生物衍生骨与成骨细胞联合培养体内异位成骨实验研究

目的：探讨生物衍生骨作为组织工程骨支架复合成骨细胞体内植入的成骨作用，了解其用于骨组织工程支架材料的可行性。方法：将经过物理化学方法处理制得的冻干猪脱蛋白型松质骨与胎兔颅骨来源的成骨细胞体外培养10d后，在无菌条件下植入30只成年新西兰兔背部肌肉内（左侧），对照组为同体单纯植入猪脱蛋白型松质骨（右侧）。于8周后取材，行大体观察、X线摄片、脱钙后组织学染色（HE法）及荧光标记检测，观察新骨形成情况。结果：8周后，实验组：X线片有高密度的阴影；大体标本呈红色，质硬；脱钙组织切片示大量的类骨质骨形成并相互连接成骨小梁结构，骨细胞位于陷窝中；荧光标记后在荧光显微镜下，骨小梁呈现淡绿色，类骨质呈黄色。对照组：X线片仅见植入处低密度阻射阴影；组织学检查及荧光标记检测均无类骨形成，在支架的孔洞内有大量的纤维组织长入。结论：猪脱蛋白型松质骨可作为骨组织工程的支架材料，具有良好的应用前景。     

鸵鸟羟基磷灰石陶瓷支架负载骨髓基质细胞异位成骨性能

目的:观察鸵鸟羟基磷灰石陶瓷支架负载骨髓基质细胞后植入裸鼠皮下的成骨性能. 方法:获取兔髂骨松质骨骨髓基质细胞,体外分离、扩增、诱导后接种于鸵鸟羟基磷灰石支架. 支架/细胞复合物植入裸鼠背部皮下,支架单纯植入作为对照. 植入后3, 6 wk取材,通过大体、组织学观察评价成骨活性. 结果:支架/细胞复合物植入后3 wk,以软骨为主的大量未成熟骨在材料表面及孔隙内形成;植入后6 wk,更多的成熟骨形成. 在支架材料和骨组织的邻接区域见成骨细胞及破骨细胞,部分区域有血管和多核巨细胞分布,可见软骨内成骨方式. 结论:支架/细胞复合物显示良好的成骨活性,鸵鸟羟基磷灰石陶瓷可以用于骨组织工程支架材料.     

HIF-1α介导BMSCs复合PLGA修复大鼠颅骨标准骨缺损的研究

目的 构建低氧诱导因子(HIF)-1α介导骨髓间充质干细胞(BMSCs)复合聚乳酸-聚乙醇酸共聚物(PLGA)支架材料血管化组织工程骨,观察其在大鼠颅骨标准骨缺损中的修复效果.方法 将目的基因HIF-1 α转染至BMSCs后,与支架材料PLGA复合,修复SD大鼠颅骨双侧直径5 mm的标准骨缺损(n=18),随机分为3组:实验组植入HIF-1 α-BM-SCs/PLGA复合体(n=6),对照组植入BMSCs/PLGA复合体(n=6),材料组仅植入PLGA支架材料(n=6).术后8周处死大鼠取材,分别行大体观察、X线片检查和HE染色观察缺损区骨形成情况.结果 大体观察、X线片检查和HE染色均显示实验组缺损区新骨形成量明显大于对照组及材料组,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 体内研究表明HIF-1α能够介导BMSCs促进骨组织形成,PLGA是理想的支架材料,用其构建的血管化工程骨能够有效修复骨缺损.     

