以改良方法制作软骨细胞外基质构建高质量组织工程软骨

目的：探讨应用改良方法制作的软骨细胞外基质（extracellular matrix,ECM）能否构建高质量组织工程软骨。方法：应用传统匀浆?脱细胞方法制作软骨ECM粉末,在此基础上通过物理研磨颗粒筛选获得细腻的软骨细胞外基质粉末（fine extracellular matrix,FECM）。将两种粉末通过冷冻干燥法制成ECM支架和FECM支架作为对照组和实验组。以软骨组织工程中成熟应用的聚乳酸聚羟基乙酸聚合物［poly（lactic?co?glycolic acid）,PLGA］支架为阳性对照组。取等量大鼠骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）种植于ECM支架和FECM支架,同时将BMSCs诱导分化为软骨细胞后种植于PLGA支架,然后将3种细胞?支架复合物移植入裸鼠皮下,28 d后取出样本并进行相关检测。结果：FECM支架孔径均一,结构规整,其构建的组织工程软骨在大小、色泽、糖胺多糖（sGAG）分泌以及胶原沉积等方面均远优于对照组构建的组织工程软骨,与阳性对照组无明显差异。结论：由改良方法制作的FECM支架在无外源性转化生长因子?β1（transforming growth factor?β1,TGF?β1）情况下可构建出高质量的组织工程软骨,具有潜在的临床应用价值。     

利用胶原和聚乙烯醇构建组织工程软骨支架

目的 依据仿生学原理,应用Ⅱ型胶原蛋白(type-Ⅱ collagen,CoⅡ)、硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)、透明质酸(hyaluronan,HA)和聚乙烯酸(polyvinyl alcohol, PA)来制备组织工程支架材料.方法 依据人体正常关节软骨细胞外基质主要成分Ⅱ型胶原、硫酸软骨素和透明质酸;添加高分子聚合物PVA来提高支架强度,应用冷冻干燥等技术制备复合支架,接种细胞体外静态培养7 d,通过力学测试、扫描电镜和组织染色等方法 对支架进行检测.结果 支架孔隙均匀,孔隙率为93%～95%,CoⅡ-CS-HA-PVA复合支架最大张力约为1.19 N,单纯CoⅡ-CS-HA复合支架约为0.55 N,差异有统计学意义(t=4.985,P=0.002),细胞在支架上均匀分布,活力旺盛.结论 CoⅡ-CS-HA-PVA复合支架具备良好的生物相容性,可为种子细胞增殖分化提供一个适宜的环境,有很好的临床应用前景.     

软骨细胞与骨髓基质细胞共培养体外构建软骨的初步研究

目的探讨不同浓度软骨细胞提供的软骨微环境诱导骨髓基质干细胞(BMSC)体外构建软骨的可行性.方法将体外分别培养扩增的猪BMSC与耳软骨细胞按不同比例混合(9:1,8:2),均以5.0×107/mL的细胞终浓度接种于聚羟基乙酸/聚乳酸(PGA/PLA)支架作为共培养组,以相同终浓度的单纯软骨细胞和单纯BMSC分别接种作为阳性及阴性对照,以20%上述浓度的单纯软骨细胞接种作为低软骨细胞浓度对照.各标本于体外培养4周时取材,通过大体观察、组织学以及免疫组化等方法对新生软骨进行初步评价.结果各组细胞均与材料粘附良好.8:2共培养组及阳性对照组在体外培养4周时,外观已类似软骨组织并基本保持了材料的大小和形状,组织学显示有较连续的成熟软骨形成,免疫组化也均显示有大量Ⅱ型胶原分泌.9:1共培养组在培养过程中稍有缩小和变形,组织学上仅在培养物的边缘可见到连续的软骨样组织.阴性对照组明显皱缩变形,组织学未见成熟软骨陷窝.低软骨细胞浓度组复合物明显变薄,只在局部形成了不连续的软骨组织,新生软骨量明显少于共培养各组及阳性对照组.结论软骨细胞能够提供软骨微环境诱导BMSC成软骨分化并形成软骨,20%浓度的软骨细胞已能够达到良好的诱导效果.     

