分层复合骨-软骨支架的制备及生物相容性初步研究

目的 制备分层复合骨-软骨支架及研究其生物相容性.方法 首先制备纳米羟基磷灰石(nano-HAP)/Ⅰ型胶原复合材料,以nano-HAP/Ⅰ型胶原/聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为骨部分支架,透明质酸钠/PLGA为软骨部分支架,分层复合构建骨-软骨支架,透射电镜、红外光谱、X射线衍射分析nano-HAP/Ⅰ型胶原复合材料颗粒粒径大小、化学组成及结晶度,扫描电镜观察支架微观形貌,并通过大鼠骨髓基质干细胞-支架复合培养、噻唑蓝法检测支架的生物相容性及细胞毒性.结论 分层复合骨-软骨支架具有良好的微观结构,无细胞毒性,细胞与支架生物相容性良好,适合作为骨-软骨支架.     

BG/PHBV复合多孔支架材料与成骨细胞体外复合培养

目的用生物活性玻璃BG/聚羟基烷酸酯PHBV复合多孔支架材料与骨髓基质细胞来源的成骨细胞体外复合培养了解其生物相容性,为骨组织工程支架材料选择提供依据。方法:将体外培养的兔骨髓基质细胞诱导分化的成骨细胞,与BG/PHBV复合多孔支架材料体外复合培养,对复合体进行形态学、扫描电镜、细胞增长能力的测定,评价细胞与材料的相容性。结果:骨髓基质细胞有较强的向成骨细胞分化和繁殖能力成骨细胞与BG/PHBV复合多孔支架材料体外复合培养8d,分布于支架材料的成骨细胞迅速分化增殖,分泌细胞外基质并形成钙结节。结论:骨髓基质细胞是骨组织种子细胞的良好来源BG/PHBV复合多孔支架材料与成骨细胞具有良好的生物相容性,是构建组织工程骨的一种理想支架材料。     

新型组织工程化人工骨的体外初步构建

目的 应用组织工程学技术，体外初步构建有活性的人工骨。方法 培养，诱导人间充质干细胞向成骨细胞表型转化，制备性能优越的支架材料，将细胞与材料复合构建人工骨，在体外培养一定时间后，扫描电镜观察组织工程化骨的微观结构和消化细胞行碱性磷酸酶染色。结果 L－聚乳酸，聚磷酸钙纤维，I型胶原按一定的方法可构建出新型的骨组织工程复合支架材料，诱导后的间充质干细胞可在材料内良好贴附生长，维持成骨细胞表型。结论 本实验为骨组织工程学的进一步研究与应用提供了新的材料和方法。     

联合应用成骨诱导后骨髓间充质干细胞与PLGA支架材料修复兔桡骨缺损的实验研究

目的研究聚乳酸聚乙醇酸复合物（ Po （ yclactic - co - glycolic acid ）, PLGA ）支架作为组织工程骨支架修复骨缺损的可行性。方法体外培养兔骨髓间充质干细胞（bone marrow stromal cells, BMSCs）,在成骨诱导荆地塞米松等的诱导下,向成骨细胞转化,并使之与修饰后PLGA支架复合,植入兔桡骨缺损模型,作为实验组。对照组a为PLGA材料对照,对照组b为空白对照,通过影像学观察骨缺损的修复情况。结果地塞米松等诱导组细胞形态向类成骨细胞转化,碱性磷酸酶表达明显增高,并表达I型胶原。应用多聚赖氨酸修饰的PLGA与成骨诱导的BMSCs复合植入骨缺损后,与对照组相比影像学显示明显促进骨缺损的愈合。结论适当浓度成骨诱导剂可成功的将免骨髓间充质细胞向成骨细胞诱导,诱导后细胞与PLGA支架联合应用可较好修复兔桡骨缺损。     

