雪旺细胞促进组织工程骨修复大鼠股骨损的实验研究

目的 探讨雪旺细胞(SCs)对β-磷酸三钙/骨髓基质干细胞诱导分化的成骨细胞(β-TCP/BDOB)组织工程骨修复大鼠股骨缺损的影响. 方法 将SD大鼠骨髓基质于细胞(BMSCs)诱导分化为BDOB,并从SD乳鼠中提取SCs.将36只SD大鼠随机分为3组,每组12只,分别将术前预种植SCs的β-TCP/BDOB组织工程骨(A组)、β-TCP/BDOB组织工程骨(B组)、单纯β-TCP材料(C组)植入大鼠体内修复长度为8 mm的股骨缺损.于术后12周行X线摄片、组织学检查和显微CT扫描观察各组股骨缺损部位新生骨质的形成情况. 结果 术后12周X线片和显微CT扫描结果显示:A组大鼠股骨缺损已完全愈合,B组大鼠股骨缺损部分愈合,C组大鼠股骨缺损未愈合.A组、B组、C组的X线影像学评分平均分别为(12.08 ±0.90)、(9.25±1.06)、(6.17±1.12)分,3组比较差异有统计学意义(F=99.553、P=0.000),3组间两两比较差异均有统计学意义(P＜0.05).组织学检查结果显示:A组植入物中有大量骨质形成,广泛分布肥大的软骨细胞与成骨细胞;B组植入物中也可见散在新生骨形成,软骨细胞与成骨细胞散在稀疏分布;C组植入物中新生骨质形成极少,几乎未见软骨细胞或成骨细胞. 结论 SCs可提高β-TCP/BDOB组织工程骨修复大鼠股骨缺损的效果.     

磷酸三钙-透明质酸-Ⅰ型胶原-骨髓基质细胞复合修复骨缺损的实验研究

目的观察由磷酸三钙人工骨(β-tricalciumphosphate,β-TCP)、透明质酸(hyaluronicacid,HA)、型胶原(type collagen,COL-)复合物作为诱导后的骨髓基质细胞(marrowstromalcells,MSCs)载体修复兔桡骨骨缺损的能力及作为自体骨移植替代物的可能性。方法获取新西兰大白兔MSCs,体外诱导培养后与β-TCP、HA、COL-结合形成复合物。将6月龄新西兰大白兔30只,手术制备双侧桡骨2cm骨缺损,8周后随机分为A、B及C组,A组(n=27侧),植入β-TCP-HA-COL--MSCs;B组(n=27侧),植入自体骨;C组(n=6侧),缺损空置作为空白对照。用扫描电镜观察β-TCP-HA-COL-结构。于4、8和12周各时间点分别处死动物6、9和15只;4、8周时A、B组各6侧,12周时A、B组各15侧;C组8周时6侧。进行大体观察、X线摄片、HE染色及无机质含量测定,对A、B组12周时标本进行成骨面积及生物力学测试,比较各组骨缺损的修复效果。结果MSCs在体外生长稳定,增殖能力强,可被诱导为成骨细胞。β-TCP-HA-COL-复合物呈多孔结构。各组各时间点大体观察、X线片、组织学及生物力学测试结果显示,随着时间的延长A、B组骨缺损可被修复,空白对照组不能修复。12周时成骨面积、生物力学测试,A、B组差异无统计学意义(P>0.05)。A组中的无机质含量在4、8和12周分别为75%、57%和42%。结论     

慢病毒介导hBMP-2转染BMSCs复合脱钙松质骨修复兔股骨缺损的实验研究

目的研究慢病毒介导人骨形态发生蛋白(Human bone morphogenetic protein,hBMP-2)转染骨髓间充质干细胞(Bone mesenchymal stem cells,BMSCs)植入脱钙松质骨后对兔股骨大段缺损的修复作用。方法体外对兔BMSCs分离、培养、传代及表型鉴定后,采用慢病毒介导hBMP-2转染兔BMSCs,然后采用Western Blot法检测hBMP-2基因的表达情况。兔股骨大段缺损模型制造成功后随机分为4组(n=6),A组左侧股骨大段缺损区单纯行钢板螺钉内固定;B、C、D组左侧股骨大段缺损区行钢板螺钉内固定后分别植入脱钙松质骨、BMSCs复合脱钙松质骨、慢病毒介导hBMP-2转染BMSCs复合脱钙松质骨。结果慢病毒介导hBMP2转染后的BMSCs细胞内hBMP-2基因能持续高效表达目的蛋白。术后12周X线片显示,A、B、C组骨缺损修复未完成,D组左股骨缺损区骨痂开始塑形,骨缺损消失,髓腔再通,骨缺损修复完成。内固定取出后进行三维CT检查,A、B、C组左侧股骨缺损处再次发生骨折,D组并未再次发生骨折。结论慢病毒介导hBMP2转染后的兔BMSCs细胞内hBMP2目的基因能高效持续表达目的蛋白,能诱导兔BMSCs分化成骨从而促进兔股骨缺损的修复。     