软骨细胞与骨髓基质细胞共培养体外构建软骨的初步研究

目的 探讨不同浓度软骨细胞提供的软骨微环境诱导骨髓基质干细胞(BMSC)体外构建软骨的可行性。方法 将体外分别培养扩增的猪BMSC与耳软骨细胞按不同比例混合(9:1,8:2),均以5.0×107/mL的细胞终浓度接种于聚羟基乙酸/聚乳酸(PGA/PLA)支架作为共培养组,以相同终浓度的单纯软骨细胞和单纯BMSC分别接种作为阳性及阴性对照,以20％上述浓度的单纯软骨细胞接种作为低软骨细胞浓度对照。各标本于体外培养4周时取材,通过大体观察、组织学以及免疫组化等方法对新生软骨进行初步评价。结果 各组细胞均与材料粘附良好。8:2共培养组及阳性对照组在体外培养4周时,外观已类似软骨组织并基本保持了材料的大小和形状,组织学显示有较连续的成熟软骨形成,免疫组化也均显示有大量Ⅱ型胶原分泌。9:1共培养组在培养过程中稍有缩小和变形,组织学上仅在培养物的边缘可见到连续的软骨样组织。阴性对照组明显皱缩变形,组织学未见成熟软骨陷窝。低软骨细胞浓度组复合物明显变薄,只在局部形成了不连续的软骨组织,新生软骨量明显少于共培养各组及阳性对照组。结论软骨细胞能够提供软骨微环境诱导BMSC成软骨分化并形成软骨,20％浓度的软骨细胞已能够达到良好的诱导效果。     

应用凝胶接种技术体外分层构建工程化骨软骨复合组织的初步研究

目的 应用组织工程原理,探索体外构建骨软骨复合组织的关键技术,为移植修复关节骨软骨组织缺损创造条件.方法 采用组织分层构建策略,用兔成骨细胞和羟基磷灰石支架材料,采用凝胶接种技术,体外构建组织工程骨;用兔软骨细胞和聚乳酸/聚磷酸钙纤维支架材料,采用凝胶接种技术,体外构建组织工程软骨;体外培养48 h后,利用界面间凹凸进行压配,并结合蛋白胶粘贴形成工程化骨软骨复合组织;将构建组织移植到裸鼠皮下,以相同大小无细胞复合的支架材料为对照组,术后12周取材进行病理分析.结果 采用凝胶接种技术,在体外可以初步构建组织工程骨和软骨,进而构建工程化骨软骨复合组织;工程化骨软骨复合组织移植到裸鼠皮下,术后12周实验组5例样本在成骨和成软骨区域观察到成骨和成软骨表现,但缺乏正常的钙化层界面结构,而对照组5例未观察到软骨组织形成.结论 采用组织分层构建策略,采用简单的压配技术和新型凝胶接种技术可以在体外初步构建工程化骨软骨复合组织.     

胶原凝胶复合CPPf/PLLA支架与软骨细胞的相容性研究

目的研究软骨细胞与胶原凝胶复合CPPf／PLLA支架的细胞相容性,为软骨组织工程提供适宜的种子细胞载体。方法将胶原凝胶包埋的软骨细胞整合入CPPf／PLLA三维支架并进行体外培养,采用倒置相差显微镜和扫描电镜观察细胞在支架上粘附、生长和增殖等情况,从组织学和Ⅱ型胶原免疫组化对复合组织进行评价。结果软骨细胞能良好地在支架上粘附、生长和增殖,新形成的组织为透明软骨样组织、细胞外基质有Ⅱ型胶原分布。结论胶原凝胶复合CPPf／PLLA支架具有良好的细胞相容性,可作为软骨细胞栽体。     