胎兔骨髓基质细胞与聚β-羟基丁酯(PHB)复合物修复骨缺损的实验研究

目的：研究兔骨髓基质细胞(BMSC)与聚β-羟基丁酯(PHB)复合物在成兔体内培养后成骨情况，选出最理想的人工组织工程骨．方法：将体外培养的骨髓基质细胞种植于PHB支架材料上形成复合物，再植入成兔体内培养，同时用单纯PHB材料植入作对照．分别于4，8wk后照X光片，取材行光镜和扫描电镜观察其成骨情况．结果：PHB与BMSC的复合物在兔体内于4wk后已有骨组织形成，而对照组的缺损无修复迹象．结论：PHB与BMSC的复合物完全可以做成理想的组织工程人工骨修复骨缺损．     

生物降解性骨组织工程支架材料-可吸收性珊瑚羟基磷灰石

目的：比较可吸收性珊瑚羟基磷灰石(BCHA) Interpore 500R、珊瑚羟基磷灰石(CHA) Interpore 500及天然角孔珊瑚(NGC)复合成骨细胞后，在动物体内形成新骨数量和质量上的差异，对它们作为骨组织工程支架材料的优劣做出评价。方法：应用x一射线衍射分析仪对孔径为500μm的Interpore 500R、Interpore 500及NGC的组成成分进行比较，将三种材料制成标准大小的薄片，植入裸鼠体内，测定不同时间点的降解率。同时将生长状态良好的成骨细胞接种于三种支架材料上，体外孵育4～6h后植入裸鼠背部皮下，分别于术后30、60和90天取材，测量其体积变化，并进行组织学观察，利用图像分析系统测定三种残余材料与形成新骨的面积百分比。结果：Interpore 500R的主要化合物成分为90％文石 10％羟基磷灰石(HA)。它具有高孔隙率，孔隙大小分布均匀，孔隙间交通好。Interpore 500R的生物降解率介于Interpore 500和NGC之间，但从组织工程骨形成的数量、质量上来看均高于其他两种。结论：BCHA作为骨组织工程支架材料明显优于CHA和天然珊瑚(NC)，是目前较为理想的骨组织工程支架材料。     

异种脱蛋白松质骨修复兔桡骨缺损的研究

目的:观察自制异种脱蛋白松质骨(XDCB)修复兔桡骨骨缺损的可行性。方法:将自制XDCB植入新西兰兔桡骨大段骨缺损(14mm)模型中,分别于术后4、8、12、16w采用观察大体标本、X线、HE染色评价骨缺损修复效果。结果:X线片可见4w时材料密度较高;8w时材料与宿主骨接触处模糊;12w时材料与宿主骨接触部分区域密度接近宿主骨;16w时材料区密度接近宿主骨。组织切片观察可见XDCB植入后4w有新生软骨形成及未成熟的骨组织,可见软骨细胞、成骨细胞、胶原组织及较多的小血管,并可见多核巨噬细胞;8-16w连续观察可见新骨继续生成,巨噬细胞逐渐减少,但仍存在;XDCB逐渐降解吸收缩小,缺损两端间有新生编织骨生成,部分相互连接融合,部分改建为成熟的板层骨、骨小梁和髓腔结构。结论:自制XDCB有较好的生物相容性和骨传导性,可作为骨移植替代材料载体修复骨缺损。     

骨髓来源成骨细胞复合纳米晶羟基磷灰石胶原构建组织工程骨的实验研究

目的 :探讨纳米材料作为组织工程骨基质材料的可行性。方法 :分离培养兔骨髓间充质干细胞 ,诱导为成骨细胞后作为种子细胞 ,与纳米晶羟基磷灰石胶原材料于体外联合培养 ,复合物植入兔桡骨节段性缺损处 ,通过大体观察、HE染色及X线摄片了解成骨情况。结果 :兔骨髓间充质干细胞在体外可以大量扩增 ,能定向诱导为成骨细胞 ;复合物植入 16周后 ,X线摄片中可见桡骨缺损处连接良好。结论 :纳米晶羟基磷灰石胶原材料是组织工程骨的较好的支架材料。     

