仿生矿化前后静电纺复合支架的性能对比

目的：用10倍模拟体液（10×SBF）仿生矿化丝素/壳聚糖（SF/CS）电纺支架制备骨仿生支架,并对比矿化前后支架的物理性能及诱导细胞成骨分化的能力。方法：通过扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT?IR）、吸水率和力学性能检测对比矿化前后支架成分及物理性能。通过活细胞染色和Cell Counting Kit?8（CCK?8）对比仿生矿化对于人骨髓间充质干细胞（HBMSC）在支架上黏附和增殖的影响。通过碱性磷酸酶（ALP）染色和茜素红染色（ARS）对比支架矿化前后对HBMSC成骨分化的诱导能力。结果：SEM、FT?IR、吸水率和力学性能证实了矿化的成功及支架物理性能的提高。活细胞染色和CCK8证明仿生矿化行为并未增加支架的细胞毒性,ALP和ARS证明矿化后支架更易诱导HBMSC的成骨分化。结论：经SBF仿生矿化后支架较原支架更符合骨组织工程的要求。     

不同浓度人源性抗菌肽LL-37/PLGA/β-TCP复合支架对兔骨髓间充质干细胞增殖、分化的影响

目的:研究不同浓度人源性抗菌肽LL-37/聚乳酸聚乙醇酸共聚物(PLGA)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合支架对于兔骨髓间充质干细胞(rBMSCs)增殖、分化的影响。方法:制备LL-37/PLGA/β-TCP复合支架材料,按LL-37浓度分为0、1、5、10 μmol/L组,另设置空白rBMSCs培养基为N组,每组三个培养皿,细胞密度为5×10~5个/皿。扫描电镜下观察不同浓度LL-37/PLGA/β-TCP复合支架形态。采用CCK-8检查方法检测各组干预rBMSCs 0、24、48、72、96、120 h后rBMSCs细胞增殖活力。干预rBMSCs 24 h后,采用荧光定量聚合酶链反应(qPCR)检测各组成骨相关基因碱性磷酸酶(ALP)、骨形态发生蛋白-1(BMP-1)及骨形态发生蛋白-7(BMP-7)的mRNA相对表达量。干预rBMSCs 24 h后,采用ELISA检测各组ALP、BMP-1及BMP-7的蛋白水平。每个实验独立重复三次。结果:LL-37/PLGA/β-TCP复合支架材料随着LL-37浓度增加而呈现多孔、细胞吸附增多的趋势,促进细胞贴附生长。干预24 h后,10 μmol/L组细胞增殖能力明显高于N组(P0.05);随着干预时间延长,1、5、10 μmol/L组均对rBMSCs有促进增殖作用,且呈浓度依赖作用。1、5、10 μmol/L组ALP、BMP-1及BMP-7的mRNA相对表达量与蛋白表达水平均高于N组(P0.05);1、5、10 μmol/L组ALP、BMP-1及BMP-7的mRNA相对表达量与蛋白表达水平均呈高表达,且呈浓度依赖。结论:LL-37/PLGA/β-TCP复合支架可以显著促进rBMSCs增殖与分化,是一种潜在的骨组织工程支架。     