骨髓间质干细胞复合多孔磷酸钙陶瓷修复兔颅骨缺损的研究

目的探讨以骨髓间质干细胞(MSCs)作为种子细胞、β-磷酸三钙(β-TCP)多孔生物陶瓷作为支架材料构建组织工程化人工骨，修复兔实验性颅骨标准缺损的可行性。方法选择5月龄新西兰大白兔34只，制作颅骨标准缺损后分成3组。A组(n=20)：分离培养兔同胎异体MSCs。体外扩增后接种到预制的β-TCP多孔生物陶瓷材料上，细胞-材料复合体经体外孵育后，无菌条件下植入颅骨缺损；B组(n=10)：采用单纯β-TCP材料修复兔颅骨缺损；C组(n=4)：兔实验性颅骨标准缺损区未做骨修复。术后6周和12周分别处死动物、取材，进行缺损区大体、组织学、组织化学和免疫组织化学分析。结果颅骨缺损处A组术后6周表面肉眼可见骨样组织形成，组织学提示材料部分降解，未降解吸收的材料孔洞内广泛分布着新生骨组织，成骨细胞外基质丰富，I型胶原染色阳性；术后12周，支架材料几乎完全降解，缺损区被新生骨组织所取代。B组术后6周，可见从缺损区边缘有新生骨组织向支架材料内长入，支架材料部分吸收；术后12周，可见从缺损区边缘长入到支架材料内的新生骨组织逐渐增多，但材料的中心部位未发现新生骨形成。C组术后12周，仅见少量骨组织从缺损区边缘向缺损区内长入，缺损中央大部分区域未得到修复。结论体外培养扩增的兔MSCs在不添加外源性生长因子的情况下，与pTCP复合植入后可以在体内诱导、分化为成骨细胞，并能够对标准的颅骨缺损进行有效的修复，可进一步推广应用。     

不同颗粒大小β-TCP植骨材料对于修复腔隙性骨缺损的影响

目的探讨不同颗粒大小的β-TCP植骨材料对腔隙性骨缺损骨修复的影响。方法将多孔β-TCP制备成粒径不同的三种形态:大颗粒组(A组),颗粒直径3.5~4.5 mm,小颗粒组(B组),颗粒直径1.5～2.5 mm,整块植骨组(C组),植骨块为圆柱体,直径6mm,高7 mm,并以无填充组(D组)为空白对照,随机植入到60只新西兰大白兔胫骨近端圆柱状骨缺损(直径7 mm,深6 mm)处,于术后第2、4和8周取材,进行影像学、显微CT定量分析(micro-CT)、组织学检测分析,观察骨缺损区β-TCP降解和新骨形成情况,并进行统计学分析。结果影像学、显微CT及组织学检结果显示:在2周时,A组在新生骨生成量方面仅仅在2周时少于C组,多于其他两组;4周时A组和C组一致,多于其他两组;8周时A组为最多的一组。在降解速率上,三组植入物组2周、4周都趋于平缓,B组在8周时显示降解速率增快。结论多孔β-TCP的颗粒大小对兔长骨腔隙性骨缺损的修复产生影响,适当调整植骨粒径将有利于新骨的形成。     