联合应用成骨诱导后骨髓间充质干细胞与PLGA支架材料修复免桡骨缺损的实验研究

目的研究聚乳酸聚乙醇酸复合物（ Po （ yclactic - co - glycolic acid ）, PLGA ）支架作为组织工程骨支架修复骨缺损的可行性。方法体外培养兔骨髓间充质干细胞（bone marrow stromal cells, BMSCs）,在成骨诱导荆地塞米松等的诱导下,向成骨细胞转化,并使之与修饰后PLGA支架复合,植入兔桡骨缺损模型,作为实验组。对照组a为PLGA材料对照,对照组b为空白对照,通过影像学观察骨缺损的修复情况。结果地塞米松等诱导组细胞形态向类成骨细胞转化,碱性磷酸酶表达明显增高,并表达I型胶原。应用多聚赖氨酸修饰的PLGA与成骨诱导的BMSCs复合植入骨缺损后,与对照组相比影像学显示明显促进骨缺损的愈合。结论适当浓度成骨诱导剂可成功的将免骨髓间充质细胞向成骨细胞诱导,诱导后细胞与PLGA支架联合应用可较好修复兔桡骨缺损。     

RCCS中犬成骨细胞-nBGC复合物联合培养的实验研究

目的探讨联合应用成骨细胞、活性玻璃/胶原纳米复合材料(nBGC)和旋转式细胞培养系统(RCCS)体外构建组织工程化骨的可行性. 方法采用骨片组织培养法,分离培养犬皮质骨成骨细胞,传代培养至第2代后,利用浸泡接种方法,形成成骨细胞-nBGC支架复合物,然后在RCCS中培养.扫描电镜观察和上清液分析了解nBGC支架上成骨细胞生长、胞外基质沉积和成骨表型维持的情况. 结果成骨细胞吸附于nBGC支架表面,表面可见颗粒状分泌物和丝状胶原纤维,形成三维结构的细胞外基质;上清液生化分析显示,成骨细胞分泌大量Ⅰ型胶原、骨特异性碱性磷酸酶(B-AKP)和骨钙素(OCN),且分别在18、24和30d达分泌高峰. 结论nBGC材料和RCCS可以为成骨细胞提供良好的生物学环境,三者联合应用有望成为构建组织工程骨的理想方法.     

基于脂肪干细胞Ⅰ型胶原凝胶PLGA-β-TCP支架的新型仿生骨组织工程复合体的构建及生物学性能

目的:尝试构建基于脂肪干细胞、Ⅰ型胶原凝胶以及PLGA-β-TCP支架的新型仿生骨组织工程复合体,并对其生物学性能进行研究.方法:取3 mo龄日本大耳白兔皮下脂肪,获得脂肪干细胞,经体外成骨诱导分化鉴定后使用Ⅰ型胶原凝胶将其悬浮并与三维多孔支架PLGA-β-TCP复合,从而构建成脂肪干细胞-Ⅰ型胶原凝胶/PLGA-β-TCP骨组织工程复合体,体外成骨诱导培养2 wk,实验以脂肪干细胞/PLGA-β-TCP材料复合体作为对照.扫描电镜观察复合情况,并对脂肪干细胞的增殖以及成骨诱导分化情况进行检测.结果:Ⅰ型胶原凝胶将rADSCs均匀悬浮于材料孔隙中,碱性磷酸酶活性以及细胞外基质矿化程度检测显示Ⅰ型胶原凝胶能显著促进rAD-SCs的成骨分化.结论:脂肪干细胞-Ⅰ型胶原凝胶/PLGA-B-TCP复合体的构建成功为骨组织工程复合体的设计提供了一条新的思路.     

成骨诱导后骨髓间充质干细胞与A—WMGC支架材料联合培养的实验研究

目的 研究多孔磁性硅灰石/磷灰石玻璃陶瓷载体A-WMGC支架(apatite-wollastonite magnetic glass ceramic,A-WMGC)作为组织工程骨支架的可行性.方法 体外培养兔骨髓间充质干细胞,在成骨诱导剂地塞米松等的诱导下,向成骨细胞转化,并使之与修饰后A-WMGC支架复合,通过倒置相差显微镜和扫描电子显微镜观察细胞贴附情况.结果 地塞米松等诱导组细胞形态向类成骨细胞转化,碱性磷酸酶表达明显增高,并表达Ⅰ型胶原.A-WMGC支架具有合适的微孔结构,材料大孔孔径为300～400μm,且孔道相互贯通,体外复合培养10小时,成骨细胞即开始贴附于支架上,复合培养7天,成骨细胞在支架上分化增殖,分泌细胞外基质.结论 适当浓度成骨诱导剂可成功的将兔BMSCS成骨细胞诱导,修饰后A-WMGC支架是骨组织工程的良好载体.     

