胞表型后,分别与多孔碳酸钙陶瓷支架、普通羟基磷灰石陶瓷支架体外复合培养。结果与结论:骨髓基质干细胞经体外诱导形成成骨细胞,钙结节、Ⅰ型胶原和碱性磷酸酶免疫染色结果阳性。多孔碳酸钙陶瓷支架材料与羟基磷灰石陶瓷材料皆有细胞附着生长,但多孔碳酸钙陶瓷支架材料细胞的黏附能力、增殖活力及成骨活性均强于羟基磷灰石陶瓷材料。提示多孔碳酸钙陶瓷支架材料与SD大鼠骨髓基质干细胞源性成骨细胞有良好相容性。     

多孔碳酸钙陶瓷与干细胞源性成骨细胞的相容性

背景：国内外的研究证实普通碳酸钙陶瓷作为骨替代材料时具有细胞支架作用。目的：观察多孔碳酸钙陶瓷与成骨细胞的相容性,及作为骨组织工程支架的可能性。方法：SD大鼠骨髓基质干细胞经矿化诱导培养、扩增并检测证实其已具成骨细胞表型后,分别与多孔碳酸钙陶瓷支架、普通羟基磷灰石陶瓷支架体外复合培养。结果与结论：骨髓基质干细胞经体外诱导形成成骨细胞,钙结节、Ⅰ型胶原和碱性磷酸酶免疫染色结果阳性。多孔碳酸钙陶瓷支架材料与羟基磷灰石陶瓷材料皆有细胞附着生长,但多孔碳酸钙陶瓷支架材料细胞的黏附能力、增殖活力及成骨活性均强于羟基磷灰石陶瓷材料。提示多孔碳酸钙陶瓷支架材料与SD大鼠骨髓基质干细胞源性成骨细胞有良好相容性。     

可注射性纳米材料与兔成骨细胞的生物相容性

目的:将可注射性纳米材料与兔成骨细胞复合构建可注射性组织工程骨,观察其体外实验的生物相容性.方法:取16周龄、体质量约1.5 kg的新西兰大耳白兔双股骨大转子部和胫骨干骺端骨髓4～5 mL,将传至第三代的骨髓基质干细胞以成骨条件培养基定向诱导培养,获取成骨细胞.将成骨细胞与可注射性纳米材料体外复合培养,用噻唑蓝法测定细胞活性,检测碱性磷酸酶(ALP)活性,并行激光共聚焦显微镜及扫描电镜观察.结果:可注射纳米材料组的成骨细胞保持正常的分裂增殖速度.可注射纳米材料组ALP活性值为2.135±0.085,对照组为2.141±0.107,两者差异无统计学意义(P＞0.05).激光共聚焦显微镜及扫描电镜可见,成骨细胞在可注射性纳米材料上可良好地增殖、生长,细胞的活性未受到材料的影响.结论:可注射性纳米人工骨具有良好的细胞相容性,可作为可注射性骨组织工程载体材料.     

应用纳米晶胶原基骨体外构建组织工程骨

目的:应用组织工程技术,建立体外诱导人骨髓间充质干细胞,与纳米晶羟基磷灰石/胶原骨共培养的人工骨模型,探求细胞与纳米晶胶原基骨结合的最佳模式。方法:实验于2005-09/2006-09在江苏大学医学技术学院中心实验室完成。①实验材料:纳米晶胶原基骨材料由清华大学材料系崔福斋等人研制。骨髓取自骨科取髂骨患者(男性,30岁,患者知情同意)。②实验干预:全骨髓法体外培养骨髓间充质干细胞并扩增,应用成骨诱导剂诱导向成骨细胞表型转化。取纳米晶胶原基骨材料经60Co照射灭菌,无水乙醇疏水化,三蒸水洗去乙醇等处理制备支架材料。细胞与支架材料复合培养。③实验分组:骨髓间充质干细胞培养至第3代后分为两组:复合材料后加成骨诱导剂组:骨髓间充质干细胞先与纳米晶胶原基骨复合培养3d后再加入成骨诱导剂;成骨细胞复合材料组:骨髓间充质干细胞在诱导成骨细胞后与纳米晶胶原基骨复合培养。④实验评估:记录第3代骨髓间充质干细胞生长曲线。将诱导后细胞分别进行碱性磷酸酶染色、Von Kossa染色。扫描电镜比较两组复合物经体外孵育2周后,细胞在其中生长情况。结果:①细胞生长情况:倒置显微镜下观察原代培养的骨髓细胞增殖迅速,基本都呈形态均一成纤维样细胞,10～12d左右即可长满,并可稳定传代,传代细胞7～9d即可传代。诱导培养后的细胞呈现典型的成骨细胞形态和生物学特征。构建出骨髓间充质干细胞与骨组织共培养的模型。②体外复合后细胞生长及基质分泌情况:细胞可在纳米晶胶原基骨内表面良好贴壁,复合材料后加成骨诱导剂组,细胞贴附,但成骨细胞少见;成骨细胞复合材料组,细胞数量明显较前者多。复合培养8d,分布于支架材料上的细胞大量增殖、分泌细胞外基质。第14天,大量细胞在材料表面和孔隙中生长。细胞之间广泛存在突起连接,局部有胶原分泌,且可见成骨细胞形成。结论:证实纳米晶胶原基骨适合种子细胞的贴附、生长和增殖,经成骨诱导后的细胞较骨髓间充质干细胞更易与材料贴附、增殖。     

