骨组织工程学种子细胞研究进展

骨组织工程是目前组织工程学中最具有前途和临床应用可行性的研究领域之一,种子细胞是组织工程骨构建和应用研究中的首要环节和基本要素,成骨细胞是骨组织工程的种子细胞。近年来对于成骨细胞来源的选择、干细胞向成骨细胞诱导分化的调节以及成骨细胞的体外扩增都进行了深入的研究。本文结合国内外研究成果,对骨组织工程学种子细胞的研究现状进行回顾,并对其研究前景作一展望。     

骨组织工程应用研究进展

各种原因造成的骨组织的缺损一直是临床治疗的难点之一.组织工程是细胞经体外扩增与可降解材料复合、体内构建有活力的组织和器官的新兴技术,骨组织工程作为其重要的一个分支有望首先在临床得到应用,现阶段研究的热点集中于寻找合适的种子细胞、材料和体内构建方式.     

骨膜源性成骨细胞的分离培养及鉴定

目的：寻找理想的骨组织工程种子细胞。方法：取兔骨膜组织，采用酶消化法和组织块培养法获取成骨细胞，体外培养传代，观察细胞的形态、生长特点及成骨特性。结果：培养的骨膜成骨细胞形态多为三角形或梭形，生长增殖迅速，具有成骨能力。结论：白骨膜获得的细胞是成熟的成骨细胞，可以做为骨组织工程中比较理想的种子细胞。     

新型双相陶瓷材料复合成骨细胞构建人工骨及其体内成骨的观察

目的 观察骨髓来源的成骨细胞与新型双相陶瓷材料复合培养后细胞生长状况及其体内异位成骨能力。方法 将来源于兔骨髓的成骨细胞与新法制备的HA/TCP共培养2周,通过相差显微镜、扫描电镜观察体外细胞生长情况;然后将复合物自体异位植入体内,6周后观察体内成骨情况。结果 扫描电镜显示材料表面和孔隙内均有成骨细胞生长,有良好增殖活动性和稳定细胞表型,材料中心区未见细胞生长;植入体内6周后取材见内植物有新骨形成、多位于内植物表面,可见成骨细胞、骨细胞、髓腔样结构、板层样骨基质等正常骨组织结构。结论 新型双相陶瓷支架可用作组织工程骨的细胞外基质材料,骨髓来源的成骨细胞可用作骨组织工程的种子细胞。     

新型双相陶瓷材料复合成骨细胞构建人工骨及其体内成骨的观察

目的 观察骨髓来源的成骨细胞与新型双相陶瓷材料复合培养后细胞生长状况及其体内异位成骨能力。方法 将来源于兔骨髓的成骨细胞与新法制备的HA／TCP共培养2周，通过相差显微镜、扫描电镜观察体外细胞生长情况；然后将复合物自体异位植入体内，6周后观察体内成骨情况。结果 扫描电镜显示材料表面和孔隙内均有成骨细胞生长，有良好增殖活动性和稳定细胞表型，材料中心区未见细胞生长；植入体内6周后取材见内植物有新骨形成、多位于内植物表面，可见成骨细胞、骨细胞、髓腔样结构、板层样骨基质等正常骨组织结构。结论 新型双相陶瓷支架可用作组织工程骨的细胞外基质材料，骨髓来源的成骨细胞可用作骨组织工程的种子细胞。     

小肠粘膜下层复合成骨诱导的骨髓基质干细胞体内成骨的实验研究

目的探讨利用组织工程方法,以小肠粘膜下层为支架材料复合成骨诱导后的骨髓基质干细胞构建骨组织的可行性。方法将取自兔骨髓中的骨髓基质干细胞经成骨诱导液诱导后,与经处理的猪小肠粘膜下层在体外共培养。1周后,将共培养的猪小肠粘膜下层埋置于无胸腺裸鼠皮下。分别在不同时间进行扫描电镜、透射电镜、组织学和免疫组织化学观察。结果体外培养时,见细胞与材料粘附良好,且分泌大量的细胞外基质,细胞分化、增殖活跃。大体观察植入体内的细胞-材料复合物,见颜色变白,组织硬度增加,组织学和电镜观察见有大量骨组织形成。免疫组化示细胞为具有分泌特异性骨钙蛋白的成骨细胞。结论骨髓基质干细胞经成骨诱导为成骨细胞后与小肠粘膜下层共培养,植入裸鼠体内后可形成骨组织,小肠粘膜下层是一种良好的骨组织工程支架材料。     