新型快速成形的三维多孔支架材料构建组织工程软骨

目的:探讨以骨髓基质细胞(BMSC)为种子细胞,以快速成形的生物相容性材料为支架构建组织工程软骨的可行性.方法:成年兔BMSC在成软骨培养液中诱导培养,使之具有软骨细胞表型后,接种于快速成形的生物相容性三维支架材料聚乳酸/聚羟乙酸共聚物(poly-lactic-co-glycolic acid,PLGA),经体外培养扩增2 wk后植入自体肌袋,术后8 wk取材,进行组织学、甲苯胺蓝染色及II型胶原免疫组织化学观察.结果:成年兔BMSC在体外可诱导为软骨细胞,接种于三维支架材料培养后,扫描电境观察见细胞在支架上可大量扩增;接种细胞的支架植入自体肌袋8 wk,可形成软骨样组织,甲苯胺蓝染色及II型胶原免疫组化染色阳性.结论:具有软骨细胞表型的BMSC接种于快速成形的三维支架材料在体内非关节环境可形成软骨样组织.     

组织工程化骨组织诱导脊柱融合的实验研究

目的：在体外构建一种自体骨组织替代物,回植入体内,以期诱导兔脊柱融合。方法：体外培养兔的骨髓基质干细胞,基因重组工程生产出具有诱骨活性的重组人骨形态发生蛋白-4（recombinant human bone morphogenetic protein-4,rhBMP-4）,采用真空冷冻抽干技术将一定量的rhBMP-4和Ⅰ型胶原结合,构建出一种新的载体,并将一定量的骨髓基质干细胞吸附在载体上。建立兔脊柱关节突融合的动物模型,实验组植入复合rhBMP-4和骨髓基质干细胞的Ⅰ型胶原,对照组只采用Ⅰ型胶原和骨髓基质干细胞,植入兔脊柱的关节突之间来诱导脊柱融合。结果：应用rhBMP-4和Ⅰ型胶原组新骨形成良好,此侧的脊柱融合良好,而对侧无明显的骨组织形成。结论：应用含有骨生长因子、骨前体细胞和胶原载体的复合物是一种较为理想的自体骨组织替代物。     

自制编织型三维支架对体外神经膜细胞生长的影响及体内降解观察

目的:自制聚乙交酯-丙交酯(poly lactide-co-glycolide acid,PLGA)神经组织工程三维支架,观察该支架对体外神经膜细胞生长的影响及其体内降解情况及炎症反应,为后续研究奠定基础.方法:通过熔融、纺丝、拉伸、编织等步骤制作编织型三维PLGA支架,扫描电镜观察内部微管道的排列规律,测量微管道孔径大小.将原代培养的神经膜细胞接种到编织型三维支架上,采用倒置相差显微镜和扫描电镜观察细胞在支架上生长、黏附、增殖和凋亡情况,并与细胞培养皿和胶原海绵培养细胞进行对照.将携带神经膜细胞的三维支架植入大鼠脊柱两侧肌肉中,H-E染色观察支架在体内的降解情况及炎症反应.结果:支架外径为3 mm,微管道直径为100 μm,均匀平行排列.三维支架与细胞培养皿中的神经膜细胞细胞黏附率、增殖率无统计学差异,与胶原海绵培养细胞差异有统计学意义(P<0.05);三维支架与胶原海绵上的细胞凋亡率无统计学差异,二者均低于细胞培养皿培养细胞,差异有统计学意义(P<0.05).三维支架植入体内12周后完全降解,周围无明显炎性细胞浸润.结论:自制编织型三维支架对体外神经膜细胞生长无不良影响,体内能有效降解,具有良好的生物相容性.     