骨形态发生蛋白2／7异二聚体对人脂肪间充质干细胞成骨分化的促进作用

目的：探讨新型成骨诱导生长因子骨形态发生蛋白2/7异二聚体（bone morphogenetic protein 2/7 heterodimer,BMP-2/7）在诱导人脂肪间充质干细胞（human adipose-derived stem cells,hASCs）成骨分化中的作用。方法：体外培养hASCs,以成骨诱导培养基（osteogenic medium,OM）中添加150 μg/L BMP-2/7为实验组,以单纯OM为阳性对照组（OM组）, 以常规增殖培养基（proliferation medium,PM）为阴性对照组（PM组）。体外诱导的第1、4和7天检测细胞DNA含量,第7和14天进行碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）染色及定量检测,第21和28天进行茜素红染色及定量检测,第1、4、7和14天分别进行成骨相关基因的检测。体内实验使用6只裸鼠,于其背部正中做皮肤切口,向两侧分离出4个皮下植入腔,分别植入：（1）单纯β 磷酸三钙（β-tricalcium phosphate,β-TCP）支架（支架对照组）;（2）β-TCP支架+hASCs（体外PM培养1周）（增殖细胞对照组）;（3）β-TCP支架+hASCs（体外OM培养1周）（诱导细胞对照组）;（4）β-TCP支架+hASCs（体外OM+150 μg/L BMP-2/7培养1周）（实验组）。植入后4周进行取材,标本制成组织学切片,进行HE和Masson三色染色分析。结果：体外诱导后第1天,实验组细胞DNA含量与PM组差异没有统计学意义（P>0.05）,第4天时实验组细胞DNA含量较PM组升高（P<0.05）,第7天时组间DNA含量没有明显差异（P>0.05）。诱导7天和14天后,实验组的ALP染色及定量检测均高于OM组和PM组（P<0.05）;第21和28天矿化结节染色及钙沉积定量检测均高于OM和PM组（P<0.05）。诱导第1天时实验组的成骨相关基因（Runx2、ALP、COL-1A1）的表达量即高于PM组 (P<0.05),诱导第4天时骨钙素（osteocalcin,OC）基因表达量即开始升高,第4、7和14天的基因表达量较OM和PM组显著升高（P<0.05）。HE染色分析可见实验组和诱导细胞对照组的hASCs能分泌出嗜酸性较强的均质细胞外基质,出现了强嗜酸性的类骨组织;与诱导细胞对照组相比,实验组的细胞外基质嗜酸性更强,类骨组织的面积更大,结构更加典型;其他两对照组均未见矿化基质和类骨组织生成。Masson三色染色分析可见实验组呈强阳性表现,细胞基质中充满绿染的胶原;诱导细胞对照组和增殖细胞对照组的细胞基质中有不同程度的阳性表现,但较之实验组,胶原的数量明显减少;单纯支架组未见胶原的表达。结论：BMP-2/7在hASCs的成骨分化过程中发挥了重要作用,能够有效促进hASCs的体外和体内成骨分化。     

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.     

塞来昔布对大鼠骨髓间充质干细胞增殖、成骨分化的影响

目的 观察不同浓度的塞来昔布对rBMSCs的增殖、成骨诱导分化的影响,探讨塞来昔布影响rBMSCs成骨诱导分化的可能机制。方法 采用全骨髓贴壁法获得rBMSCs;使用不同浓度的塞来昔布（0、12.5、25、50、100μmol/L）干预培养rBMSCs,检测不同浓度的塞来昔布对rBMSCs增殖的影响;采用较高浓度的塞来昔布（100μmol/l）诱导rBMSCs 成骨分化,进行ALP、茜素红染色,应用real-time PCR扩增ALP、OCN。结果 细胞增殖抑制实验表明100μmol/L塞来昔布对rBMSCs增殖抑制明显（P<0.05）;12.5、25以及50μmol/L塞来昔布对rBMSCs增殖抑制无影响。ALP染色结果表明,成骨诱导3天对照组以及实验组ALP染色均为阴性;诱导7天对照组ALP染色为阳性,而实验组染色为阴性;诱导14天对照组ALP染色为阳性,实验组染色阴性。茜素红染色结果表明,成骨诱导3天、7天对照组以及实验组染色均为阴性;诱导至14天对照组染色阳性,实验组染色呈阴性。荧光定量PCR结果表明,成骨诱导3天对照组以及实验组ALP mRNA、OCN mRNA表达均较低;成骨诱导7天对照组ALP mRNA表达明显升高,实验组ALP mRNA表达升高趋势较弱,对照组OCN mRNA表达与第3天相比基本无差异,实验组OCN mRNA表达下降明显;诱导14天对照组ALP mRNA表达出现明显下降,实验组ALP mRNA 表达与第7天相比无明显差异,对照组OCN mRNA表达进一步升高,实验组OCN mRNA表达与第7天相比基本无变化。结论 本实验发现,高浓度的塞来昔布（100μmol/L）对rBMSCs增殖具有显著抑制效应。高浓度的塞来昔布（100μmol/L）能够抑制rBMSCs成骨诱导分化过程。高浓度的塞来昔布（100μmol/L）能够抑制rBMSCs成骨诱导分化过程中ALP以及OCN mRNA表达,表明较高浓度塞来昔布抑制rBMSCs成骨诱导分化的效应可能通过抑制ALP以及OCN的基因表达实现,提示在应用NSAIDs时应注意剂量等问题,尤其是应避免使用高剂量甚至是超高生理剂量进行药物镇痛治疗。     