利用软骨细胞外基质来源的多孔支架与骨髓基质干细胞体外长期培养组织工程化软骨的试验研究

研究背景 关节软骨损伤临床常见,但损伤后自我修复能力极差,目前的修复方法均有其局限性。在先前的研究中,我们研制了关节软骨细胞外基质来源的多孔支架（Cartilage ECM-derived porous scaffold, CEDPS）并观察了并在裸鼠体内异位构建软骨。但在进一步可能的临床应用之前,应进一步评估其体外培养组织工程软骨的特点及可行性。 方法 本研究利用关节软骨细胞外基质来源的支架及骨髓基质干细胞体外长时间培养构建软骨组织。粉碎人关节软骨,脱细胞处理后差速离心法收集细胞外基质悬液,采用冷冻干燥技术制备三维多孔支架。扫描电镜及Micro-CT观察其微观结构,并进行细胞毒性试验,组织学观察,生化成分定量检测其胶原、氨基葡聚糖（GAG）、DNA含量,生物力学方法测量其干性及覆水状态下压缩弹性模量;骨髓基质干细胞经含TGF-β1, bFGF的条件培养基成软骨诱导后鉴定,种植到支架上,荧光显微镜及扫描电镜观察细胞黏附情况,Dead/Live免疫荧光染色观察支架内部细胞活性,体外培养1,3周后观察大体形态和组织学形态变化,同时行II型胶原免疫组织化学分析。 结果 制备的CEDPS支架无细胞碎片残留,软骨细胞外基质特异性染色阳性,具有相互贯通的三维孔隙结构;支架生化成分定量检测：总胶原含量为708.2?44.7μg/mg,GAG含量为254.7?25.9μg/mg;支架纵向压缩弹性模量E = 1.226?0.288MPa,覆水后压缩弹性模量E = 0.052?0.007MPa。体外培养的BMSCs-CEDPS复合体形成了类软骨样组织,Dead/Live染色表明支架内部均为活细胞,电镜检查结果表明细胞广泛均匀的分布在支架内部,呈圆形或椭圆形,在支架上增殖显著,细胞基质分泌明显。组织学结果表明蕃红花“O”、Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性,表明随着培养时间的增加,细胞在支架中增殖显著,细胞外有大量基质分泌。 结论 CEDPS支架在生化组成和结构上与软骨细胞外基质成分类似,去细胞彻底,具有良好的生物力学特性,是一种较为理想的软骨组织工程支架载体;成软骨诱导的BMSCs与CEDPS支架在体外可初步构建类软骨样组织。     

软骨细胞培养支架的研究进展

软骨细胞培养支架的选择是组织工程技术研究的焦点之一，软骨细胞支架在软骨细胞的 附，聚集，生长，分化和增殖中起着重要的作用，选择良好的软骨细胞２支架有利于软骨缺损的修复。     

利用胶原构建皮肤组织工程支架的研究

目的 利用胶原海绵膜构建皮肤组织工程支架。方法 从大鼠鼠尾肌腱中提取胶原。胶原和6-硫酸软骨素冷冻干燥，重度脱水及戊二醛交联后制得胶原海绵膜。将其行扫描电镜观察；并埋藏在Balb／c小鼠皮下，术后定期取出观察组织学变化。将成纤维细胞种植于该支架上。结果 构建的支架孔径均匀，孔径在50～100μm；具有良好的组织相容性，并逐渐降解。成纤维细胞于其上生长良好。结论 该支架适合成纤维细胞生长，可作为组织工程皮肤的支架。     

应用旋转式生物反应器体外构建组织工程软骨具优越性

目的:应用HFB-40型旋转式生物反应器体外培养一定形状的人工软骨组织,为组织工程软骨应用于更广泛的领域打下基础.方法:将第3代兔软骨细胞接种于2 mm × 4 mm × 4mm的长方体聚乳酸聚羟基乙酸聚合物(PLGA)上,随机分为A、B两组.A组为实验组,培养于生物反应器内;B组为对照组,培养于普通培养瓶内.4周后定量检测支架中氨基糖胺聚糖(GAG)、DNA含量,分析Ⅱ型胶原免疫组织化学染色面积百分比差异.结果:实验组支架-细胞复合体体积较大,较厚,表面光滑,有弹性,有光泽,其GAG、DNA含量以及Ⅱ型胶原免疫组织化学染色面积百分比明显高于对照组(P<0.01).结论:生物反应器相对于普通的培养瓶,能够提供更加有利于软骨细胞在PLGA中生长的外部环境,更有利于组织工程软骨的形成.     

松质骨骨基质明胶复合软骨细胞构建组织工程软骨

目的 观察软骨细胞在同种异体松质骨骨基质明胶(BMG)上的生长、增殖和分化,探讨用松质骨BMG与软骨细胞体外构建组织工程软骨的效果.方法 分离1月龄兔关节软骨细胞,扩增后种植在松质骨BMG上体外构建组织工程软骨.于1、2、4、6周取材进行组织学、Ⅱ型胶原免疫组织化学及透射电镜观察.结果 软骨细胞在BMG上生长良好,分泌蛋白聚糖和胶原.随培养时间延长,细胞增殖,松质骨BMG空隙内细胞数量增多,软骨陷窝形成,基质分泌增强.培养6周时软骨细胞在BMG表面及孔隙内形成软骨样组织,免疫组织化学染色显示细胞周围基质富含Ⅱ型胶原,分布均匀:透射电镜显示软骨细胞超微结构正常,细胞周围有大量基质产生.结论 同种异体松质骨BMG可以促进软骨细胞的生长增殖,维持软骨细胞的分化表型;在体外成功构建了组织工程软骨,它是一种较好的软骨组织工程支架材料.