唑来膦酸、聚乳酸-羟基乙酸聚合物、β-磷酸三钙复合支架修复去势大鼠股骨干骺端骨缺损的实验研究

目的唑来膦酸、聚乳酸-羟基乙酸聚合物、β-磷酸三钙(ZA、PLGA、β-TCP)复合支架对去势大鼠股骨干骺端骨缺损的修复作用。方法雌性SD大鼠经过双侧去卵巢手术后饲养3个月建立骨质疏松模型,随后在大鼠双侧股骨干骺端建立直径为3 mm圆形骨缺损,上述大鼠随机分为4组;分别置入ZA、PLGA支架,β-TCP支架和ZA、PLGA、β-TCP复合支架,不置入支架材料的为对照组。术后12周取材,通过Micro-CT扫描重建和病理组织学评价三组支架材料的成骨作用。结果术后观察发现空白对照组骨缺损未修复,骨缺损断端硬化,而其他3组骨缺损均有不同程度修复。植入骨质疏松大鼠体内12周后,三组材料随着材料的降解均有新生骨长入,且三组新骨生成率均显著优于对照组(P0.05),缺损区域都有较高BV/TV、Tb.Th、Tb.N、Conn.D、骨矿化沉积率(MAR)和较低的Tb.Sp,其中以ZA、PLGA、β-TCP组最高。Micro-CT和病理组织学结果提示ZA、PLGA、β-TCP组骨修复效果较ZA、PLGA与β-TCP组更好。结论 ZA、PLGA、β-TCP复合支架具有明显促进去势大鼠股骨干骺端骨缺损修复的作用。     

骨髓基质干细胞联合血管束植入构筑血管化组织工程骨修复兔大段骨缺损

目的 研究兔骨髓基质干细胞(BMSCs)联合动静脉血管束植入异种脱蛋白松质骨(XDCB)构筑血管化组织工程骨修复兔桡骨中远段完全骨膜骨缺损的能力. 方法 从兔髂嵴捕骨髓培养制备兔BMSCs,将第5代BMSCs种植于多孔XDCB,并进行成骨诱导2周制备组织工程骨,手术中分离兔桡动、静脉血管束.动物模型为制备24只兔舣侧桡骨中远段完全骨膜骨缺损1.5 cm共48侧,分4组修复(n=12),A组为空白未治疗组,B组为单纯材料+血管束植入组(XDCB+VB),C组为组织工程骨组(XDCB+BMSCs),D组为组织工程骨+血管束植入组(XDCB+BMSCs+VB),符组交叉配对.分别于术后4、8、12周行X线片、大体解剖、组织切片、生物力学等检查,观察各组骨缺损修复效能及移植物血管化情况.结果 D组骨缺损修复效能(术后12周新骨面积比2.02%±0.16%)及血管化情况(术后12周血管面积比6.89%±0.32%)优于C组(1.50%±0.28%和3.17%±0.19%),而C组又优于B组(1.59%±0.19%和6.52%±0.23%),A组骨缺损未修复,各组结果差异有统计学意义(P<0.05).结论 BMSCs联合动静脉血管束植入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大段骨缺损的能力.     

Ⅰ型胶原凝胶包埋脂肪干细胞复合PLGA-β-TCP支架修复兔自体桡骨缺损

目的 采用Ⅰ型胶原凝胶悬浮包埋兔脂肪干细胞并复合PLGA-β-TCP支架修复自体桡骨缺损。方法 使用Ⅰ型胶原凝胶悬浮兔脂肪干细胞并与PLGA-β-TCP复合构建脂肪干细胞-Ⅰ型胶原凝胶/PLGA-β-TCP复合体(ASCs-COL/PLGA-β-TCP)(A组),同时设立单纯细胞/PLGA-β-TCP材料复合体(ASCs/PLGA-β-TCP)(B组)、单纯Ⅰ型胶原凝胶/PLGA-β-TCP复合体(COL/PLGA-β-TCP)(C组)、单纯PLGA-β-TCP支架材料(D组)以及空白缺损(E组)作为对照,体外成骨诱导培养2周后植入桡骨1.5cm缺损部位。30只兔(60侧)采用两因素随机区组设计每只兔两侧骨缺损植入组别。分别于术后8、16、24周处死兔,取材,进行相关分析。结果 术后8周,大体观察、放射学、组织学检测示A组桡骨断端连续性基本恢复。术后16周,A组骨断端连续性完全恢复,髓腔未通。术后24周,A组髓腔再通,改建塑形趋于完成,材料基本降解。自术后16～24周,A组残存材料比例低于其他3组(P＜0.05,n=4);与A组比较,在整个观察周期内,B、C、D组均无明显成骨现象,E组保持骨缺损状态(P ＜0.05,n=4)。结论 通过应用Ⅰ型胶原凝胶悬浮包埋脂肪干细胞进而与PLGA-3-TCP多孔支架材料复合构建新型仿生骨组织工程复合体,可修复兔桡骨1.5 cm缺损。     

