骨组织工程研究进展

组织工程学是应用生命科学和工程学的原理及技术，构建、培育活组织，研制生物替代物，以修复或重建组织器官的结构，维持或改善功能的一门新兴学科。目前组织工程学研究的主要问题是：①种子细胞的体内、体外培养；②支架材料的研究与开发；③种子细胞与基质材料相互作用的调控等。骨创伤、肿瘤和炎症等导致的骨缺损是目前骨科临床的常见病和难治病，惟一的方法是通过骨移植进行修复。利用骨组织工程培养的人工骨不仅可修复大面积的骨缺损，而且可按需塑形及大量制备，是一种理想的创伤修复及功能重建的材料。     

人骨髓间充质干细胞结合多孔β-TCP构建生物相容性人工骨

研究人骨髓间充质干细胞(HBMSCs)结合多孔β磷酸三钙(β-TCP)的生物相容性与体内成骨作用. 密度梯度离心结合差异贴壁法分离HBMSCs,常规扩增传代,相差显微镜形态学观察和流式细胞仪检测细胞表面标记CD13、CD29、HLA-2、CD34、CD45和HLA-DR;分别在成骨、成软骨和成脂肪细胞培养基中定向诱导分化,验证其多向分化能力.将HBMSCs在低压下载入多孔β-TCP立方块,形成MSCs/β-TCP复合物,电镜观察材料内部与细胞结合情况.继续成骨诱导培养2周后植入裸鼠背部皮下,于植入4周和8周后取出复合物做组织学检查.设非成骨诱导培养复合物为对照. 原代和传代细胞呈梭形外观,生长增殖能力良好;流式细胞仪检测间充质细胞来源表面标记物CD13、CD29,HLA-2阳性,造血细胞来源表面标记物CD34、CD45 和HLA-DR阴性;能成功高效定向分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞;细胞在β-TCP材料表面贴附、增殖良好;MSCs/β-TCP复合物植入皮下4周后即有少量新骨生成,至8周时更明显;对照组新骨生成量较少.本方法快速、高效分离扩增HBMSCs;HRMSCs与多孔可降解β-TCP材料生物相容性良好;二者结合能显著提高体内新骨生成,提示其可用于临床作为骨移植替代物,可提高骨移植修复骨缺损的疗效.     

修复关节囊及外旋肌群对预防全髋关节置换术后关节脱位的作用

目的 探讨采用髋关节后外侧切口进行初次全髋关节置换术(THA)时修复关节囊及外旋肌的作用.方法 2002年1月至2006年6月,初次采用后外侧切口行THA 116例122髋,术中保留后方关节囊及外旋肌群,并且分别将其用疝缝线"8"字直接缝合至股骨大转子(修复组).将修复组THA术后脱位率与同期常规行THA(未修复关节囊及外旋肌,对照组)的255例266髋THA做比较分析. 结果术后6个月内,修复组仅1髋(1/122,0.8%)发生术后早期脱位;对照组则有15髋发生早期脱位(15/266,5.6%),早期脱位率差异有统计学意义(X2=4.914,P=0.027);两组术后6个月均无冉脱位. 结论采用后外侧切口进行THA时修复关节囊及外旋肌群技术能够有效预防术后早期脱位.     

新型乳酸 羟基乙酸共聚物(PLGA)/胶原复合材料用于软骨再生的体外研究

 目的 设计和制备新型乳酸 羟基乙酸共聚物［poly(lactic co glycolic acid),PLGA］/胶原(collagen)复合材料,研究其在体外对软骨再生的促进作用,为软骨组织工程提供新型支架材料。方法 利用冷冻干燥技术将胶原多孔海绵复合于PLGA编织网膜;扫描电镜观察材料表面微观结构,利用图像软件统计孔径大小;分离与培养牛膝关节软骨细胞(bovine articular chondrocyte, BAC),接种于PLGA/胶原材料,检测细胞接种效率,扫描电镜观察细胞在材料内部生长情况;体外培养1周后检测DNA和糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)含量,real time PCR检测I型胶原、Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖(aggrecan) mRNA表达强度。牛膝关节软骨组织和体外单层培养的BACs做对照。结果 成功构建新型PLGA/胶原复合材料,表面孔径为(136.4±11.8) μm;细胞接种效率为87.8%±1.6%;BACs在材料表面和中心生长活跃,培养1周后的DNA、GAG含量, Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖mRNA表达强度均显著高于对照组(P<0.05)。结论 新设计制备的PLGA/胶原复合材料能促进体外软骨再生,可作为支架材料用于软骨组织工程研究。     

人骨髓间充质干细胞的分离培养、多向分化与鉴定

 目的 探索一个高效分离和扩增人骨髓间充质干细胞的方法，并通过形态学和多向分化能力进行鉴定。方法 抽取人胸椎骨髓标本，联合利用密度梯度离心和差异贴壁法分离MSCs，体外扩增后传代，相差显微镜形态学观察和流式细胞仪检测细胞表面标记CD13、CD29、HLA-2、CD34、CD45和HLA-DR。在地塞米松、左旋VitC、b-磷酸甘油、FK506作用下向成骨细胞诱导分化；在TGF-beta 3、重组人胰岛素、丙酮酸钠、亚硒酸等作用下向软骨细胞诱导分化；在地塞米松、IBMX、吲哚美辛的作用下向脂肪细胞诱导分化；在VEGF、bFGF作用下向血管内皮细胞分化。结果 原代和传代细胞呈梭形外观，生长增殖能力良好。细胞表面标记物CD13、CD29，HLA-2阳性，CD34、CD45 和HLA-DR阴性。经定向诱导分化后，细胞分别呈现成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和血管内皮细胞的表型特征。结论 该方法能从人骨髓中高效分离和扩增MSCs，能成功定向分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和血管内皮细胞。     

