软骨组织工程学方法修复关节软骨缺损

背景：关节软骨缺损在临床上十分常见,随着分子生物学和组织工程学等学科的不断发展,为关节软骨缺损的修复提供了大量新的方法和思路,利用软骨组织工程学方法修复关节软骨缺损成为目前骨科领域研究的热点。目的：总结并讨论目前软骨组织工程学方法修复关节软骨缺损的研究现状,综述应用软骨组织工程学方法修复关节软骨缺损的研究进展。方法：由第一作者应用计算机检索中国期刊全文数据库（CNKI：2000/2010）和Medline（1990/2010）数据库中的相关文章,检索词分别为＂关节软骨缺损,软骨组织工程＂和＂articular cartilage defects（ACD）,cartilage tissue engineering＂,语言分别设定为中文和英文。共检索得文章786篇,从中选取相关文章44篇,从软骨组织工程学方法修复关节软骨缺损过程中的种子细胞、支架材料和生物因子3个具体方面的研究进展进行归纳及总结。结果与结论：支架、种子细胞和可调控细胞生长、增殖及分化的生物因子是软骨组织工程的3大要素。软骨组织工程方法主要包括利用体外培养、扩增后的种子细胞,将其种植于支架材料中,在相关调节因素的作用下形成组织工程化软骨,此方法已成为目前治疗关节软骨缺损的重要方法之一,并取得不错的疗效,但迄今为止尚未出现一种法被广泛认可的治疗方案。利用不同新型复合支架材料如修复治疗关节软骨缺损将成为今后研究的主要方向。     

组织工程化软骨修复关节软骨缺损

背景:目前治疗软骨缺损的方法均有明显缺陷,组织工程软骨修复关节软骨缺损为微创治疗软骨缺损提供了新方法.目的:总结组织工程软骨应用于修复关节软骨缺损的新进展.方法:由第一作者用计算机检索万方数据库(2000/2010)和PubMed 数据库(2000/2010),检索词分别为"软骨缺损,组织工程软骨"和"articular cartilage defects,tissue-engineered cartilage ",语言分别设定为中文和英文.从组织工程软骨及其新进展2 方面进行总结,对组织工程软骨的发展及构建等方面进行介绍.共检索到666 篇文献,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入23 篇文章.结果与结论:近年来随着细胞支架材料的不断发展和组织构建技术的日趋成熟,结合活性细胞和支架的组织工程软骨为微创修复关节软骨缺损提供了良好的治疗手段及方法,组织工程软骨修复软骨缺损是完全可行的,C-GP 凝胶与种子细胞相容性好,可做为组织工程软骨的理想支架,但细胞支架的制备及选择仍然是组织工程软骨的热点和难点.     

组织工程化软骨修复关节软骨缺损

背景：目前治疗软骨缺损的方法均有明显缺陷,组织工程软骨修复关节软骨缺损为微创治疗软骨缺损提供了新方法。目的：总结组织工程软骨应用于修复关节软骨缺损的新进展。方法：由第一作者用计算机检索万方数据库（2000/2010）和PubMed数据库（2000/2010）,检索词分别为＂软骨缺损,组织工程软骨＂和＂articular cartilage defects,tissue-engineered cartilage＂,语言分别设定为中文和英文。从组织工程软骨及其新进展2方面进行总结,对组织工程软骨的发展及构建等方面进行介绍。共检索到666篇文献,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入23篇文章。结果与结论：近年来随着细胞支架材料的不断发展和组织构建技术的日趋成熟,结合活性细胞和支架的组织工程软骨为微创修复关节软骨缺损提供了良好的治疗手段及方法,组织工程软骨修复软骨缺损是完全可行的,C-GP凝胶与种子细胞相容性好,可做为组织工程软骨的理想支架,但细胞支架的制备及选择仍然是组织工程软骨的热点和难点。     