珍珠层人工骨复合成骨细胞修复兔桡骨缺损的成骨作用

目的: 观察珍珠层/消旋聚乳酸(N/P)人工骨复合同种异体成骨细胞(OBs)修复兔桡骨节段性骨缺损的成骨能力,研究其作为骨组织工程支架材料的可行性.方法: 手术造成15 mm桡骨缺损模型,将体外培养的同种异体新西兰白兔OBs分别种植到N/P人工骨和消旋聚乳酸(PDLLA)人工骨材料上.以复合OBs的N/P人工骨为实验组,以复合OBs的PDLLA人工骨和未复合OBs的N/P人工骨作对照组,移植修复兔桡骨缺损.分别于植入后4,8,12 wk取材,经大体观察、X线、组织学检测,观察细胞-材料复合物修复兔桡骨节段性骨缺损的效果.结果: 复合OBs的N/P人工骨修复兔桡骨缺损术后8 wk材料中形成大片板层骨,12 wk骨痂桥接缺损,骨皮质连续,部分髓腔再通,珍珠层材料降解成粉末状,新骨周围材料降解明显;复合OBs的PDLLA组术后8 wk时形成部分板层骨,但以类骨质多见,材料已大部分降解,12 wk已完全降解,骨痂与断端界限消失,骨痂呈连续的窄条状修复骨缺损,但骨髓腔轮廓不清,骨痂形成的数量较实验组明显减少;未复合OBs的N/P组12 wk时仅在材料与宿主骨两断端连接部有片状成熟新骨形成,但在材料中央处有少许成骨.N/P人工骨材料亦部分降解成粉末状,但降解速度慢于实验组.结论: 珍珠层人工骨复合OBs能很好地修复兔桡骨临界性骨缺损,是一种良好的骨组织工程支架材料.     

pcDNA3.1-VEGF165转染BMSCs构建组织工程骨修复骨缺损的实验研究

目的：依据组织工程的原则,首先将pcDNA3.1-血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）165质粒转染至骨髓间充质干细胞（bone marrow stromal cells ,BMSCs）,然后将其与纳米羟基磷灰（nano-hydroxyapatite,n-HA) /羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan,CMCS）支架材料复合构建组织工程骨,观察该组织工程骨在兔桡骨骨缺损模型处的成骨能力及降解速度。 方法：采用化学共沉淀法制备纳米羟基磷灰石,以京尼平（Genipin）为交联剂,通过粒子沥滤结合冷冻干燥工艺制备纳米羟基磷灰石/羧甲基壳聚糖复合支架材料。采用扫描电镜观察其微观结构;三点弯曲法测试其力学性能;通过细胞形态分析测试其体外细胞毒性;激光共聚焦显微镜观察其荧光性能。根据设计的引物反转录合成VEGF165,pcDNA片段,构建pcDNA3.1-VEGF165质粒。骨髓间充质干细胞取自兔骨髓,培养、传代,采用电转法将 pcDNA3.1- VEGF165转至 BMSCs 然后与 n-HA/CMCS支架材料复合构建组织工程骨;建立动物模型将其植入兔桡侧,通过大体观察,X射线,HE染色及三点弯曲强度评价其成骨能力及降解速度。 结果：京尼平交联的n-HA/CMCS支架材料微观结构、力学性能与天然松质骨相似,可满足支架材料的要求;与戊二醛做交联剂所得支架相比,本研究所得支架生物毒性更小,更利于细胞的吸附与增殖,并且使用京尼平交联是支架材料具有自发荧光特征;成功构建出 pcDNA3．1-VEGFl65质粒,将其转至 BMSCs,并与n-HA/CMCS 复合构建组织工程骨。大体标本观察表明复合材料植入骨缺损处可见骨缺损处愈合良好,植入材料大部分已转化为自体骨组织仅少许未降解。X射线观察显示实验侧可见明显骨痂生成,骨髓腔形成,骨髓腔基本贯通。HE染色结果表明实验组骨缺损愈合,皮质骨形成,皮质主要由编织骨组成,部分由新生的骨单位构成,髓腔再通。 结论： pcDNA3.1-VEGF165转染BMSCs复合n-HA/CMCS支架材料具有生物相容性好、无毒副作用、促进局部微血管形成、加快骨缺损修复的作用,其降解速度与骨生长速度基本匹配;使用京尼平交联的支架不同于其他骨组织工程支架材料,其具有自发荧光特征。通过激光共聚焦显微镜可以清楚地观察到支架和细胞的界面,细胞的粘附特征,以及支架的微结构和降解时微结构特征变化。综上可知本研究所得复合骨是一种潜在的性能优良的骨修复材料。     