BMP7修饰的骨髓基质干细胞修复羊股骨缺损的实验研究

目的 观察用BMP7修饰前后的骨髓基质干细胞修复羊股骨缺损效果的差异,探讨用组织工程与基因工程相结合的方法修复长骨缺损,为临床研究打下基础.方法 分别用含有地塞米松(10～8 M,Sigma)、β-磷酸甘油钠(10 mM,Sigma)的DMEM培养的骨髓基质干细胞(组1,n=7)和Adeno-BMP7转染的骨髓基质干细胞(组2,n=7)与珊瑚复合,再分别用于修复股骨缺损,通过不同时间点的X线观察、组织学观察和灰度分析来评价骨缺损的程度.结果 组1 X片显示4月前新生骨密度逐渐增高;八月时,骨缺损处新生骨转化为新生皮质骨.组2X片显示在3月前就有大量新生骨形成,新生皮质骨形成时间明显早于组1.由于组2新生骨形成的体积较大,X片灰度分析与组1相比并没有显著性差异.结论 两种方法都能修复羊股骨缺损.BMP7局部基因转染的方法有利于骨组织再生.     

新型骨组织工程β-TCP／CPPF／PLLA支架复合BMSCs修复节段性骨缺损的影像学研究

目的：将自体骨髓基质细胞（Bone marrow stromal cells,BMSCs）接种到β-TCP／CPPF／PLLA支架上,进行体外复合培养,构建组织工程人工骨,植入兔桡骨大段骨缺损模型中,评估BMSCs／β-TCP／CPPF／PLLA复合体促进成骨的作用。方法：用新西兰大白兔40只,随机分为BMSCs／β-TCP／CPPF,PLL复合物组（A组）、β-TCP／CPPF／PLLA支架组（B组）、空白对照组（C组）共三组,建立兔桡骨双侧大段骨缺损模型,相应植入自体细胞材料复合物和单纯支架材料,空白对照组不作任何处理。术后4、8、12、16周处死动物,摄X线片观察骨缺损修复情况。结果：X线检查结果：A组术后2周可见缺损处有散在的、少量的模糊状骨痂生成,术后4周可见明显的骨生成影像,成云雾状,均匀分布在骨缺损区,术后8周整个缺损区均可见到骨痂生成,成骨现象较4周更加明显,部分髓腔已通,术后12～16周,缺损区已完全为新生的骨组织充填,骨髓腔已完全再通,修复区比正常的桡骨较细。B组、C组术后2～16周,虽有不同程度的成骨现象,但没有完全修复骨缺损区,B组较C组修复明显。X线评分结果：A组在各时期均明显高于B组,差异具有显著性（P〈0．01）。结论：自体BMSCs与β-TCP／CPPF／PLLA复合物移植能修复大节段的骨干缺损。     

富集骨髓基质干细胞复合多孔β-磷酸三钙促进骨缺损修复的实验研究

目的 评估富集骨髓基质干细胞(BMSCs)复合β-磷酸三钙(β-TCP)在促进骨缺损修复中的作用. 方法 抽取12只崇明山羊骨髓血,用梯度离心法分别将其中的BMSCs富集、分离后与β-TCP复合.12只山羊双侧股骨内髁钻孔,制备骨缺损模型.所有山羊左侧股骨内髁缺损通过富集BMSCs/β-TCP进行局部填充治疗(实验组),其中10只羊右侧股骨内髁缺损以单纯β-TCP颗粒填充治疗(对照组),2只羊右侧股骨内髁缺损旷置(空白组),评价富集效率.术后16周处死取材,将所得标本进行影像学观察和形态学计量,实验组和对照组之间进行比较. 结果 BMSCs富集后有核细胞数和碱件磷酸酶染色呈阳性的细胞集落形成单位(CFUs/ALP+)数均有显著提高,差异有统计学意义(P<0.05).X线侧位片和μ-CT形态计量分析显示实验组新生骨长入率(70.27%±8.47%)显著高于对照组(21.40%±5.77%),差异有统计学意义(t=11.97,P<0.05).X线侧位片、CT平扫与三维重建以及μ-CT图像均可见实验组疗效优于对照组. 结论 在促进骨缺损修复中,富集BMSCs/β-TCP的疗效优于单纯β-TCP颗粒,有良好的应用前景.     