人胚胎骨骨膜来源成骨细胞的分离培养与生物学特性

背景:胚胎骨来源成骨细胞因其低免疫原性和高增殖与成骨活性有可能成为适用于骨组织工程方法异体骨组织缺损修复的种子细胞.冻存复苏后的牛物学特点是台能进行进一步临床应用研究有待证实.目的:建立人胚胎骨骨膜来源成骨细胞的分离培养、保存方法,观察骨膜来源成骨细胞生物学特点.设计、时间及地点:细胞形态学与生物学特性实验研究,于2005-04/2006-05在天津市口腔医院细胞与组织工程实验室完成.材料:细胞来源为5月龄自然流产胎儿,产妇及家属知情同意,无菌条件下取长骨骨膜组织.方法:采用组织块法对成骨细胞进行原代培养,传代培养细胞液氮冻存3～6个月后,选择不同代次细胞复苏培养.主要观察指标:通过形态学、超微结构,细胞增殖曲线,钙结节Von kossa法染色以及细胞内碱性磷酸酶定量检测与钙钴法染色确定其增殖与成骨活性.结果:组织块法培养骨膜来源成骨细胞第6天即可获得原代细胞增殖,传代扩增细胞具有典型成骨细胞形态学和生物学活性.苏木精-伊红染色密集融合的成骨细胞与细胞外基质显示转化为脊样骨组织结构排列.经统计学分析定量榆测成骨细胞碱性磷酸酶活性与细胞密度有线性正相关关系.液氮冷冻保存后复苏培养复层成骨细胞钙钴法碱性磷酸酶染色阳性率在45%以上,超微结构显示为高分化功能活跃成骨细胞.结论:胚胎骨骨膜来源成骨细胞具有良好的增殖与成骨活性.深低温液氮冻存成骨细胞复苏后仍能连续传代增殖并具有良好的成骨代谢活性,能够体外借助细胞外基质形成骨样结构.     

不同类型骨组织工程支架材料的比较研究

目的:探讨本实验室所用的3类材料作为骨组织工程支架材料的可行性,寻找骨组织工程的最佳支架材料。方法:采用生物力学检测仪观察材料的强度;利用扫描电镜观察材料的立体结构;取4周龄兔骨髓,体外分离培养骨髓基质细胞,并加入诱导液,使细胞向成骨细胞分化,将细胞与支架材料共培养1,3,5,7d,通过倒置显微镜及扫描电镜观察细胞在材料表面粘附、伸展及生长情况;将细胞与支架材料复合,并植入裸鼠背部皮下,植入4,8周后取材,行组织学检查,观察新骨形成情况。结果:3类材料均具有细胞复合成骨能力,其中珊瑚、珊瑚转化多孔羟基磷灰石(CHA)具有较为良好的物理性状、多孔性、细胞粘附性,及细胞复合成骨能力,作为支架材料更为优越。结论:珊瑚和珊瑚转化多孔羟基磷灰石(CHA)是骨组织工程比较理想的支架材料,与细胞复合为骨的再造及骨缺损修复开辟了新途径。     