骨组织工程研究进展

骨组织工程是目前公认的最有可能在临床取得实际效益的研究领域之一。在种子细胞方面，干细胞向成骨细胞的诱导分化、种子细胞的体外大规模扩增等是组织工程骨构建和临床应用的首要环节和基本要素。生物材料研究的热点在于新型仿生化、智能化生物材料的制备和应用。在组织工程骨的构建方面，血管、神经化组织工程骨的同步构建与应用研究是骨组织工程由基础向临床应用的关键性环节。在上述研究的基础上，骨组织工程已得到初步临床应用，在取得较好疗效的同时，又为骨组织工程的基础研究提出了许多新的课题和研究方向。本文从种子细胞、生物材料、组织构建及其临床应用等方面对近年来骨组织工程的研究现状进行综述，并对骨组织工程研究现存的问题进行分析，提出骨组织工程进一步发展的若干策略。     

人骨髓基质细胞接种珊瑚构建组织工程骨

目的：观察体外培养的人骨髓基质细胞与珊瑚复合物植入体内后的成骨能力。方法：穿刺抽吸入髂骨区骨髓基质细胞，体外培养扩增、诱导，将其与珊瑚复合后植入裸鼠体内，以单纯珊瑚作为对照。术后4、8周取材，通过大体、组织学、扫描电镜观察植入物体内成骨情况。结果：术后4周，复合物中有少量新骨形成；术后8周，复合物中出现大量成熟骨组织。而对照组无骨组织形成。结论：人骨髓基质细胞复合珊瑚在无免疫动物体内具有成骨能力，穿刺抽吸的人骨髓基质细胞可作为骨组织工程的种子细胞。     

骨-关节软骨复合组织块构建的实验研究

目的探讨采用组织工程技术构建骨．关节软骨复合组织块的可行性。方法将分离、培养的第2代软骨细胞和成骨细胞分别接种于磷酸三钙支架上，培养2周后通过物理方法将两者连接成一个整体，然后接种于裸鼠皮下。术后8周取材，行组织学观察。结果复合组织块在体内分别形成软骨组织和成骨组织，而且两者界面整合良好。结论以软骨细胞和成骨细胞为种子细胞、以磷酸三钙为支架体外构建的组织工程软骨和骨，可在体内形成组织工程骨．关节软骨复合组织块，有望用于关节软骨缺损的修复。     

复合类新型骨基质材料生物相容性研究

目的 评价一种新型无机—有机复合类骨基质材料(NBM)的生物相容性。方法 应用组织培养技术对NBM体外复合兔成骨细胞培养1—14天，然后进行形态学观察、细胞增殖、细胞蛋白含量与碱性磷酸团(ALP)活性测定；对NBM采用同种兔体内植入观察2、4和8周，通过倒置显微镜、扫描电镜及组织学观察其体内成骨情况。结果 体外培养时NBM对成骨细胞的体外增殖和ALP的表达无明显抑制作用，成骨细胞与材料可良好黏附、增殖，并分泌大量细胞外基质成分；而细胞—材料复合体肌内植入后4周可见大量淋巴细胞和巨噬细胞浸润，8周仍未见新生骨组织生成。结论 NBM材料的体内外生物相容性差异可能与NBM免疫原性有关，体内植入后引起宿主免疫反应，影响体内成骨。无机—有机复合材料引起的移植免疫排斥反应应引起组织工程研究的注意。     

骨组织工程学种子细胞来源研究进展

骨组织工程是目前组织工程学中最具前途和临床应用可行性的研究领域之一.种子细胞是骨组织工程学的基本要素和首要环节.骨组织工程学的种子细胞是成骨细胞,目前研究中的种子细胞主要来源于骨、骨膜、骨髓和骨外组织,其各有优缺点.该文对近年来不同来源的骨组织工程种子细胞的研究状况进行系统回顾,并对研究前景作一展望.     