组织工程软骨种子细胞的定向诱导分化

背景:软骨修复一直是骨科治疗难题和研究热点.随着组织工程学的发展,近年来应用种子细胞诱导分化为软骨细胞,构建组织工程软骨修复软骨缺损的思路倍受关注,并已取得一定成功.目的:讨论组织工程软骨的种子细胞选择、成软骨定向诱导分化的培养条件,尤其是细胞因子、诱导方法、培养方式等因素的作用.方法:计算机检索中国期刊全文数据库及PubMed 数据库2000-01/2010-09 相关文章,检索词为"软骨形成,软骨缺损,刺激因子,软骨修复,组织工程,chondrification,cartilage defect; stimulating factor,cartilage repair,tissue engineering".语种限定为:中文与英文.纳入与软骨形成、诱导分化、组织工程支架方面的基础和临床研究,排除内容陈旧及重复研究.计算机初检得到155 篇文献,根据纳入排除标准,最终纳入41 篇.结果与结论:种子细胞在特定细胞因子作用下可定向分化为软骨细胞.通过选择合适的种子细胞及细胞因子定向诱导分化构建组织工程软骨,能够为成功治愈关节软骨缺损提供新思路.软骨定向分化因子转化生长因子β、碱性成纤维细胞生长因子、骨生成蛋白、胰岛素样生长因子、生长激素等调控诱导可通过介质添加物、基因转染、不同培养方式等几种方式促进向软骨方向转化.相信随着软骨定向诱导分化研究的深入,为临床上运用软骨组织工程学来解决关节软骨缺损修复这一难题提供了有效依据,有广泛的临床应用前景.     

组织工程软骨种子细胞的定向诱导分化

背景：软骨修复一直是骨科治疗难题和研究热点。随着组织工程学的发展,近年来应用种子细胞诱导分化为软骨细胞,构建组织工程软骨修复软骨缺损的思路倍受关注,并已取得一定成功。目的：讨论组织工程软骨的种子细胞选择、成软骨定向诱导分化的培养条件,尤其是细胞因子、诱导方法、培养方式等因素的作用。方法：计算机检索中国期刊全文数据库及PubMed数据库2000-01/2010-09相关文章,检索词为＂软骨形成,软骨缺损,刺激因子,软骨修复,组织工程,chondrification,cartilage defect;stimulating factor,cartilage repair,tissue engineering＂。语种限定为：中文与英文。纳入与软骨形成、诱导分化、组织工程支架方面的基础和临床研究,排除内容陈旧及重复研究。计算机初检得到155篇文献,根据纳入排除标准,最终纳入41篇。结果与结论：种子细胞在特定细胞因子作用下可定向分化为软骨细胞。通过选择合适的种子细胞及细胞因子定向诱导分化构建组织工程软骨,能够为成功治愈关节软骨缺损提供新思路。软骨定向分化因子转化生长因子β、碱性成纤维细胞生长因子、骨生成蛋白、胰岛素样生长因子、生长激素等调控诱导可通过介质添加物、基因转染、不同培养方式等几种方式促进向软骨方向转化。相信随着软骨定向诱导分化研究的深入,为临床上运用软骨组织工程学来解决关节软骨缺损修复这一难题提供了有效依据,有广泛的临床应用前景。     