骨髓基质细胞分化状态对腺病毒介导骨形态发生蛋白2表达效应的影响

目的:利用骨形态发生蛋白2腺病毒转染向成骨细胞分化的骨髓基质细胞,在体外观察骨形态发生蛋白2的表达量和反应成骨细胞特性的指标变化。方法:实验于2002-04/12在北京大学第三医院中心实验室进行。6周龄雄性BALB/c小鼠60只用于骨髓基质细胞提取,小鼠骨髓基质细胞分别用Dulbecco改良的Eagle培养基液和骨诱导培养基(含地塞米松10-8mol/L、L-抗坏血酸50mg/L、β-甘油磷酸钠10mmol/LDulbecco改良的Eagle培养基液)培养。①不同量骨形态发生蛋白2腺病毒转染骨髓基质细胞的碱性磷酸酶比活性的比较:取原代培养的骨髓基质细胞,分别加入转染指数25,50,100,200骨形态发生蛋白2腺病毒,以不加骨形态发生蛋白2腺病毒的骨髓基质细胞作为对照。6d后收集细胞,测定碱性磷酸酶活性。②骨髓基质细胞诱导分化后转染骨形态发生蛋白2腺病毒的碱性磷酸酶比活性的比较:实验分5组:骨髓基质细胞组,用Dulbecco改良的Eagle培养基培养9d;骨诱导培养3d组,骨诱导培养3d改用Dulbecco改良的Eagle培养基培养6d;骨诱导培养9d组,骨诱导培养9d;骨诱导培养3d+骨形态发生蛋白2腺病毒组,骨诱导培养3d,加入转染指数50的骨形态发生蛋白2腺病毒作用6d;骨形态发生蛋白2腺病毒组,用Dulbecco改良的Eagle培养基培养3d,加入同量骨形态发生蛋白2腺病毒作用6d。收集细胞,测定碱性磷酸酶比活性。③骨形态发生蛋白2与骨桥蛋白检测:采用免疫组织化学染色与蛋白印迹方法。实验采用拉丁方设计。结果:应用骨诱导培养基或转染骨形态发生蛋白2腺病毒均使细胞碱性磷酸酶比活性明显增加(P<0.05)。①不同量骨形态发生蛋白2腺病毒转染骨髓基质细胞碱性磷酸酶比活性的比较:骨形态发生蛋白2腺病毒(转染指数=50)组碱性磷酸酶比活性显著高于骨髓基质细胞组和骨形态发生蛋白2腺病毒(转染指数=25,100,200)组犤(7658.53±1600.32)比(1932.89±665.30),(4311.53±1108.89),(5360.90±1374.61),划内(2661.86±653.46)nkat/(g·L),P<0.01犦。②骨髓基质细胞诱导分化后转染骨形态发生蛋白2腺病毒的碱性磷酸酶比活性的比较:骨诱导培养3d+骨形态发生蛋白2腺病毒(转染指数=50)组与骨形态发生蛋白2腺病毒(转染指数=50)组差异无显著性(P>0.05),显著高于骨诱导培养3d组和骨诱导培养9d组(P<0.05)。③骨形态发生蛋白2和骨桥蛋白检测结果:骨诱导培养3d+骨形态发生蛋白2腺病毒组两指标表达量均最高。结论:单纯用诱导Dulbecco改良的Eagle培养基以及先诱导培养再加入骨形态发生蛋白2腺病毒均可促进骨髓基质细胞向成骨细胞方向分化,但是骨髓基质细胞用骨诱导培养基作用3d再加入骨形态发生蛋白2腺病毒能分泌表达更多的骨形态发生蛋白2,从而提高了目的基因表达的效应。     