连续股神经阻滞联合帕瑞昔布用于全膝置换术后镇痛的效果评价

背景:术后镇痛是全膝关节置换术(TKA)后处理的重要组成,直接影响术后功能恢复,有利于患者早期活动,积极康复锻炼,并降低并发症发生率。多模式联合镇痛方法是目前术后镇痛研究的热点。目的:评估TKA后采用连续股神经阻滞(CFNB)联合帕瑞昔布的镇痛效果和安全性。方法:2006年9月至2011年12月行初次单侧TKA治疗骨关节炎患者80例,随机分为2组,各40例。联合镇痛组,术后使用CFNB联合帕瑞昔布镇痛模式;连续硬膜外镇痛(CEA)组,术后使用硬膜外自控镇痛泵。术后12、24、48 h采用目测类比疼痛评分法(VAS)分别对患膝静息和活动时进行疼痛评分,记录各组术后4、6、8、10 d的膝关节活动范围(ROM);监测副作用如恶心、呕吐、尿潴留、导管相关问题等。结果:80例患者全部获得随访。两组术后12、24、48 h的静息和活动时的VAS评分比较无统计学差异;两组术后4、6、8、10 d 的患膝 ROM 比较无统计学差异;A 组术后尿潴留、恶心、呕吐的发生率均低于 B 组(P<0.05);两组导管相关并发症发生率无统计学差异(P>0.05)。结论:CFNB联合帕瑞昔布镇痛能有效减轻全膝关节置换术后的疼痛,镇痛效果与CEA相当,副作用少,利于早期功能锻炼。     

单抗CD44-生物素-亲和素系统提高软骨细胞与支架黏附能力的研究

目的 观察单抗CD44-生物素(Biotin) -亲和素(Avidin)绑定系统在构建组织工程软骨中能否提高软骨细胞与支架的黏附能力.方法 分别制备软骨细胞二维和三维培养体系,分3组:A:壳聚糖+软骨细胞;B:生物素+亲和素化壳聚糖+软骨细胞;C:生物素化单抗CD44+亲和素化壳聚糖+软骨细胞.分别测定细胞展平面积、细胞接种脱落率、细胞增殖率,逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)法检测Ⅱ型胶原(ColⅡ)、聚集蛋白聚糖(aggrecan )、sox9的mRNA表达,组织学切片观察壳聚糖支架内细胞黏附生长情况.结果 细胞展平面积、细胞增殖率及ColⅡ、aggrecan、sox9的mRNA表达量皆为:C组＞B组＞A组(P＜0.05).细胞接种脱落率:A组为C组的3.71倍、为B组的2.17倍,而B组为C组的1.71倍,A组＞B组＞C组(P＜0.05).组织切片显示细胞在支架内C组增殖旺盛、胞外基质表达较丰富,A组增殖较弱、胞外基质表达较弱,B组介于C与A组间.结论 单抗CD44-Biotin-Avidin绑定系统能比Biotin-Avidin绑定系统更显著的提高软骨细胞与支架的黏附能力,促进组织工程软骨种子细胞的增殖和软骨细胞表型的表达.     

预处理方法对等离子体喷涂氧化钛涂层装载庆大霉素的影响研究*

目的 本文研究不同预处理方法对等离子体喷涂氧化钛涂层表面庆大霉素的装载量及缓释性能的影响.方法 采用大气等离子体喷涂设备在钛合金上制备氧化钛涂层,采用酸碱等化学处理手段预处理涂层,然后在涂层表面嫁接固定庆大霉素,光学显微镜观察胶原在涂层表面的分布情况,采用邻苯二甲醛方法检测释放液中含有的庆大霉素量.结果 经1M硫酸或10M氢氧化钠处理后,涂层表面抗菌药物装载量、稳定性皆有明显提高.庆大霉素的胶原溶液比其水溶液更利于其在氧化钛涂层表面的装载.结论 酸或者碱处理皆能明显提高涂层表面抗菌药物的装载量及稳定性.这是由于预处理后形成的Ti-OH与胶原形成分子中存在的-COOH、-NH2、-OH等官能团反应,从而将胶原固定在涂层表面所致.     

放射性核素骨显像评估血管化组织工程骨修复兔长段骨缺损

目的:研究间充质干细胞(MSCs)和其诱导内皮细胞(ECs)联合种植于多孔β-TCP构筑血管化组织工程骨修复兔长段骨缺损的作用及放射性核素骨显像(ECT)在此过程中的监测效果。方法:制备兔双侧尺骨1.5 cm骨缺损共48侧,分4组修复(每组12侧),A血管化组织工程骨组(MSCs ECs β-TCP),B组织工程骨组(MSCs β-TCP),C单纯材料组(β-TCP),D空白组。术后4、8、12周行ECT、组织切片等检查,观察各组骨缺损修复效能及移植物血管化情况。结果:D组骨缺损未修复,A组骨缺损修复效能及血管化情况优于B组,而B组又优于C组,各结果有显著差异(P<0.05)。结论:MSCs和其诱导ECs共培养构筑的血管化组织工程骨能促进成骨过程和新生骨的血管化,显著提高组织工程骨修复长段骨缺损的能力,ECT在修复过程中有较准确预测效果。