自体骨髓基质细胞立体培养修复关节软骨缺损的实验研究

目的:探讨细胞载体Ⅰ型胶原海绵与骨髓基质细胞的组织相容性及利用自体骨髓基质细胞立体培养构建的组织工程软骨修复关节软骨的效果.方法:在24只4～6月龄新西兰大白兔股骨粗隆、胫骨下端进行骨穿,获取骨髓基质细胞进行体外培养、扩增,三代后获取足够细胞数量,制成108/ml细胞悬液,植入细胞载体Ⅰ型胶原海绵立体培养,2周后移植到直径 3.5 mm 的软骨缺损面上,于1、2、3个月处死动物检查.结果:骨髓基质细胞与细胞载体Ⅰ型胶原海绵有良好的组织相溶性,形成自体组织工程软骨能完成关节软骨缺损修复.第1个月修复组织具备纤维软骨特征,第2个月具备透明软骨特征,第3个月修复组织具备透明软骨的生物学特性.结论:细胞载体Ⅰ型胶原海绵与骨髓基质细胞体外培养形成的组织工程软骨,能完成关节软骨的修复,修复组织为透明软骨.     

人骨形成蛋白9基因修饰的兔骨髓间充质干细胞异位成骨实验研究

目的 探讨人骨形成蛋白9(human bone morphogenetic 9, hBMP-9)基因治疗与骨组织工程技术相结合的可行性.方法 采用阳离子脂质体介导hBMP-9基因转染兔骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs),荧光显微镜观察及流式细胞学检测,碱性磷酸酶(ALP)活性定量测定及Von Kossa's钙结节染色;MSCs与聚乳酸-羟基乙酸(polylactide-co-glycolide, PLGA)支架共培养,荧光显微镜及扫描电镜观察MSCs在PLGA上的黏附、生长情况;将转染与未转染hBMP-9基因的MSCs分别与PLGA支架复合培养,构建组织工程化骨并回植兔肌肉内,组织植入4、8周后进行HE染色观察.结果 流式细胞仪测定质粒转染率为34.15%;转染组MSCs的ALP活性较未转染组明显增高(P<0.01),Von Kossa's钙结节染色比较转染细胞形成的钙结节明显大于未转染组;荧光显微镜及扫描电镜观察见MSCs在PLGA支架上的黏附、生长良好;异位回植术后4、8周组织HE染色见肌肉内有新生骨基质分泌,成骨面积定量分析转染组与对照组相比差异有统计学意义(P<0.05).结论 阳离子脂质体介导的质粒能稳定转染MSCs,BMP-9能刺激MSCs的ALP活性增强,诱导钙结节形成;BMP-9基因转染的MSCs作为一种新型的种子细胞,其与PLGA支架复合用于骨缺损的修复具有较强的可行性.     

人胎盘间充质干细胞复合多孔羟基磷灰石支架的体内异位成骨效果

目的:探讨多孔羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)支架作为人工骨替代材料的异位成骨效果。方法:将人胚胎间充质干细胞与多孔HA支架混合培养7 d,取出细胞支架复合体移植入比格犬背肌内为实验组,同时植入未与细胞共培养的多孔HA支架于比格犬背肌内为对照组,在植入第12周时取出体内异位成骨组织进行成骨效果检测。结果:植入第12周时的异位成骨组织内均有新生血管形成,新生骨组织实验组明显多于对照组。结论:多孔HA支架在体内有很好的异位成骨能力,人胚胎间充质干细胞能促进新骨的形成。     