脱细胞基质骨与成骨细胞和血管内皮细胞的生物相容性

目的:采用自行研制的脱细胞基质猪肋骨作为支架材料,复合兔成骨细胞和血管内皮细胞,对其生物相容性、抗原性和细胞毒性进行观察。方法:实验于2003-04/10在四川大学华西医院人类疾病生物治疗教育部重点实验室完成。用物理、化学方法制备脱细胞基质猪肋骨。体外培养兔成骨细胞、血管内皮细胞。而后将试验分成3组进行。①成骨细胞组:将成骨细胞与脱细胞基质骨材料复合。②血管内皮细胞组:血管内皮细胞与脱细胞基质骨材料复合。③成骨细胞 血管内皮细胞组:成骨细胞 血管内皮细胞与脱细胞基质骨材料复合。④对照组:单纯成骨细胞。于培养1,3,5,7d分别用倒置相差显微镜、组织学切片和扫描电镜观察脱细胞基质异种骨的生物相容性、抗原性;用流式细胞仪检测材料对细胞周期和DNA含量的影响,了解材料对细胞有无毒性的影响。结果:①脱细胞基质骨扫描电镜观察:脱细胞基质骨的骨小梁结构完整,骨陷窝空虚,未见细胞成分残留。②各组细胞的生长、分化和增殖情况倒置相差显微镜观察:3组细胞与脱细胞基质骨材料复合培养12h后,细胞在各组材料表面和孔隙内均可黏附和生长。③组织学观察:MASSON染色显示3组细胞在材料表面和孔隙内大量增殖,并分泌细胞外基质。以成骨细胞 血管内皮细胞组材料表面黏附的细胞数量最多。组织学切片染色显示,各组细胞沿材料边缘紧密附着,细胞与材料的组织相容性良好。④各组细胞黏附、生长、增殖和基质分泌情况扫描电镜观察:3组细胞与材料复合培养5d后,细胞紧密黏附在材料表面。成骨细胞呈梭形或多角形,相邻细胞间有突起相互连接。血管内皮细胞呈椭圆形,有角状突起,与材料附着紧密。其中,成骨细胞 血管内皮细胞组材料表面黏附大量细胞,并有较多胶原形成。血管内皮细胞组材料表面胶原形成很少。⑤细胞周期和DNA含量:成骨细胞 血管内皮细胞组1d,3dDNA合成期高于单独细胞组,无异倍体细胞。结论:脱细胞基质骨具有良好的生物相容性、极低的抗原性、无细胞毒性和致瘤性。成骨细胞与血管内皮细胞联合培养细胞在脱细胞基质异种骨中有很强的增殖潜力。     

体外培养骨髓基质细胞向成骨细胞的分化

背景:目前如何有效地诱导骨髓基质细胞向成骨细胞转化,建立稳定的体外培养诱导模式,研究诱导条件的作用机制是骨组织工程研究的重点.目的:建立一种兔骨髓基质细胞向成骨细胞分化的体外培养体系,观察其成骨过程.设计:对比观察.材料:4～8周龄新西兰大白兔,雌雄不拘,用于骨髓基质细胞的原代与传代培养.方法:将兔股骨骨髓基质细胞进行原代培养,待细胞铺满瓶底近80%后,加入2.5 g/L胰蛋白酶消化传代培养.取生长良好的对数期第2代细胞,以1×108 L-1的细胞浓度接种于预置盖玻片的6孔培养板内.细胞分为2组,实验组使用条件诱导培养基(RPMI1640标准培养基加入地塞米松10-8 mol/L,β甘汕磷酸钠10 mmol/L,维生素C 50 μg/L),对照组继续使用标准培养基.两组细胞持续培养(常规两三天换液1次)进行细胞成骨分化观察.主要观察指标:倒置相差显微镜观察细胞生长及形态变化:苏木精-伊红染色、碱性磷酸酶染色、Ⅰ型胶原免疫组织化学染色、钙结节染色及扫描电镜观察骨髓基质细胞形态变化.结果:经诱导培养的细胞,在体外逐渐转化,增殖、分泌细胞外基质、最终形成了矿化基质.苏木精-伊红染色显示实验组传代细胞在接近融合为单层时形态多为梭形,多角形等.胞浆内可见颗粒:碱性磷酸酶染色可见实验组传代细胞染色呈强阳性,阳性率达83.2%,并能大量分泌Ⅰ型胶原:对照组仅有个别细胞染色呈阳性.四环素染色观察实验组骨髓基质细胞形成金黄色钙结节,甚至是骨样组织,与典型成骨细胞的牛物学特性相似.扫描电镜观察实验组培养的传代细胞已接近融合为单层,细胞呈梭形或多角形表现,细胞表面及细胞间可见钙盐结晶沉积.结论:实验所建立的兔骨髓基质细胞体外诱导成骨转化体系,能够培养出生长活跃,增殖迅速,稳定、多量向成骨细胞转化的骨髓基质细胞培养模式,所培养的细胞可作为成骨细胞的一种来源,为构建组织工程化骨提供种子细胞.     