组织工程骨的研究

目的 综述组织工程骨研究中的种子细胞、支架材料和组织构建的近期进展。方法 广泛查阅近期有关组织工程骨的研究文献，着重在研究和探索人骨髓细胞体外培养、乌贼骨改性和骨组织构建动物实验。结果 人骨髓细胞培养中诱导、分化出成骨细胞；首次将乌贼骨改性为乌贼骨羟基磷灰石；构建出成骨细胞／CHA500R、成骨细胞／乌贼骨羟基磷灰石、成骨细胞／聚羟基丁酸酯等组织工程骨。结论 骨髓来源的成骨细胞和上述支架材料构建的组织工程骨有望在临床上应用。     

3D打印PLA-HA复合材料构建组织工程骨的实验研究

目的探讨并观察3D打印聚乳酸(PLA)-羟基磷灰石(HA)复合支架材料在体内成骨的可行性。方法将骨髓基质细胞与3D打印PLA-HA复合材料进行体外复合培养,通过扫描电镜观察细胞在支架材料上的生长黏附情况。选择成年新西兰大白兔单侧胫骨内侧建立体内生物反应器模型,分离隐动、静脉血管束,并剥离胫骨内侧骨膜,将游离的动静脉血管束完全穿越支架材料内部并固定于胫骨骨膜囊内,此种方法构建的组织工程骨为实验组;单纯将复合骨髓基质细胞的3D打印PLA-HA复合材料回植于胫骨内侧骨膜囊内,此种方法构建的组织工程骨为对照组。术后6周取材,分别采用聚合酶链式反应(PCR)检测骨分化相关基因,并进行显微CT三维重建及骨形态计量分析、HE染色组织学观察。结果骨髓基质细胞能在3D打印PLA-HA复合材料上黏附生长。定量PCR检测成骨分化基因OPN及COLⅠ的表达,结果显示实验组OPN及COLⅠ相对表达量分别为8.0333±0.5820和7.5452±0.5608;对照组OPN及COLⅠ相对表达量分别为5.7248±0.9975和4.0173±0.2654,差异有统计学意义(P0.05)。显微CT扫描显示,实验组新生骨组织体积及骨小梁相对数目较对照组高,且差异有统计学意义(P0.05)。组织学观察可见实验组有新生骨组织形成,部分新生骨组织为编织骨,骨细胞体积大、数量多,呈编织状排列,骨细胞分化成熟;对照组可见部分新生骨样组织形成,骨细胞分化较成熟。结论以骨髓基质细胞为种子细胞,3D打印PLA-HA复合材料为支架,复合隐动、静脉血管束及自体骨膜,在体内能构建出功能相对完善的组织工程骨;3D打印PLA-HA复合材料可作为骨组织工程中支架材料。     

完全脱蛋白骨复合rhBMP2构建人工骨及其体内异位成骨

目的: 探讨异种完全脱蛋白骨复合基因重组骨形态发生蛋白(rhBMP2) 在体外构建人工骨的可行性,并对其体内异位成骨进行评估。方法: 体外将兔骨髓基质细胞进行成骨诱导, 然后接种复合rhBMP2的小牛完全脱蛋白骨, 构建组织工程骨, 植入自体大腿肌袋内, 术后4、8周处死动物分别进行常规组织学检查、碱性磷酸酶活性测定、折弯力学测试, 观测这种组织工程骨在体内的异位成骨作用。结果: 这种方法构建和组织工程骨在体内异位成骨效应显著且抗折能力较强。结论: 异种完全脱蛋白骨复合rhBMP2可作为骨组织工程支架材料, 这种组织工程骨在体内的成骨能力随植入时间的延长而增加。     

骨组织工程关键技术的研究进展

自 1993年Vacanti等利用牛成骨细胞与聚羟基乙酸构建组织工程骨以来 ,骨组织工程便成为组织工程研究领域中活跃的部分。移植组织工程骨 (tissue engineeringbone)具有明显的促进骨缺损修复作用 ,而其中某些关键技术已经取得阶段性成果 ,甚至在个别国家或地区已试用于临床治疗[1]。现将近年来骨组织工程研究中的关键技术研究进展作一综述。1　种子细胞获取种子细胞是组织功能活动的创造者 ,组织修复的执行者。骨组织工程中理想的种子细胞应具备 :取材容易 ,对机体损伤小 ;体外培养时增殖力强、易稳定表达成骨细胞表型 ;植入体内后能耐受机体…     