多孔细菌纤维素-聚乳酸乙醇酸-羟基磷灰石复合支架的制备及性能研究

目的制备多孔细菌纤维素（bacterial Cellulose,BC）-聚乳酸乙醇酸（poly lactic-co-glycolic acid,PLGA）-羟基磷灰石（hydroxyapatite,HA）复合支架并研究其相关性能。方法溶液浇铸/粒子沥滤法制备多孔BC-PLGA-HA复合支架,扫描电镜观测所得支架表面形貌并测定其抗张强度和孔隙率;体外接种成骨样细胞MG-63培养,以细胞培养板作对照组,通过扫描电镜（SEM）、四甲基偶氮唑盐（MTT）比色法以及碱性磷酸酶（ALP）检测来初步评价支架对MG-63细胞黏附、增殖活性以及ALP活性的影响。结果多孔BC-PLGA-HA支架抗拉强度为（8.923 1±0.901 2）N/mm2,孔隙率为（64.73±5.65）%;扫描电镜、MTT及ALP检测结果显示支架对成骨样细胞MG-63具有较高的增殖活性及ALP活性。结论多孔BC-PLGA-HA复合支架具良好的力学性能、孔隙率和生物相容性,有望作为一种新型组织工程支架材料。     

RGD修饰的聚乳酸-羟基乙酸骨组织工程材料的研究进展

[摘要]PLGA骨组织工程支架在骨损伤修复和再造方面有着重要的应用,但由于PLGA亲水性差,不利于种子细胞在支架上的粘附和增殖。RGD肽修饰PLGA支架后,材料的细胞亲和性可得到有效改善,促进种子细胞粘附和增殖。本文就近年来RGD修饰的PLGA骨组织工程材料的相关研究作一综述。     

负载siRNA胶原/生物活性玻璃复合材料的成骨作用

目的探讨负载siRNA胶原/生物活性玻璃复合材料的成骨作用。方法冷冻干燥法分别制备胶原/生物玻璃、负载阴性对 照siRNA胶原/生物玻璃和负载noggin胶原/生物玻璃3组复合材料。用CCK8试验检测空白组上述3组不同支架材料浸提液对 细胞增殖的影响,ALP活性检测、q-PCR检测、茜素红染色评估3组不同支架对MC3T3细胞矿化的影响。结果材料浸提液共培 养MC3T3细胞3、5 d后,胶原/生物玻璃复合材料、负载阴性对照siRNA胶原/生物玻璃复合材料和负载noggin胶原/生物玻璃支 架组细胞增殖数目均明显高于空白组,差异具有统计学意义（P<0.05）。培养14 d后,负载siRNA胶原/生物玻璃支架组ALP活 性高于单纯支架组,差异具有统计学意义（P<0.05）。培养14 d后,负载siRNA胶原/生物玻璃支架组ALP、Runx2、BSP表达量高 于单纯支架组,差异具有统计学意义（P<0.05）。茜素红染色结果表明负载siRNA胶原/生物玻璃支架组较其余组有更多矿化结 节形成,差异具有统计学意义（P<0.05）。结论负载siRNA胶原/生物玻璃复合材料支架具有良好的生物相容性,胶原/生物玻璃 复合材料和siRNA noggin可协同增效促进成骨。     