原代人脂肪基质细胞体内成骨能力的检测

目的:检测原代人脂肪基质细胞(human adipose-derived stromal sells,hASCs)的体内成骨能力,为应用其构建组织工程化骨奠定基础。方法:酶消化法分离原代hASCs,细胞经成骨向和成脂肪向诱导后,碱性磷酸酶(al-kaline phosphatase,ALP)染色和茜素红矿化染色检测其成骨向分化的能力,油红O染色检测其成脂肪向分化的能力。体内实验使用12只裸鼠,于其背部一侧皮下植入原代hASCs+支架材料作为实验组,同一裸鼠的另一侧植入单纯支架材料作为对照组。植入4周和8周后取材,制成组织切片,进行HE染色和免疫组织化学染色观察。结果:300 mL脂肪组织中可以获得约6×107个原代hASCs。体外实验证实原代hASCs具有成骨向和成脂肪向分化的潜能。HE染色可见,植入4周和8周后植入物中有类骨组织形成,免疫组织化学染色显示骨钙素、ALP和抗人核抗体呈阳性表达。结论:原代人脂肪基质细胞与支架材料构建的复合物可以在裸鼠体内成骨。     

同种异体脂肪源性间充质干细胞复合β-磷酸三钙支架修复兔桡骨大段骨缺损

 目的  探讨以β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate,β-TCP)陶瓷为支架材料复合兔脂肪源性间充质干细胞(rabbit adipose-derived mesenchymal stem cells,rADSCs)构建组织工程骨修复骨缺损的可行性。方法 将体外培养的rADSCs接种于β-TCP支架上,构建rADSCs/β-TCP骨组织工程复合体,并进行体外培养。将24只新西兰大白兔在双侧桡骨中下段造成2 cm长度的节段性骨缺损模型,随机平均分为3组,A组：空白对照组,不植入任何材料;B组：单β-TCP人工骨对照组;C组：rADSCs/β-TCP复合体实验组。在手术后2周、4周、6周和8周时进行X线检查,然后每组各选2只兔处死后取出标本,对标本进行大体观察以及常规HE染色,光镜下观察骨修复情况,并观察是否发生免疫排斥反应。结果  rADSCs在适当的诱导条件下具有成骨细胞分化潜能,复合β TCP后对其生长分化无影响。X线检查结果发现,A组有稍多的骨组织形成,未见髓腔及正常骨影像学表现;B组虽然骨连接性基本恢复,但骨髓腔尚未完全再通;C组骨连接性完全恢复,骨缺损基本修复,骨髓腔再通。术后4周,C组可观察到骨缺损周围开始形成新生骨,并随着时间的延长新生骨量逐渐增多。术后6周,材料逐渐降解,材料孔隙内有新生骨长入。术后8周,C组材料降解明显,材料孔隙基本消失,髓腔已基本再通;B组部分骨髓腔再通,而A组未发现骨髓腔再通。新生骨组织面积比较,各时间点C组的面积最大,且其差异有统计学意义。组织学检测未见免疫排斥现象。结论  rADSCs在适当的诱导条件下具有成骨细胞分化潜能。ADSCs有望成为理想的修复骨缺损、促进骨折愈合的组织工程骨所需要的种子细胞,为大段骨缺损组织工程的修复提供可行的技术方案,为临床治疗大段骨缺损提供新的方法。     

Tissue-engineering bone from omentum

Tissue engineering of bone is an interesting field of research. Many approaches to bone tissue engineering such as from bone marrow stromal cells in vitro have been reported. Furthermore, a model of vascularized tissue-engineered bone flap has been reported. However, there has been no report of bone tissue engineering using omentum. We present a study of tissue engineering of bone from omentum in a rabbit model. The omentum, which was elevated based on the right gastroepiploic vessels, was wrapped by the periosteum from cranial bone in the abdomen of rabbits. We harvested the omentum thus wrapped 1, 2, 4, 6, 8, 12, or 24 weeks after surgery. Within 1 week after surgery, woven bone was formed and clusters of osteoblasts were observed. At 8 weeks, medullization, including the presence of granulocytes, was confirmed. This technique might prove useful for creating tissue-engineered bone flaps for reconstructive surgery.     