Abstract：

Objective To evaluate the use of cancellous bone matrix gelatin (BMG) combined with chondrocytes in constructing tissue-engineered cartilage by observing the growth, proliferation and differentiation of chondrocytes on allogeneic cancellous BMG. Methods The articular chondrocytes isolated from a 1-month-old rabbit were multiplied to a monolayer and seeded onto cancellous BMG to construct tissue-engineered cartilage in vitro during a period of 6 weeks. Samples were taken from the construct after 1, 2,4, and 6 weeks of culture and evaluated by histology, immunohistochemistry and transmission electron microscopy (TEM). Results The chondrocytes excreted matrix proteoglycan and collagen on cancellous BMG. With the prolongation of the culture time, the cells proliferated in the construct and the cells in the lacunae increased. Numerous chondrocytes were present the central region of the cancellous BMG and surrounded by extracellular matrix. By 6 weeks of culture, the BMG was covered with 15-20 layers of chondrocytes and cartilaginous tissue occurred in the pores throughout the cancellous BMG. Immunohistochemical staining showed rich and evenly distributed type Ⅱ collagen around the chondrocytes, and TEM revealed an ultrastructure of the chondrocyte similar to that of native chondroctyes, with abundant extracellular matrix produced around the cells. Conclusion Tissue-engineered cartilage can be constructed in vitro using allogeneic cancellous BMG combined with chondrocytes. Allogeneic cancellous BMG serves as a good scaffold material for tissue-engineered cartilage to promote the growth and proliferation of the seeded chondrocytes and allows maintenance of the differentiation phenotype of the cells.     

软骨细胞与瑞福纳米人工骨复合物的体外构建

目的:评估瑞福纳米人工骨(胶原基纳米骨,nano-hydroxyapatie/collagen, nHAC) 作为软骨组织工程细胞支架材料的可行性.方法:选择骨性关节炎(OA)患者行髋关节置换手术后外观大致正常的关节软骨, 消化、分离、体外培养扩增后种植到nHAC中,复合物体外培养后进行Ⅱ型胶原免疫组织化学检测和扫描电镜观察.结果:软骨细胞可以长入nHAC支架材料中.同期软骨细胞保持了正常的外形且可分泌Ⅱ型胶原.结论:nHAC可以作为软骨细胞的载体.     

骨组织工程无机支架及其生物相容性

目的：制备满足组织工程需要的多孔骨支架并研究其生物相容性。方法：以自制的HA粉体为原料，采用聚氨酯泡沫浸渍工艺制得骨组织工程多孔支架。于一定的培养条件下，在制得的多扎支架上进行成骨细胞的体外培养，分析支架的生物相容性。结果与结论：本研究采用新“泡沫技术”制得的骨支架有均匀的通孔结构，孔径在100—500μm之间，并具有良好的生物性能。     

胰岛素铁硒传递蛋白促进组织工程软骨形成的作用

目的研究胰岛素铁硒传递蛋白(ITS)对组织工程软骨形成的影响。方法第2代猪关节软骨细胞单层培养或离心形成细胞聚集体,根据培养液不同分为2组:常规培养组(达尔伯克改良伊格尔培养基+体积分数10%胎牛血清)和ITS组(达尔伯克改良伊格尔培养基+体积分数10%胎牛血清+体积分数1%ITS),噻唑蓝(MTT)法评估2组软骨细胞增殖;细胞聚集体培养1、2、3、4周后取材,比较2组细胞聚集体大体形态、湿质量、组织学、Ⅱ型胶原(ColⅡ)免疫组织化学染色和软骨特异基因表达。结果 MTT检测显示第5、6、7天ITS组光密度值显著高于常规培养组(P<0.01);ITS组软骨细胞聚集体体积在培养3周和4周时明显大于常规培养组;ITS组湿质量培养4周时为(7.91±1.49)mg,明显高于常规培养组的(5.37±1.31)mg(P<0.05)。ITS组细胞聚集体甲苯胺蓝染色和ColⅡ免疫组织化学染色明显强于常规培养组;2组软骨特异基因SRY相关高迁移组盒子基因9、ColⅡ表达相当,ITS组Ⅹ型胶原表达减弱,核心蛋白和Ⅰ型胶原表达增强。结论 ITS通过促进软骨细胞增殖和细胞外基质分泌可更好地促进组织工程软骨形成。     