3D打印PLGA支架修复大鼠上颚骨缺损的实验研究

目的：探讨3D打印聚乳酸?羟基乙酸共聚物（poly lactic?co?glycolic acid,PLGA）支架修复大鼠上颚骨缺损的效果。方法：将PLGA 溶解于丙酮中,利用3D打印机打印出间距为100 μm、单层厚度为60 μm的圆盘形网格状支架材料。将12只大鼠随机分为2组（n=6）,制备直径为3 mm的上颚圆形骨缺损,实验组在骨缺损中植入3D打印的PLGA支架后缝合关闭缺损,对照组术后仅缝合关闭缺损。术后8周处死大鼠,行micro?CT及组织学检测观察缺损处骨组织修复情况。结果：成功制备3D打印PLGA支架。大鼠上颚骨缺损造模后8周,植入3D打印PLGA支架的实验组骨体积分数（bone?volume/total?volume,BV/TV）大于对照组（P < 0.05）,骨缺损未愈合面积小于对照组（P < 0.05）。通过上颚骨组织HE染色,发现实验组骨缺损边缘有大量新生骨质,而对照组只有少量新生骨质。结论：3D打印PLGA支架能够促进大鼠上颚骨缺损的骨再生。     

PLGA纳米可降解尿道支架的制备及力学性能

目的：探讨电纺丝法制备聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)(摩尔比80∶20)可降解尿道支架的可行性，并评价支架管的力学性能。方法：PLGA（80∶20）用三氯甲烷溶解并配成3%、4%、5%和6%的溶液，采用电纺丝技术制备纳米尿道支架，采用扫描电镜观察各种浓度PLGA制备的纳米尿道支架的微观结构，比较各种浓度PLGA支架的纤维直径、孔径、孔隙率及力学性能的差异。结果：浓度为3%、4%和5%的PLGA尿道支架制备成功，浓度为6%的PLGA因浓度过高制管失败。支架呈白色,长度4 cm,内径约 3.0 mm，外径约4.0 mm。电镜扫描见3种浓度的PLGA支架纤维平均直径随浓度的增高而增粗，组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。3种浓度PLGA支架的平均孔径分别为（7±4）、(13±7)和(32±13)μm，各组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。3%PLGA支架的孔隙率接近79%，4%PLGA支架的孔隙率约为85%，而5%PLGA支架的孔隙率约为90%，各组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。3种浓度PLGA支架的平均断裂强度分别为（2.37±0.15）、（1.97±0.07）和（1.85±0.11）MPa，3%PLGA支架的断裂强度显著高于浓度4%及5%PLGA支架（P<0.05），而4%与5% 2种浓度PLGA支架的平均断裂强度比较差异无统计学意义（P>0.05）。结论：5%PLGA尿道支架在孔径、孔隙率等方面可较好满足尿道组织工程支架对空间结构的要求，虽力学性能较3%PLGA支架略差，但可完全满足支架对力学性能的要求。     

HIF-1α介导BMSCs复合PLGA修复大鼠颅骨标准骨缺损的研究

目的 构建低氧诱导因子(HIF)-1α介导骨髓间充质干细胞(BMSCs)复合聚乳酸-聚乙醇酸共聚物(PLGA)支架材料血管化组织工程骨,观察其在大鼠颅骨标准骨缺损中的修复效果.方法 将目的基因HIF-1 α转染至BMSCs后,与支架材料PLGA复合,修复SD大鼠颅骨双侧直径5 mm的标准骨缺损(n=18),随机分为3组:实验组植入HIF-1 α-BM-SCs/PLGA复合体(n=6),对照组植入BMSCs/PLGA复合体(n=6),材料组仅植入PLGA支架材料(n=6).术后8周处死大鼠取材,分别行大体观察、X线片检查和HE染色观察缺损区骨形成情况.结果 大体观察、X线片检查和HE染色均显示实验组缺损区新骨形成量明显大于对照组及材料组,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 体内研究表明HIF-1α能够介导BMSCs促进骨组织形成,PLGA是理想的支架材料,用其构建的血管化工程骨能够有效修复骨缺损.     