Effect of biomimetic zinc‐containing tricalcium phosphate (Zn–TCP) on the growth and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells

Several studies have shown the effectiveness of zinc‐tricalcium phosphate (Zn–TCP) for bone tissue engineering. In this study, marine calcareous foraminifera possessing uniform pore size distribution were hydrothermally converted to Zn–TCP. The ability of a scaffold to combine effectively with mesenchymal stem cells (MSCs) is a key tissue‐engineering aim. In order to demonstrate the osteogenic ability of MSCs with Zn–TCP, the scaffolds were cultured in an osteogenic induction medium to elicit an osteoblastic response. The physicochemical properties of Zn–TCP were characterized by XRD, FT–IR and ICP–MS. MSCs were aspirated from rat femurs and cultured for 3 days before indirectly placing four samples into each respective well. After culture for 7, 10 and 14 days, osteoblastic differentiation was evaluated using alizarin red S stain, measurement of alkaline phosphatase (ALP) levels, cell numbers and cell viability. XRD and FT–IR patterns both showed the replacement of CO₃^2– with PO₄^3–. Chemical analysis showed zinc incorporation of 5 mol%. Significant increases in cell numbers were observed at 10 and 14 days in the Zn–TCP group, while maintaining high levels of cell viability (> 90%). ALP activity in the Zn–TCP group was statistically higher at 10 days. Alizarin red S staining also showed significantly higher levels of calcium mineralization in Zn–TCP compared with the control groups. This study showed that MSCs in the presence of biomimetically derived Zn–TCP can accelerate their differentiation to osteoblasts and could potentially be useful as a scaffold for bone tissue engineering. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

聚乙丙交酯支架的细胞相容性特点

背景:聚乳酸及其衍生物具有良好的生物相容性、降解产物无毒性、易加工、具备一定强度等优点在骨组织工程中得到越来越广泛的应用。目的:观察骨髓基质干细胞与聚乙丙交酯类支架的细胞相容性及体外贴附情况,为制备负载多种细胞因子的聚乙丙交酯类支架提供研究基础。设计:对比观察。单位:南方医科大学南方医院创伤骨科。材料:实验于2004-09/2005-06在广东省组织构建与检测重点实验室完成。选择健康2月龄雄性新西兰兔1只。实验用主要材料:聚乙丙交酯支架(中山大学高分子研究所),β-磷酸三钙(瑞士AO公司)。方法:抽取新西兰兔骨髓,用全骨髓培养法获取单核细胞,经条件培养液体外诱导、扩增。骨髓基质干细胞以1×109L-1接种于聚乙丙交酯和β-磷酸三钙上,另设不加材料的空白对照组。通过倒置相差显微镜、扫描电镜观察细胞生长及细胞与材料的附着情况。以MTT法、流式细胞仪等手段检测各组细胞增殖和细胞周期变化情况。主要观察指标:①相差显微镜下每日定期观察细胞生长及与材料贴附情况。②培养1,3,6d扫描电镜下观察细胞生长情况。③MTT法检测细胞增殖情况。④采用化学比色法测定碱性磷酸酶活性。⑤流式细胞仪检测2种材料对骨髓基质干细胞的细胞周期、DNA含量及倍体水平的影响,并计算样品细胞的DNA指数。结果:①细胞培养后相差显微镜观察:空白对照组培养7～10d时细胞多呈梭形,未发现接触抑制现象。聚乙丙交酯组细胞开始贴壁时间明显晚于β-磷酸三钙组,随培养时间延长,细胞在材料周围与材料表面密集生长,细胞形态为多角形,两材料组细胞生长状态及细胞形态与空白对照组相似。②细胞培养后扫描电镜观察:空白对照组培养7d的细胞仍为单层并融合成片,但多角形细胞增多,细胞表面存在颗粒状物,细胞间以微丝相连。聚乙丙交酯组培养7d时,细胞数量大为增加,胞体扁平,跨越孔隙表面,形成细胞间连结,细胞连接成片,有大量基质形成。β-磷酸三钙组培养7d时,细胞数量增加,并相互连接,表面呈单层排列,可有细胞外基质形成,细胞长入孔隙内。③细胞增殖情况:随培养时间的延长各组细胞数量都有所增加,但聚乙丙交酯组与空白对照组及与β-磷酸三钙组间差异无显著性意义(P>0.05)。④碱性磷酸酶活性:随细胞培养时间延长,检测到各组细胞的碱性磷酸酶活性均增加,但聚乙丙交酯组与空白对照组及与β-磷酸三钙组间细胞碱性磷酸酶活性差异无显著性意义(P>0.05)。⑤细胞周期情况:两种材料对兔骨髓基质干细胞的细胞周期影响不大,各组细胞皆为正常的二倍体细胞,未见异倍体细胞形成。结论:聚乙丙交酯类支架的细胞相容性较好,并可进一步作为多种细胞因子载体构建缓释型支架用于骨组织工程。     