体外培养成骨细胞的研究进展

随着体外细胞培养技术的发展,人们已经从许多动物的颅骨、骨髓基质、骨膜及骨外组织中成功培养出了具有典型成骨细胞特性的细胞,研究表明培养出的成骨细胞具有良好的生物学特性,在不同环境下可以形成骨组织,联合支架的应用,构建组织工程骨,将其植入体内修复骨缺损.现就成骨细胞的来源、分化调控因子、复合移植及中医药方面的研究进展作一综述.     

骨组织工程研究中的美学考量

目的：分别以珊瑚羟基磷灰石(CHA)、藻酸钙为成骨细胞载体，观察裸鼠体内的构建特定形态和可注射组织工程骨的可行性。方法：取兔髂骨，获取骨髓基质干细胞，经体外扩增培养诱导后，获得骨髓基质成骨细胞，分别与CHA和藻酸盐复合，植入和注射于裸鼠背部皮下，6、8周后进行大体观察、组织学和X线检查，观察软骨和骨的形成。以单纯CHA和藻酸盐植入作为对照。结果：植入CHA／成骨细胞组和注射藻酸盐/成骨细胞复合物组均有骨样组织形成，具备骨髓腔样结构，而对照组无骨形成。结论：CHA和藻酸盐均是较好的骨组织工程支架材料，复合成骨细胞后可构建特定形态和可注射组织工程骨。     

GFP转基因鼠肌卫星细胞系的构建及基因介导成骨分化的实验研究

目的 评价肌卫星细胞(Muscle satellite cells,MSCs)体内外成骨分化的能力,探讨肌卫星细胞作为骨组织工程新的种子细胞的可能性.方法 取新生绿色荧光蛋白转基因小鼠颌面部肌肉,采用酶消化法分离出MSCs,体外原代及传代培养,经腺病毒介导的人骨形成蛋白2(Ad-BMP2)基因转染后,行成骨细胞标志物的活性检测及细胞化学染色,并进行细胞体外矿化及体内成骨的检测.结果 转染后细胞碱性磷酸酶(ALP)组织化学染色呈阳性;骨钙素(OC)免疫细胞化学染色呈阳性且OC活性增强(p＜0.05);21天后见钙结节形成;转染后的细胞与材料复合物植入裸鼠后肢肌肉内,4周后见骨组织形成.结论 体外培养的肌卫星细胞体内外可以成骨分化,可以成为骨组织工程的新的种子细胞.     

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。     

骨组织工程研究中的血管、神经化问题

体内构建组织工程化骨组织是骨组织工程研究的关键环节。目前这方面的研究多停留在小动物(如鼠、兔)体内原位、异位成骨和修复小范围骨缺损的阶段,新生的骨组织从数量、体积上均不能满足临床应用的需要,亦没有组织工程化骨组织成功应用于临床的研究报道。其主要原因在于缺乏对组织工程化骨组织血管、神经重建的研究,而充分的血液供应和完善的神经支配是保证其体内存活的决定性因素。因此如何在构建组织工程化骨组织的同时重建其血液供应和神经支配成为骨组织工程从基础研究向临床应用过渡的关键性问题。 血液供应对新生组织 工程化骨组织的影响 大量的基础实验和临床应用研究证实影响骨组织再生成功与否的决定因素是移植物的再血管化。这是因为:①再血管化为移植骨的新骨生成提供了丰富的氧合营养物质,造就了良好的生长环境,能使成骨细胞得到激活且不断增殖;②再血管化与成骨细胞的相关性还可能与生长因子有关。一些血清中的生长因子及移植骨基质中活化释放的生长物质均可刺激周围的未分化的间充质细胞形成成骨细胞,间接刺激新骨生成;③在骨愈合过程中,矿物质沉积的主要控制因素是血流量,而不是骨膜的生理代谢变化;④一般骨移植要经过骨的爬行替代过