载EPO腺病毒的PLGA纳米纤维支架在体内促进骨缺损修复作用

目的: 将促红细胞生成素(EPO)腺病毒局限在应用部位,观察其在体内的促进骨形成作用。方法: 采用冷冻干燥法,将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)腺病毒与聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米纤维支架复合作为实验组(PLGA/Ad-EGFP组),以等剂量的EGFP腺病毒为对照组,分别感染骨髓基质细胞(BMSCs),以BMSCs感染EGFP的荧光细胞面积比例检测病毒活力。采用Picogreen dsDNA定量检测试剂盒检测病毒释放动力学。将EPO腺病毒与PLGA纳米纤维支架冻干复合作为实验组(PLGA/Ad-EPO组),以单纯骨缺损为对照组,植入大鼠颅骨缺损处,在第4和8周采用Micro CT及组织学HE染色检测EPO腺病毒的新生骨面积百分比。结果: PLGA/Ad-EGFP组荧光细胞面积比例明显高于对照组(P<0.05);腺病毒在PLGA上呈突释曲线,第1小时存留53.0%±5.6%,第16小时存留20.0%±3.3%。与对照组比较,PLGA/Ad-EPO组在第4周促进红细胞生成,并在第4及8周大鼠颅骨缺损修复,新生骨面积百分比达到25.0%±5.7%及35.0%±6.3%(P<0.05)。结论: 应用冻干法将腺病毒与PLGA复合能够有效保存病毒活性, PLGA /Ad-EPO纳米纤维支架能够在一定程度上促进骨缺损修复。     

In vitro chondrogenesis of the goat bone marrow mesenchymal stem cells directed by chondrocytes in monolayer and 3-dimetional indirect co-culture system

Background  Cartilage injury has a very poor capacity for intrinsic regeneration. The cell-based treatment strategy for the cartilage repair using differentiated bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) is, however, a promising approach to the chondral repair. This study was aimed to explore the chondrogenic potential of the goat BMSCs in the Transwell co-culture system and the poly-laetide-co-glycolide (PLGA) scaffolds.

Methods  The BMSCs were isolated from the goat iliac crest while the chondrocytes were obtained from the goat’s last costal cartilage. In the Transwell co-culture system, the BMSCs co-cultured with chondrocytes were designed as group A, whereas the goat’s BMSCs induced with the chondrogenic medium were group B. Both groups A and B were the experimental groups, while group C that only contained BMSCs was the control group. In the PLGA scaffolds co-culture system, BMSCs were seeded into the PLGA scaffolds, which were suspended in the 24-well plate, and the control group was established by presence or absence of chondrocytes at the bottom of the 24-well plate. Toluidine blue staining, Alcian blue staining, collagen II immunofluoresence, collagen II immunochemical staining, collagen I, collagen II, COL2a Q-PCR and osteopontin Q-PCR were used to examine the chondrogenic conditions as well as the expressions of chondrogenic and osteogenic genes.

Results  Cells isolated from the aspirates of the goat bone marrow proliferated rapidly and gained characteristics of stem cells in Passage 4. However, the differentiations of chondrocytes were not apparent in Passage 3. The results from Toluidine blue staining, collagen II immunofluoresence and PCR showed the transformation of BMSCs to chondrocytes in the Transwell co-culture system and PLGA scaffolds. Although the cartilage gene expressions were upgraded in both chondrogenesis group and co-culture system, the osteopontin gene expression, which represents osteogenic level, was also up-regulated.

Conclusions  The Transwell co-culture system and the PLGA scaffolds co-culture system can promote the chondrogenic differentiation of the goat’s BMSCs, while up-regulated osteopontin gene expression in the Transwell co-culture system implies the osteogenic potential of BMSCs.

     

PLGA/CPC支架材料复合骨髓基质干细胞构建组织工程骨的体外效果评价

目的：探讨聚乳酸聚羟基乙酸/磷酸钙骨水泥(PLGA/CPC)复合骨髓基质干细胞（BMSCs）构建组织工程骨的可行性,为预防剩余牙槽嵴萎缩和促进骨再生提供科学理论指导。方法：采用溶剂浇铸-粒子沥滤技术结合相分离法制备PLGA/CPC支架材料;体外分离、培养、纯化大鼠BMSCs;第3代BMSCs经Dil染色后接种于复合支架材料。实验分为实验组（PLGA/CPC +BMSCs）和对照组（单纯BMSCs）。扫描电镜和激光共聚焦观察支架材料的孔隙率及BMSCs在支架上的黏附情况;CCK-8和碱性磷酸酶(AKP)法检测2组细胞增殖和分化。结果：支架材料孔隙率达90%以上,孔径平均为200~300 μm,支架材料与细胞黏附性较好;原代BMSCs前3 d增殖较慢,3～6 d增殖较快,6 d后增殖较慢;BMSCs表面抗原CD44和CD105均呈阳性表达;茜素红和Ⅰ型胶原染色,BMSCs有良好的成骨活性;Dil染色,细胞标记率达90%以上,标记物对细胞形态无明显影响。CCK-8和AKP法检测,实验组和对照组BMSCs增殖率和AKP活性差异无统计学意义（P>0.05）。结论：PLGA/CPC是理想的组织工程支架材料。     

