胶原／羟基磷灰石复合支架负载软骨细胞构建组织工程软骨

背景：新型复合软骨组织工程支架克服了传统支架的诸多不足，如组织相容性差、生物力学性能不足、降解过快、材料单一、难与关节软骨的分层结构相匹配等，为软骨组织工程的发展提供新的途径。目的：观察具有柱状分层结构的胶原／羟基磷灰石复合支架对软骨细胞的吸附作用，以及对软骨细胞生物学性状的影响，评价其作为软骨组织工程支架的可行性与价值。设计：开放性实验。单位：中山大学附属第三医院骨科，华南理工大学材料学院。材料：实验于2004-06／11在中山大学附属第三医院动物实验中心完成。选取2周龄普通级健康新西兰白兔1只，雄性，饲养环境温度20℃，湿度40％。方法：①在羟基磷灰石中加入少量的去离子水，分散后加入Ⅰ型胶原溶液搅拌复合，并按一定比例加入碳二亚氨，调配形成不同比例的胶原／羟基磷灰石复合物，并逐层加入模具，最上层采用纯胶原，底层为纯羟基磷灰石。将制备好的柱状分层的胶原／羟基磷灰石复合材料冷冻干燥后，经环氧乙烷气体消毒后备用。②体外培养幼兔关节软骨细胞并扩增，吸附于多孔胶原／羟基磷灰石复合支架上三维立体培养，通过相差倒置显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响。主要观察指标：①胶原／羟基磷灰石多孔支架的形貌观察。②体外培养的软骨细胞生物学性状观察。③胶原／羟基磷灰石多孔支架材料与软骨细胞相容性的观察。结果：①胶原／羟基磷灰石多孔支架的形貌观察：胶原／羟基磷灰石为具有一定力学强度的柱状分层的三维多孔支架，最上层为纯胶原，底层为纯羟基磷灰石，中间为胶原与羟基磷灰石复合。扫描电镜可见支架内具有不规则的通孔结构，孔径较均匀，相互连通，平均孔径约为147μm。②体外培养的软骨细胞生物学性状观察：刚分离的软骨细胞为球形，活细胞率达95％。24h后细胞开始贴壁，逐渐伸展为三角或多角形，内含分泌颗粒。细胞保持单层生长，传代后增殖速度加快，4d铺满培养瓶。随着传代次数的增加，增殖速度开始减慢，当传到第6代时，细胞分裂能力明显下降，细胞变形明显，体积变大，梭形为主，边沿模糊，折光性弱。表现出细胞老化和向成纤维细胞反分化的趋势。③胶原／羟基磷灰石多孔支架材料与软骨细胞相容性的观察：多孔胶原／羟基磷灰石复合支架亲水性好，软骨细胞吸附于支架表面，增殖并逐渐顺孔隙迁徙至支架内部，在孔壁贴附良好，表型维持稳定，分泌胞外基质。结论：柱状分层结构的胶原／羟基磷灰石复合支架具有良好的细胞相容性，较单纯胶原力学性能更强，是比较理想的软骨组织工程支架材料。

Construction of tissue engineering cartilage with collagen/hydroxyapatite composite scaffolds loaded chondrocytes in vitro