犬牙周膜细胞与骨髓基质细胞组织再生能力比较的实验研究

目的 比较犬骨髓基质细胞(BMSC)和牙周膜细胞(PDLC)体内成骨及成韧带样组织的能力,为牙周组织工程种子细胞的选择提供实验依据. 方法 将体外培养Beagle犬BMSC及PDLC与脱细胞真皮基质(ADM)膜复合后植入裸鼠皮下,以单纯ADM为对照组,分别于术后4周和8周进行标本组织学及免疫组织化学染色分析,比较骨保护素(OPG)和胶原Ⅻ的表达. 结果 复合物植入4周和8周组织学观察显示,BMSC形成骨样组织多于PDLC,面形成韧带样组织少于PDLC.免疫组织化学染色显示,BMSC组的OPG表达量高于PDLC组,但胶原Ⅻ的表达量低于PDLC组. 结论 BMSC体内成骨能力高于PDLC组,但成韧带样组织能力低于PDLC组.     

重组人骨形成蛋白-2和珊瑚复合移植的动物实验研究

目的 :评价重组人骨形成蛋白 - 2 ( rh BMP- 2 ) /珊瑚复合人工骨的骨诱导活性和骨修复能力。　 方法 :rh BMP- 2和珊瑚以一定的方式复合后 ,植入小鼠股部肌袋和兔颅骨标准大小缺损 ,以单纯珊瑚植入作对照。术后不同时间取材 ,通过组织学方法检测其骨诱导活性和骨修复能力。　结果 :复合人工骨植入小鼠肌袋 1周诱导软骨形成 ;3周形成编织骨 ;6周形成含骨髓的板层骨 ,同时珊瑚被部分降解吸收 ;复合人工骨植入兔颅骨缺损后 ,以引导成骨和诱导成骨双重机理完成骨修复过程。术后 12周 ,植入物完全被成熟的骨组织取代 ,其骨修复效果明显优于单纯的珊瑚。　 结论 :此复合人工骨具有骨传导和骨诱导活性 ,骨修复能力较强 ,是一种比较理想的新型生物性植骨材料     

绿色荧光蛋白标记骨髓基质干细胞在恒河猴体内构建组织工程骨的示踪作用

目的 用绿色荧光蛋白(GFP)标记恒河猴骨髓基质干细胞(rBMSC),以示踪其在体内参与组织工程骨形成的情况.方法 用OBI-293A细胞对腺病毒Ad5.CMV-GFP进行扩增,用Ad5.CMV-GFP转染rBMSc,将转染成功的第三代BMSc在转染后48 h消化制成细胞悬液,接种至块状可吸收HA上,体外培养3 d后,将其植入恒河猴(同体移植)背阔肌的肌袋内,以未转染GFP的BMSC用同样的方法接种块状可吸收HA上,作为对照,术后6周取材,4%的中性多聚甲醛固定,塑料包埋,制作骨磨片PI染色在激光共聚焦显微镜下进行观测.结果 转染GFP后,rBMSc仍贴壁生长,呈梭形或多角形,仍分裂增殖,但增殖速度有所降低.48 h可见细胞发出强烈的荧光,呈全细胞分布,计数转染率达80%.在激光共聚焦显微镜下观察骨磨片,可见材料内有发出较强荧光的细胞结构,能同时被PI染液着色.结论 绿色荧光蛋白能有效示踪组织工程骨种子细胞,种人体内的BMSC是组织工程骨骨组织形成的主要细胞来源.     