壳聚糖复合成骨诱导后的骨髓间充质干细胞组织工程骨的异位成骨及支架降解的实验研究

摘要 背景及目的：壳聚糖支架复合成骨诱导后的骨髓间充质干细胞已经被证实是修复骨缺损的良好替代材料。然而,其成骨的具体过程以及支架的降解却研究较少。本研究的目的是通过观察壳聚糖支架复合成骨诱导后的骨髓间充质干细胞后的异位成骨过程来证实该复合材料的成骨能力,并探索支架降解与骨形成之间的关系。 方法：壳聚糖支架复合成骨诱导后的骨髓间充质干细胞（壳聚糖复合细胞组）和单纯壳聚糖支架（壳聚糖组）被分别植入SD大鼠的股骨肌袋内。 于术后2、4、6、8、12周,分别对大鼠股骨行CT扫描,并测定、统计分析两组的植入物CT值。随后取出标本,行HE染色和Masson染色,并测定、统计分析骨面积分数、支架面积分数以及胶原面积分数。 结果：影响学结果显示两组植入物的密度随时间延长而逐渐增高,但是在同一时间点,壳聚糖复合细胞组植入物的CT值明显高于壳聚糖组（P<0.05）。组织学检测结果显示从术后2周开始,两组均可观察到支架孔隙内的新骨和胶原蛋的形成并且随着时间延长而逐渐增加,以及支架随着骨形成的过程而逐渐降解。然而,统计分析结果显示,在同一时间点,壳聚糖复合细胞组的新生骨量以及胶原蛋白表达量明显高于壳聚糖组,而剩余支架要明显少于壳聚糖组。 结论：壳聚糖支架复合成骨诱导后的骨髓间充质干细胞是一种优秀的组织工程骨替代物,支架的降解与异位成骨过程一致。     

β-TCP/PLGA复合BMSCs联合高压氧修复海水浸泡兔桡骨骨缺损的作用研究

目的 探讨β-磷酸三钙/聚乳酸-羟基乙酸共聚物(β-TCP/PLGA)复合骨髓间充质干细胞(BMSCs)联合高压氧修复海水浸泡骨缺损的疗效.方法 复苏和传代的BMSCs接种于pTCP/PLGA支架上,构建组织工程骨.60只新西兰兔在双侧桡骨制作1.5cm的骨缺损,经海水浸泡3h后,分成4组,A组:空白对照组;B组:单纯BMSCs组;C组:BMSCs+高压氧组;D组:β-TCP/PLGA+ BMSCs高压氧组.分别于术后4、8A2周分别X射线摄片处死后取桡骨.通过X线片、苏木素-伊红(HE)染色和免疫组织化学检测,评价各组海水浸泡骨缺损修复效果.结果 影像学检查,术后12周A组骨缺损未完成修复,断端硬化;B组骨缺损部分修复;C组骨缺损基本完成修复,髓腔未通;D组骨缺损完成修复,髓腔再通.各个时间点骨痂灰度值D组＞C组＞B组＞A组(P＜0.05).组织学观察,术后12周,A组少量板层骨;B组少量板层骨形成,少量骨小梁生成;C组大量板层骨形成,骨小梁排列欠规则;D组大量板层骨形成,骨小梁排列规则.免疫组织化学检测各组表达骨钙素(OCN)强度,术后4周最强,术后8周减弱,术后12周达到最低.术后4周和8周,OCN表达强度D组＞C组＞B组＞A组(P＜0.05),术后12周各组差异无统计学意义(P＞0.05).结论 β-TCP/PLGA复合BMSCs联合高压氧是修复海水浸泡骨缺损的有效方法之一.     