应用组织工程学技术修复关节软骨缺损

目的：关节软骨缺损一直是临床上的一个难题。目前的治疗包括自体或异体骨软骨移植修复、软骨膜或骨膜移植修复、组织工程学技术的发展使体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进入了一个新的发展时期，通过查阅文献对体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进行综述。资料来源：应用汁算机检索Medline 1993-01／2004-06关于组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章，检索词为“articular cartilage defects、tissue engineering technology”，限定语言种类为英文；同时计算机检索中国期刊数据库1993-01／2004-06相关组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章，检索词“关节软骨缺损，组织工程学技术，体外培养”，限定语言种类为中文资料选择：对资料进行初审，纳入标准：小有关软骨细胞的结构、功能、及其体外培养的意义研究：②有关体外培养种子细胞的选择的研究：⑧软骨细胞修复关常软骨缺损的前景展望的研究。排除标准：文献中重复研究、综述、Mata分析类文章：未排除文章中资料是否应用了随机、对照和盲法。资料提炼：共收集到32篇相关文献，含追溯法查找文献6篇，18篇符合纳入标准，排除14篇文献，其中4篇系重复研究，7篇为临床应用，3篇为软骨细胞支架的研究。18篇文献中有7篇对软骨细胞的特征进行综述，5篇是理想种子细胞的选择的研究，6篇为软骨细胞修复关节软骨缺损的前景展望的研究一资料综合：软骨细胞体外培养大量扩增、分化维持其正常的表型及代谢的调控因素为组织工程化软骨修复软骨缺损、体外培养软骨细胞建立软骨细胞库开拓了一条新的途径：软骨细胞，间充质干细胞（骨髓、骨膜或软骨膜来源）、滑膜细胞或转基因细胞等均町作为种子细胞。可来源于同种异体甚至异种细胞。自体软骨细胞植入技术已经作为一个传统自体软骨细胞移植术的替代品被骨科界广泛接受：结论：体外培养软骨细胞技术，目前已经成熟。组织工程学技术修复关节软骨缺损的方法很多：组织工程学技术的发展使体外培养转骨细胞修复关节软骨缺损进入了一个新的发展时期，基质诱导的自体软骨细胞植入技术修复关节软骨缺损开辟了新的道路。     

应用组织工程学技术修复关节软骨缺损

目的:关节软骨缺损一直是临床上的一个难题。目前的治疗包括自体或异体骨软骨移植修复、软骨膜或骨膜移植修复。组织工程学技术的发展使体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进入了一个新的发展时期,通过查阅文献对体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进行综述。资料来源:应用计算机检索Medline1993-01/2004-06关于组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章,检索词为“articularcartilagedefects、tis-sueengineeringtechnology”,限定语言种类为英文;同时计算机检索中国期刊数据库1993-01/2004-06相关组织工程学技术修复关节软骨缺损的文章,检索词“关节软骨缺损,组织工程学技术,体外培养”,限定语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,纳入标准:①有关软骨细胞的结构、功能、及其体外培养的意义研究。②有关体外培养种子细胞的选择的研究。③软骨细胞修复关节软骨缺损的前景展望的研究。排除标准:文献中重复研究、综述、Mata分析类文章。未排除文章中资料是否应用了随机、对照和盲法。资料提炼:共收集到32篇相关文献,含追溯法查找文献6篇,18篇符合纳入标准,排除14篇文献,其中4篇系重复研究,7篇为临床应用,3篇为软骨细胞支架的研究。18篇文献中有7篇对软骨细胞的特征进行综述,5篇是理想种子细胞的选择的研究,6篇为软骨细胞修复关节软骨缺损的前景展望的研究。资料综合:软骨细胞体外培养大量扩增、分化维持其正常的表型及代谢的调控因素为组织工程化软骨修复软骨缺损、体外培养软骨细胞建立软骨细胞库开拓了一条新的途径。软骨细胞、间充质干细胞(骨髓、骨膜或软骨膜来源)、滑膜细胞或转基因细胞等均可作为种子细胞。可来源于同种异体甚至异种细胞。自体软骨细胞植入技术已经作为一个传统自体软骨细胞移植术的替代品被骨科界广泛接受。结论:体外培养软骨细胞技术,目前已经成熟。组织工程学技术修复关节软骨缺损的方法很多。组织工程学技术的发展使体外培养软骨细胞修复关节软骨缺损进入了一个新的发展时期,基质诱导的自体软骨细胞植入技术修复关节软骨缺损开辟了新的道路。     