骨髓基质细胞复合人脱细胞骨的成骨活性

背景:寻找一种既保持支持功能良好又具有一定成骨活性的同种异体骨是治疗骨缺损的重要研究课题。以往曾对比测定脱细胞骨的生物力学性质,发现其与正常大小的新鲜骨质在最大抗压力,压强方面无显著性差异。人脱细胞骨复合骨髓基质细胞后的成骨活性如何,是否能够保持成骨的活性是临床医生非常关心的问题。目的:研究人脱细胞骨复合经诱导的骨髓基质细胞的实验效果,观察细胞的黏附和生长情况,并对其成骨活性进行检测。设计:单一样本实验。单位:哈尔滨医科大学附属第二医院。材料:实验于2003-01/2004-08在哈尔滨医科大学附属第二医院实验中心完成。脱细胞骨(取新鲜尸体髂骨块,自愿捐献)。方法:用过氧化氢和乙醚去除人髂骨块内的结缔组织和细胞成分,消毒后制备人脱细胞骨。取材活体或新鲜尸体的骨髓行骨髓基质细胞培养,细胞纯化后加入β-甘油酸钠,地塞米松和抗坏血酸等向成骨方向诱导,并进行对照培养。通过碱性磷酸酶和骨钙素检测来确定骨髓基质细胞的增殖和分化情况,将诱导的骨髓基质细胞浓缩后复合到制备好的脱细胞骨块内进行培养。8d后通过光镜和电镜等形态学观察以及生化指标检测来确定细胞的成骨活性。主要观察指标:①人骨髓基质细胞/脱细胞骨复合物碱性磷酸酶和骨钙素检测结果。②人骨髓基质细胞/脱细胞骨复合物组织学观察结果。结果:①人髂骨块细胞清除干净,骨基质保存良好。②诱导8d后的骨髓基质细胞碱性磷酸酶和骨钙素含量明显高于对照组[诱导后骨髓基质细胞:(181.54±40.01)nkat/L,(7.2±1.3)μg/L,对照组:无法测到,P<0.05]。③骨髓基质细胞在人脱细胞骨支架内附着紧密,生长良好。结论:人脱细胞骨复合经诱导的骨髓基质细胞在体外具有有效的成骨功能,是一种较为理想的骨组织工程材料。     

膝关节腔内培养骨髓间充质干细胞复合脱钙骨的组织工程软骨

背景：如何更好地以组织工程学方法修复关节软骨缺损并达到良好的远期疗效目前尚无公识。目的：创新性地在膝关节腔内培养兔骨髓间充质干细胞复合同种异体脱钙骨的组织工程软骨。方法：采用全骨髓贴壁筛选法分离培养兔骨髓间充质干细胞,DMEM／F12完全培养基培养,成软骨诱导条件培养基诱导分化。取同种异体兔的髂骨和椎体骨制作成脱钙骨支架,诱导后的骨髓间充质干细胞种植于脱钙骨支架上,培养1d后将细胞支架复合物用筋膜包裹置于兔左膝关节腔内培养,单纯脱钙骨支架筋膜包裹置入右膝关节腔。于培养第4,8,12周分别取材,行大体观察并制成石蜡切片,采用苏木精伊红染色、甲苯胺蓝染色,Ⅱ型胶原免疫组化染色方法进行组织学观察。结果与结论：培养4,8周,细胞一支架组标本Ⅱ型胶原免疫组化的平均吸光度值（A）分别为0．263±0．031,0．340±0．052,单纯支架组标本分别为0．147±0．027,0．165±0．030,两组比较差异有显著性意义（P〈0．05）;培养12周细胞支架组标本Ⅱ型胶原免疫组化A值平均为0．362±0．037,标本类似正常软骨外观,Ⅱ型胶原免疫组化反应呈阳性;而单纯支架组脱钙骨支架降解。培养12周细胞一支架组苏木精一伊红染色结果显示细胞数量多,脱钙骨支架基本被吸收;而甲苯胺蓝染色结果显示有被染成紫红色的异染性基质形成。结果提示兔骨髓间充质干细胞复合同种异体脱钙骨可在兔膝关节腔内培养出组织工程软骨。     

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.     