Experimental Research on Ectopic Osteogenesis of BMP2-derived Peptide P24 Combined with PLGA Copolymers

To experimentally evaluate the ectopic osteogenetic capacity of synthesized BMP2-derived peptide P24 combined with poly lactic-co-glycolic acid (PLGA), Wistar rats were di- vided into two groups: group A, in which BMP2-derived peptide P24/PLGA complex was implanted, and group B which received simple PLGA implant. The complex was respectively implanted into the back muscles of rats. Samples were taken the 1st, 4th, 8th, and the 12th week after the implantation. Their bone formation was detected by X-ray examination, and tissue response was histologically ob- served. Western blotting was used for the detection of the expression of collagen Ⅰ (Col-Ⅰ) and osteopontin (OPN). There was acute inflammation in the tissue around both types of implants at early stage. The cartilage was found around implant areas 4 weeks after the implantation of BMP2-derived peptide p24/PLGA complex, 8 weeks after the implantation, osteoblasts were found, and 12 weeks after the implantation, typical trabecular bone structure was observed. In group B, after 12 weeks, no osteoblasts were found. It is concluded that PLGA is an ideal scaffold material for bone tissue engi- neering. BMP2-derived peptide can start endochondral ossification and is more effective in inducing ectopic osteogenesis.     

组织工程骨膜成骨的构建及血管化超微结构的观察

目的用组织工程方法构建组织工程骨,从超微结构观察成骨过程中成骨细胞、血管再生的变化,探讨小肠黏膜下层作为组织工程骨支架材料促进组织工程骨血管化的优越性。方法应用密度梯度离心法体外分离、培养骨髓基质干细胞,并将成骨诱导骨髓基质干细胞与小肠黏膜下层复合培养2周。未复合细胞的单纯材料作为空白对照。将复合培养细胞与单纯材料分别植入无胸腺裸鼠皮下,扫描和透射电镜观察植入前和植入后4、8、12周成骨细胞、血管生成的变化过程。结果体外复合培养见细胞在材料上生长、分化、增殖良好,细胞分泌大量的细胞外基质,置入体内后成骨良好,形成大量的血管;12周后材料被吸收,与周围组织无明显界限。单纯材料中央部位有大量小血管及血管内皮细胞增生,其周围多为成纤维细胞,无成骨细胞。结论小肠黏膜下层作为以骨髓基质干细胞为种子细胞的支架材料,有利于骨的再生和血管化形成,是一种良好的骨组织工程支架材料。     

诱导的人骨髓间充质干细胞在裸鼠体内生成软骨的实验研究

目的探讨利用组织工程方法,将人骨髓间充质干细胞(MSCs)在体外诱导、培养后,再造软骨组织的可能性。方法从胸外科手术所获得的肋骨骨髓腔中分离得到人MSCs,经无血清培养基诱导培养为软骨细胞,接种于支架材料上,埋植于裸鼠体内,6周后取材进行大体及组织学观察。结果大体观察见裸鼠皮下形成包块,触之有韧性;组织学观察可见有大量软骨细胞成堆形成,但尚有部分未降解的支架材料残留。结论人MSCs在体外经定向诱导后成为软骨细胞,与支架材料复合物可在裸鼠体内形成软骨组织;人MSCs可能成为组织工程软骨的“种子细胞”。     

In vivo chondrogenesis of induced human marrow mesenchymal stem cells in nude mice]

OBJECTIVE: To investigate the feasibility of generating cartilage tissues from human bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs) cultured and induced in vitro using tissue engineering technique. METHODS: Human bone marrow MSCs were isolated from the ribs of patients receiving chest surgeries and induced into cartilage cells in serum culture-free medium. The cells were then seeded on perchloroethylene (PCE) as the scaffold material for the formation of cell-PCE composite, which was implanted under the dorsal skin of nude mice. Specimens of the implants were harvested 6 weeks after implantation and subjected to gross morphological observation and histological examination. RESULTS: Gross observation showed subcutaneous lump with considerable tenacity, and histologically, large amount of cartilage cells in clusters were seen to have evolved, in the presence of some scaffold material failing to be degraded, indicating that cartilage formation from the MSCs occurred approximately 6 weeks after the implantation of the induced MSCs. CONCLUSION: Human MSCs can be induced into chondrocytes in vitro, and the MSC-PCE composite possesses the potential to develop into cartilage in nude mice. Human MSCs can therefore be used as the seed cells to construct tissue-engineered cartilage.