骨髓间充质干细胞对继发性骨质疏松大鼠骨缺损愈合的影响

目的：探讨骨髓间充质干细胞(BMSCs)在继发性骨质疏松性的个体骨缺损愈合过程中的作用。方法采用全骨髓贴壁分离法培养原代BMSCs细胞,并使用流式细胞仪检测及使用成骨成脂特异性染色鉴定培养的BMSCs;选取60只雌性SD大鼠,通过肌注地塞米松(DEX,1 mg·kg-1·d-1)8周,建立大鼠骨质疏松模型。所有大鼠经手术于胫骨平台下钻孔造骨缺损模型,将大鼠随机分成三组：对照组(NS组,骨折不处理)、DEX骨折+生理盐水(NS)组、DEX+BMSCs组,将BMSCs注射到大鼠骨缺损部位治疗(采用生理盐水进行对照),于术后4周和8周,采用Micro-CT检测各组大鼠的骨缺损愈合情况。结果经流式细胞表型鉴定及成骨成脂特异性染色实验均证实分离得到的细胞是BMSCs。Micro-CT结果表明,与DEX+NS组比较,BMSCs细胞治疗能促进DEX诱导的骨质疏松性骨折的愈合。结论 BMSCs对继发性骨质疏松性大鼠的骨缺损具有显著的促进愈合作用,这为临床治疗继发性骨质疏松个体的骨损伤提供了一种新的研究思路。     

COA:细胞外基质来源的双层支架的研制及其修复犬膝关节负重区骨软骨缺损的实验研究

背景与目的 骨软骨损伤常见且修复困难,本研究探讨采用软骨细胞外基质（CECM)与脱细胞骨基质（ACBM)为材料制作新型组织工程骨软骨双层支架的可行性,并检测其联合骨髓基质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）修复犬膝关节负重区骨软骨联合缺损的疗效。 方法 ⑴新型组织工程骨软骨双层支架的骨部分以犬松质骨制备的ACBM为原料,软骨部分以人CECM为材料：将天然软骨粉碎成微丝并脱细胞处理后配成30 g/L的乳状悬液,将ACBM浸于盛CECM悬液的模具中,采用冷冻冻干法制备CECM/ACBM双层支架并交联。进行组织学、扫描电镜、Micro-CT观察,测定支架孔隙率,采用MTT法分析支架浸提液毒性。⑵ 将成软骨诱导的BMSCs种植到双相支架上体外构建组织工程骨软骨复合体,并以此复合体修复犬膝关节股骨髁负重区骨软骨缺损,分为细胞-双相支架组(实验组)和单纯支架组（对照组）,分别在3和6个月时取材,根据大体、组织学、生物力学、生物化学、Micro-CT等检测结果进行半定量或定量评估。 结果 支架评估：组织学显示双层支架去细胞彻底,无细胞碎片残留;CECM部分番红O及Ⅱ型胶原免疫荧光染色呈阳性。扫描电镜及Micro-CT观察显示支架内孔洞相互贯通呈海绵状,CECM部分孔径(155±34）μm,孔隙率为91.3%±2%;ACBM部分具有天然骨的孔径和空隙率,骨软骨部分结合良好。MTT法显示,不同浓度支架浸提液与对照培养液吸光度值比较,差异无统计学意义（P>0.05）。在修复犬膝关节骨软骨缺损的实验中,结果显示两组以纤维软骨或透明软骨对缺损有不同的修复,大体以及组织学评分表明实验组明显优于对照组,生物力学测试表明6月实验组修复软骨的刚度为正常膝关节软骨的70.1%,与生物化学分析结果一致;软骨下骨的刚度达到正常膝关节的74.96%。Micro-CT结果表明实验组与对照组软骨下骨重建不具备明显差异。结论 CECM /ACBM骨软骨双层支架保留了骨、软骨的细胞外基质成分,具备良好的孔径和孔隙率,骨-软骨两层间结合良好,无毒,生物相容性良好,可作为支架载体用于组织工程骨软骨复合体的构建。骨软骨双相支架复合成软骨诱导的BMSCs能成功修复犬膝关节负重区的骨软骨缺损,     

Transfect bone marrow stromal cells with pcDNA3.1-VEGF to construct tissue engineered bone in defect repair

Background  We previously showed that nano-hydroxyapatite/carboxymethyl chitosan (n-Ha/CMCS) displayed excellent mechanical properties, good degradation rates and exceptional biocompatibility, with negligible toxicity. The aim of this study was to determine the effect of the same composite with vascular endothelial growth factor (VEGF)- transfected bone marrow stromal cells (BMSCs) in a rabbit radial defect model.