间充质干细胞在关节软骨组织工程中的应用

背景：组织工程技术的发展为关节软骨缺损修复和功能重建提供了新的方法和思路。目的：探讨以间充质干细胞作为种子细胞在关节软骨组织工程中的应用和研究进展。 方法：由第一作者检索 PubMed 数据库中2000-01-01/2014-09-30有关间充质干细胞和关节软骨组织工程的文献,检索词为“articular cartilage defects, cartilage tissue engineering, mesenchymal stem cel s”。共检索到70篇相关文献,对其中49篇文献进行综述。 结果与结论：关节软骨缺损自身修复能力很有限,目前的临床治疗手段无法达到满意修复,而组织工程的发展为解决这个问题提供了新思路。在种子细胞选择方面,软骨细胞去分化能力有限,胚胎干细胞受到伦理、法律等方面的制约,而间充质干细胞因其自体来源、易扩增、具有软骨分化潜能而受到广泛重视。但目前应用组织工程方法修复关节软骨缺损的效果存在一定的争议,主要是远期功能距离临床应用存在一定差距,在修复组织结构和生物力学方面还需要进一步研究。     

组织工程技术修复关节软骨的理论研究与进展

由于关节软骨修复再生能力较差,传统的治疗方法总体疗效欠佳.组织工程技术为修复关节软骨缺损提供了一个新的治疗途径.扩大种子细胞来源,促使种子细胞大量扩增的同时维持细胞特性及表型稳定,严格控制定向分化,多种支架材料复合,多种生长因子联合作用以及由基因转导技术维持生长因子表达等是目前研究热点.文章通过对关节软骨组织工程学种子细胞、支架材料、生长因子等方面的研究进展进行综述,指出目前种子细胞、支架材料、生长因子的优缺点和下一步研究方向.     

组织工程关节软骨：新生软骨与移植物周围正常软骨的整合及重塑

背景：由于关节软骨的组织再生能力非常低,因此创伤或退变疾病导致软骨缺损很难实现自身修复。 目的：通过资料分析了解关节软骨组织工程学的研究现状。 方法：以“Articular cartilage, Tissue engineering, Signaling molecules, Scaffolds”为英文检索词,“关节软骨,组织工程学,细胞来源,信号分子,支架”为中文检索词,检索 Pubmed 数据库、CNKI 数据库2000至2013年发表的相关文献。共检索到202篇文献,排除无关重复的文献,保留70篇进行综述。 结果与结论：软骨细胞和干细胞是当前软骨组织工程研究的主要细胞来源。多种细胞因子、激素类物质及生长因子会影响软骨细胞的合成及分解代谢过程。新型生物材料支架可为细胞提供一个适宜的环境,刺激细胞软骨基质合成,临时替代天然软骨基质的功能,直至新生软骨形成。而随着研究的不断深入,组织工程学关节软骨必将表现出良好的应用前景。     

组织工程化软骨修复软骨损伤

背景:目前临床上多采用自体或异体软骨移植、软骨膜或骨膜移植、软骨细胞移植等方法进行软骨损伤修复,但均因取材局限、免疫排斥等导致效果不佳。利用组织工程的方法再造软骨,为软骨缺损的临床修复提供了新的思路与途径。目的:利用SCI数据库文献检索和深度分析功能,对于组织工程软骨的文献资料趋势进行多层次探讨分析,根据检索文献结果分析组织工程软骨的发展趋势。方法:通过计算机检索SCI数据库中2001/2010有关组织工程软骨的文献,检索词为"软骨(cartilage);组织工程(tissueengineering);软骨细胞(chondrocyte/cartilage cell);软骨组织(cartilage tissue);支架材料(scaffold materials);种子细胞(seed cell)",以文字和图表的形式进行统计和结果分析,描述其分布特征。结果与结论:SCI数据库2001-01/2010-12收录组织工程软骨相关文献总计3137篇,中国在该领域的文献产出量逐渐增多,总体呈上升趋势,Biomaterials《生物材料》杂志发表文献量最多。美国在该领域文献产出量多于其他国家,对该领域研究起到重要作用,发表文献较多的机构集中在美国的哈佛大学,莱斯大学,麻省理工学院,哥伦比亚大学,加利福尼亚大学圣地亚哥分校等。     

软骨修复材料对运动性膝关节软骨损伤的修复

膝关节是日常生活及运动中最易受伤的关节,尤其是关节软骨长期受高压应力的作用,发生损伤的概率较高,加之软骨的再生能力较差,治疗难度大,所以,其损伤修复的研究引起了运动医学领域的普遍关注.目前许多促软骨修复的方法还处在探索阶段.研究证明运动性膝关节软骨修复领域以自体软骨移植效果为最佳,但由于其取材困难的局限性,尚难广泛应用.而应用较广泛的是细胞移植修复法,但所需细胞的载体材料还存在着较多远期不稳定性,仍需进一步研究和解决.     