CPPf/PLLA支架负载人半月板纤维软骨细胞的体外实验研究

目的探讨聚磷酸钙纤维／左旋聚乳酸（CPPf／PLLA）支架负载人半月板纤维软骨细胞的有效性和可行性。方法将人半月板纤维软骨细胞接种CPPf／PLIA支架并在体外培养,应用倒置相差显微镜和扫描电镜观察纤维软骨细胞的粘附、生长和增殖情况,培养14d,行HE、TB（甲苯胺蓝）及Ⅰ型胶原免疫组化染色观察纤维软骨组织形成情况。结果纤维软骨细胞在支架上粘附、生长和增殖良好,体外培养14d能形成较成熟的纤维软骨组织。结论CPPf／PLLA支架具有良好的细胞相容性,可作为负载人纤维软骨细胞的载体。     

复合软骨修复材料支架的构建

目的：构建一种脱细胞软骨/GelMA复合材料支架用于修复软骨缺损。方法：对α-1,3-半乳糖苷转移酶基因敲除（GTKO）猪肋软骨脱细胞处理,得到低免疫原性脱细胞软骨基质,进行4,6-脒基-2-苯基吲哚（DAPI）染色、DNA含量检测评估脱细胞效果,苏木素-伊红（HE）染色、Masson三色染色分别评估细胞外基质结构及蛋白保留情况。再将脱细胞软骨冷冻研磨成粉末状,选取聚合物甲基丙烯酰化明胶（GelMA）溶液与脱细胞软骨粉末按不同比例均匀混合,制备一种可注射型生物材料,经紫外交联后获得可生物降解的复合支架,通过溶胀性能、储能模量检测对支架进行表征,并观察支架上细胞增殖情况。结果：天然软骨DNA含量为161.2 ng/mg,脱细胞软骨DNA含量仅为15.27 ng/mg,该种脱细胞方法效果良好。HE染色显示细胞外基质结构完整,Masson三色染色显示脱细胞组织保留了大部分细胞外基质成分。与纯GelMA相比,脱细胞软骨/GelMA复合支架溶胀率低,力学强度稍强。骨髓间充质干细胞能在支架上黏附并增殖。结论：通过可注射型脱细胞软骨/GelMA复合材料制备的支架具有低免疫原性,适宜的储能模量,良好的生物相容性,适用于软骨修复。     

骺板软骨细胞复合生物凝胶体外培养生成软骨组织的实验研究

目的 观察将骺板软骨细胞接种于自制的生物凝胶经体外培养生成软骨组织的生物学特点，初步评价这一凝胶基质作为软骨组织构建材料的生物学性能。方法 将第一代骺板软骨细胞接种于生物凝胶进行体外培养，行大体，倒置显微镜以及组织学，Ⅰ型和Ⅱ型胶原免疫组化光镜观察。结果 骺板软骨细胞－生物凝胶复合的，在体外培养过程中不能春初始外形，培养1周直径可收缩为初始的45％，但能保持种子细胞的稳定均发布。经体外培养2周后由外周向中心逐渐形成软骨组织，表面为由1－3层梭形细胞组成的膜样结构，内部细胞主要为圆形细胞，有细胞外基质相隔，形成软骨细胞陷窝。基质中富含软骨特异性基质成分Ⅱ型胶原和蛋白聚糖，而Ⅰ型胶原免疫组化逐渐转为弱阳性，位于表面膜结构。结论 这一生物凝胶具有良好的细胞相容性，适合软骨细胞在其中生成成熟的工程化软骨，但难以维持其初始外形。     

胶原凝胶真皮构建及其性质测定

目的为了改进组织工程化人工皮肤的生物学性能。方法改进Hansburgh和Middelkoop制备人工真皮的方法,应用I型胶原酶和中性蛋白酶Dispase分离得到新生儿真皮成纤维细胞,并将其种植于胶原溶胀液,成功构建凝胶真皮,并检测了其力学及生物学性能。结果胎儿真皮成纤维细胞在凝胶真皮中增殖速度快、活性高、分泌细胞外基质丰富。结论凝胶真皮的生物学性能优于传统胶原海绵人工真皮。     

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。