Methods  The nano-hydroxyapatite was produced through co-precipitation. The n-HA/CMCS scaffold was produced by particle filtration and lyophilization followed by genipin crosslinking. Total RNA from rabbit bone was reverse-transcribed to synthesize VEGF165-pcDNA3.1 that was transfected into the BMSCs. The composite was implanted into a rabbit radial defect model, and the osteogenic activity examined by gross morphology, X-ray examination and hematoxylin and eosin (HE) staining.

Results  The microstructure and mechanical property of the n-HA/CMCS scaffold resembled natural cancellous bone. Compared with glutaric dialdehyde crosslinked scaffolds, the genipin crosslinked scaffold was less toxic, and displayed a higher capacity to promote cell adhesion and proliferation. Spontaneous fluorescence of the composite permitted visualization of the composite-bone interface and the adhesion behavior of cells on the scaffold under laser scanning confocal microscopy. The scaffold with VEGF-transfected BMSCs bridged the bony defect and promoted healing, with most of the implanted material being replaced by natural bone over time with little residual implant. Using X-ray, we noted obvious callus formation and recanalization of the bone marrow cavity. Furthermore, HE stained sections showed new cortical bone formation.

Conclusions  The n-HA/CMCS scaffold composite with VEGF-trasnfected BMSCs is biocompatible, nontoxic, promotes the infiltration and formation of the microcirculation, and stimulates bone defect repair. Furthermore, the degradation rate of the composite matched that of growing bone. Overall, this composite material is potentially useful for bone defect repair.

     

Evaluation of an extracellular matrix-derived acellular biphasic scaffold/cell construct in the repair of a large articular high-load-bearing osteochondral defect in a canine model

Background  Osteochondral lesion repair is a challenging area of orthopedic surgery. Here we aimed to develop an extracellular matrix-derived, integrated, biphasic scaffold and to investigate the regeneration potential of the scaffold loaded with chondrogenically-induced bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) in the repair of a large, high-load-bearing, osteochondral defect in a canine model.

Methods  The biphasic scaffolds were fabricated by combining a decellularization procedure with a freeze-drying technique and characterized by scanning electron microscopy (SEM) and micro-computed tomography (micro-CT). Osteochondral constructs were fabricated in vitro using chondrogenically-induced BMSCs and a biphasic scaffold, then assessed by SEM for cell attachment. Osteochondral defects (4.2 mm (diameter) × 6 mm (depth)) were created in canine femoral condyles and treated with a construct of the biphasic scaffold/chondrogenically-induced BMSCs or with a cell-free scaffold (control group). The repaired defects were evaluated for gross morphology and by histological, biochemical, biomechanical and micro-CT analyses at 3 and 6 months post-implantation.

Results  The osteochondral defects of the experimental group showed better repair than those of the control group. Statistical analysis demonstrated that the macroscopic and histologic grading scores of the experimental group were always higher than those of the control group, and that the scores for the experimental group at 6 months were significantly higher than those at 3 months. The cartilage stiffness in the experimental group (6 months) was (6.95±0.79) N/mm, 70.77% of normal cartilage; osteochondral bone stiffness in the experimental group was (158.16±24.30) N/mm, 74.95% of normal tissue; glycosaminoglycan content of tissue-engineered neocartilage was (218±21.6) μg/mg (dry weight), 84.82% of native cartilage. Micro-CT analysis of the subchondral bone showed mature trabecular bone regularly formed at 3 and 6 months, with no significant difference between the experimental and control groups.

Conclusion  The extracellular matrix-derived, integrated, biphasic scaffold shows potential for the repair of large, high-load-bearing osteochondral defects.