Imaging cartilage physiology

Osteoarthritis (OA) is a common disease that results in cartilage degeneration in the joints and is a disabling condition for millions of individuals. Poor sensitivity and specificity of standard diagnostic methods have relegated treatment options to mitigating pain or surgical replacement. The advent of disease-modifying drugs holds the potential for reversing the normal course of OA and rebuilding cartilage. To aid these therapies, novel magnetic resonance imaging-based tools are required for detecting subtle early changes in cartilage physiology due to OA that may provide improved diagnoses and clinical management of patients. Some of the techniques reviewed here such as T1ρ and T2 relaxometry, magnetization transfer, chemical exchange saturation transfer, and Na magnetic resonance imaging are all biomarkers of cartilage pathological diseases that are sensitive to early biochemical changes in the extracellular matrix of cartilage. These techniques have the potential to noninvasively detect early pathological changes with the goal of aiding clinical decision making as well as contributing to the development and evaluation of potential disease-modifying therapies.     

Human cartilage lysozyme

The lysozyme content of human cartilage was measured by incubation of lyophilized, powdered cartilage in a variety of buffers and salt solutions, and the factors controlling the binding of lysozyme within cartilage were studied. Lysozyme was extracted from hyaline cartilage by buffers of pH greater than 9.0 by solutions 1 M in monovalent cations, and by solutions 0.12-0.40 M in divalent cations. The ability of cations to extract lysozyme from cartilage agreed with their known affinities for binding to chondroitin sulfate. The total extractable lysozyme content of five samples of human costal cartilage ranged from 1.45 to 3.36 mug lysozyme per mg of cartilage; for five samples of hyaline cartilage from peripheral joints the range was 0.80-3.03 mug lysozyme per mg of cartilage. Cartilage incubated in excess exogenous lysozyme could bind 0.053 equivalents of lysozyme per equivalent of chondroitin sulfate. Fibrocartilage and synovium from knee joints yielded no detectable lysozyme, despite the fact that synovium, a tissue rich in lysosomes, contained measurable quantities of beta-glucuronidase. Lysozyme extraction from cartilage was not augmented by incubation with streptolysin S. When incubation was carried out with mild extraction techniques, lysozyme extraction from cartilage tended to parallel uronic acid release, both as a function of time and from one specimen to another. The active material as lysozyme. Lysozyme occurs in human hyaline cartilage as a counterion to polyanionic glycosaminoglycans. Carextracted from cartilage met five criteria for identification tilage lysozyme appears to be extracellular and nonlysosomal. Degradation of cartilage may contribute to the increased serum and synovial fluid lysozyme levels often present in patients with rheumatoid arthritis.     

Computational model for the analysis of cartilage and cartilage tissue constructs

We propose a new non‐linear poroelastic model that is suited to the analysis of soft tissues. In this paper the model is tailored to the analysis of cartilage and the engineering design of cartilage constructs. The proposed continuum formulation of the governing equations enables the strain of the individual material components within the extracellular matrix (ECM) to be followed over time, as the individual material components are synthesized, assembled and incorporated within the ECM or lost through passive transport or degradation. The material component analysis developed here naturally captures the effect of time‐dependent changes of ECM composition on the deformation and internal stress states of the ECM. For example, it is shown that increased synthesis of aggrecan by chondrocytes embedded within a decellularized cartilage matrix initially devoid of aggrecan results in osmotic expansion of the newly synthesized proteoglycan matrix and tension within the structural collagen network. Specifically, we predict that the collagen network experiences a tensile strain, with a maximum of ~2% at the fixed base of the cartilage. The analysis of an example problem demonstrates the temporal and spatial evolution of the stresses and strains in each component of a self‐equilibrating composite tissue construct, and the role played by the flux of water through the tissue. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.