转染Ad-hBMP2的脂肪干细胞与壳聚糖/磷酸三钙复合物支架的相容性

目的探讨转染腺病毒骨形态发生蛋白(Ad-hBMP2)基因的脂肪干细胞(ADSCs)与壳聚糖/磷酸三钙(CTCP)复合物支架的相容性,以期为ADSCs修复骨缺损寻找理想的组织工程骨支架材料。方法将壳聚糖与磷酸三钙进行复合制成CTCP复合物材料,再将其与转染Ad-hBMP2的ADSCs(密度1×106/mL)复合培养,进行细胞复合物支架的一般与超微形态学观察,观察细胞粘附能力、增殖活力,RT-PCR及Western blot测定成骨细胞骨钙素和Ⅰ型胶原水平。结果 CTCP支架孔径200～350μm,孔隙率83%;电镜显示转染Ad-hBMP2的ADSCs与CTCP复合物在体外培养期间支架无塌陷及形变,且其在支架上粘附、增殖良好,并能分泌细胞外基质如骨钙素和Ⅰ型胶原等;随着培养时间延长,骨的组织学特征日益明显。结论 CTCP支架具有适宜的孔结构和良好的生物相容性及骨诱导作用,可以作为骨组织工程较理想的支架材料,且与转染Ad-hBMP2的ADSCs相结合更易形成组织工程骨。     

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。     

经血源子宫内膜干细胞复合3D打印PLGA支架体外培养的相容性研究

[目的]通过经血源子宫内膜干细胞(menstrual blood-derived mesenchymal stem cells,Men SCs)与3D打印PLGA支架材料的复合培养,探讨构建组织工程化骨软骨的可行性。[方法]预处理3D打印PLGA支架,取第5代Men SCs,倒置显微镜下观察细胞生物学特性,按1.0×106/m L的密度接种到PLGA支架材料上复合培养,通过倒置显微镜、Mico-CT、扫描电镜和组织病理学进行观察,并借此判断Men SCs与3D打印PLGA支架材料复合体外培养的融合性。[结果]Men SCs生长良好,细胞平铺生长,呈梭形或纺锤形,胞质薄,核圆居中,具有成纤维细胞形态。细胞传至第5代,为长梭形细胞单层,呈漩涡状排列。PLGA支架的微观呈现相互连通的多孔结构,结构疏松,孔隙大且互相交通,孔壁较薄。Men SCs在PLGA支架材料上生长状态良好,细胞在支架表面和内部生长,支架孔径内有细胞基质样组织连接,表明Men SCs与3D打印PLGA支架材料复合体外培养的融合性良好。[结论]经血源Men SCs是骨组织工程适宜的种子细胞,与3D打印的PLGA支架材料复合可体外构建组织工程骨。     

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.     

胶原水凝胶与基质胶作为骨组织工程支架材料表面涂层修饰效果的比较研究

目的对比研究胶原水凝胶和基质胶作为骨组织工程支架表面涂层材料的效果。方法本实验借助原代成骨细胞,通过对碱性磷酸酶(ALP)活性、组织学染色及成骨特异性mRNA水平的分析,研究胶原水凝胶和基质胶对成骨分化的影响。结果胶原组与基质胶组细胞活力以及增殖能力均增强,并上调成骨相关基因及蛋白,包括碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(OCN)、骨桥蛋白(OPN)和Ⅰ型胶原蛋白(COL1A1),尤其是胶原水凝胶涂层对细胞生长和成骨分化的促进作用明显大于基质胶涂层。结论胶原水凝胶涂层比基质胶涂层更有利于成骨分化,更适合作为细胞支架,推荐其作为骨组织工程支架材料的常用表面涂层材料。     

RCCS中犬成骨细胞-nBGC复合物联合培养的实验研究

目的 探讨联合应用成骨细胞、活性玻璃／胶原纳米复合材料(nBGC)和旋转式细胞培养系统(RCCS)体外构建组织工程化骨的可行性。方法 采用骨片组织培养法，分离培养犬皮质骨成骨细胞，传代培养至第2代后，利用浸泡接种方法，形成成骨细胞-nBGC支架复合物，然后在RCCS中培养。扫描电镜观察和上清液分析了解nBGC支架上成骨细胞生长、胞外基质沉积和成骨表型维持的情况。结果 成骨细胞吸附于nBGC支架表面，表面可见颗粒状分泌物和丝状胶原纤维，形成三维结构的细胞外基质；上清液生化分析显示，成骨细胞分泌大量I型胶原。骨特异性碱性磷酸酶(B-AKP)和骨钙素(OCN)，且分别在18，24和30d达分泌高峰。结论 nBGC材料和RCCS可以为成骨细胞提供良好的生物学环境，三者联合应用有望成为构建组织工程骨的理想方法。