胶原-纳米羟基磷灰石复合支架的细胞相容性

背景：观察成骨细胞在生物材料上的形态、增殖和分化等项目,可评估生物支架材料的生物相容性。目的：观察复合支架材料纳米羟基磷灰石/胶原对成骨细胞增殖、分化的影响。方法：取新生24h内Wistar大鼠的颅盖骨,采用改良胶原酶消化法进行成骨细胞原代培养,取第3代细胞与纳米羟基磷灰石/胶原支架或普通羟基磷灰石材料体外复合培养。培养3,6,9d后,观察材料周边的细胞形态及支架材料对细胞分化、增殖的影响。结果与结论：纳米羟基磷灰石/胶原材料较普通的羟基磷灰石材料更有利于成骨细胞的黏附、生长、分化、增殖,证实其生物相容性更好,有望成为一种新型的骨组织工程支架材料。     

骨髓基质细胞源性软骨细胞复合聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物修复兔关节软骨缺损

背景:作为软骨组织工程的基质材料在体内降解过快或过慢,影响组织再生及塑形改建,是长期困扰学者们的难题之一.目的:在体外将骨髓基质细胞扩增、诱导为软骨细胞后,探讨以聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物为载体修复兔关节软骨缺损的可行性.设计、时间及地点:同体对比观察实验,于2002-06/2008-06分别在解放军第四军医大学全军骨科研究所及解放军空军总医院中心实验室完成.材料:选取2月龄新西兰兔36只,自双侧股骨转子处抽取骨髓4-6 mL,行原代及传代培养,传代培养时培养液中含骨形态发生蛋白2(100 μg/L),培养瓶底预涂高分子透明质酸诱导为软骨细胞.调整第3代细胞浓度为2.0×10~(10)L~(-1),与聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物共培养24 h,即制成聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物-细胞复合物.方法:在36只兔髌股关节股骨髁部造成直径4mm,深达髓腔的缺损,在右侧36个膝关节植入聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物-细胞复合物,为实验组,左侧18膝植入聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物,为单纯载体组,另18膝造成缺损后作为空白对照.主要观察指标:术后4,8.12,24周取材,行大体及组织学观察,组织学评分.结果:单纯载体组与空白对照组在各时间点大体及组织学表现相似,故一并描述,统称为对照组.24周时实验组缺损内充填白色半透明新生软骨组织,色泽与正常软骨相似,质韧,表面平整,与正常软骨界限消失,表面细胞平行于关节面,深层细胞排列紊乱,有柱状排列的趋势,基质异染广泛,软骨下骨形成及潮线恢复正常,与周围正常软骨连接良好.对照组缺损边缘细胞呈团块状增生,底部为纤维组织.组织学评分经统计学分析,24,12周分别与8,4周时比较差异具有显著性意义(P<0.01),各时间点实验组与对照组比较差异具有显著性意义(P<0.01).结论:用骨形态发生蛋白2和高分子透明质酸成功地在体外将骨髓基质细胞诱导为软骨细胞;聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物在新生软骨形成的同时,逐渐降解吸收,是组织工程修复关节软骨缺损适宜的支架材料.     

State of the art and future directions of scaffold-based bone engineering from a biomaterials perspective

Scaffold-based bone tissue engineering aims to repair/regenerate bone defects. Such a treatment concept involves seeding autologous osteogenic cells throughout a biodegradable scaffold to create a scaffold-cell hybrid that may be called a tissue-engineered construct (TEC). A variety of materials and scaffolding fabrication techniques for bone tissue engineering have been investigated over the past two decades. This review aims to discuss the advances in bone engineering from a scaffold material point of view. In the first part the reader is introduced to the basic principles of bone engineering. The important properties of the biomaterials and the scaffold design in the making of tissue engineered bone constructs are discussed in detail, with special emphasis placed on the new material developments, namely composites made of synthetic polymers and calcium phosphates. Advantages and limitations of these materials are analysed along with various architectural parameters of scaffolds important for bone tissue engineering, e.g. porosity, pore size, interconnectivity and pore-wall microstructures.