多孔磷酸三钙人工骨修复腔隙性骨缺损的随机对照研究

目的 评价多孔磷酸三钙(β-tricalcium phosphate,β-TCP)修复腔隙性骨缺损的临床效果,探讨其成骨愈合机制.方法 2003年1月至2008年12月,随机选择应用多孔β-TCP人工骨颗粒材料修复孤立性骨囊肿刮除术后骨缺损55例(实验组),或应用异体骨颗粒材料修复40例(对照组).术后1周、1、2、3、6、12、24及48个月摄X线片,采用自定的X线影像学半定量方法观察植骨材料的降解和成骨情况,计算植骨材料降解率,分析不同年龄组、不同随访时间段、不同植骨方式的材料降解率.组织病理学检查观察β-TCP人工骨降解成骨过程.结果 全部病例随访7～48个月,平均28.4个月.终末随访X线片示β-TCP人工骨和异体骨均能修复骨缺损.实验组(81.5%±23.2%)与对照组(77.9%±19.4%)材料降解率无统计学差异(t=0.803,P=0.424).实验组与对照组均表现出年龄越小植骨降解率越高的趋势;术后3年以上,实验组降解率高于对照组(t=29.893,P=0.04);采用打压植骨法时对照组降解率高于实验组(t=39.233,P=0.00),实验组组内比较疏松植骨法降解率高于打压植骨法(t=8.342,P=0.03).组织病理学结果显示β-TCP降解与成骨同时进行,新骨内可见骨细胞和骨陷窝.结论 多孔β-TCP人工骨修复腔隙性骨缺损的临床效果和异体骨相似,随时间延长降解效果逐渐优于异体骨.

Abstract：

Objective To evaluate the clinical outcomes of a hovel porous β-tricalcium phosphate (β-TCP)and control allograft for the repair of lacunar bone defects caused by solitary bone cyst curettage.Methods From January 2003 to December 2008,the patients with solitary bone cyst were randomized into an experimental(55 cases)and a control(40 cases)group.The control group received particulate allograft bone as the graft material,and the experimental group received β-TCP.At 1 week,1,2,3,6,12,24,48months after surgery,a new radiographic scoring system was employed to calculate the biodegradation of bone graft and evaluate the influence of multiple factors.Histologic characteristic of the degradation process of β-TCP were also evaluated.Results All the cases were followed up for average 28.4 months.Radiographic semi-quantitative analysis revealed that the biodegradation effieiencies were not significantly difierent between β-TCP and allografts(P=0.424).Degradation percentage of the implanted β-TCP or allograft was higher in younger patients than those in the older ones.Degradation of β-TCP was significantly higher than that of allografts over 3 years after surgery(P=0.04).In the experimental group,β-TCP degradation was greater in the loose packing treatment than that in the dense packing treatment (P=0.03).Histological observation demonstrated that the process of new bone formation accompanied the degradation of β-TCP.Conclusion The interporous β-TCP could be an advantageous alternative to allografts for repair bone defects caused by bone cyst.The clinical application of β-TCP is safe and reliable,which shows better biodegradation and osteogenesis than allografts in long-term follow-up.     

复合富血小板血浆的硼酸盐生物玻璃修复兔实验性骨缺损

目的 评价复合富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)的硼酸盐生物玻璃在兔体内的成骨作用.方法 取36只新西兰大白兔建立双侧桡骨1.5 cm骨缺损模型,随机分为4组,每组9只.A组一侧植入双碱硼酸盐(D-Alk-1B)材料,对侧植入D-Alk-1B+PRP;B组一侧植入D-Alk-1B+PRP,对侧植入β-磷酸三钙(β-TCP);C组一侧植入β-TCP,对侧为实验骨缺损对照;D组一侧植入D-Alk-1B,对侧为实验骨缺损对照.术后4、8、12周取材,通过大体观察、X线片、病理组织学、扫描电镜和Micro-CT评价复合PRP的硼酸盐生物玻璃的成骨作用.结果 术后4、8、12周X线成骨评价和组织学评价结果 基本相似.D-Alk-1B、β-TCP及D-Alk-1B+PRP三组均比实验骨缺损对照组成骨明显(P＜0.05);D-Alk-1B+PRP成骨性能最好,与D-Alk-1B、β-TCP比较差异均有统计学意义(P＜0.05);D-Alk-1B和β-TCP材料成骨性能相似.组织学观察和扫描电镜结果 显示D-Alk-1B的降解速度比β-TCP快,D-Alk-1B+PRP降解速度最快,降解后材料的多孔结构消失.Micro-CT观察提示D-Alk-1B在桡骨骨缺损中和宿主骨骨性结合比β-TCP材料好.结论 新型硼酸盐生物玻璃材料具有良好的生物活性、组织相容性和可降解性.修复骨缺损的能力和β-TCP材料相似,与PRP复合有协同成骨作用.     

干细胞移植和BMP2基因治疗修复骨损伤和坏死的实验研究

目的:根据老年骨缺损和股骨头坏死实验模型的研究结果来评价干细胞移植和BMP2基因治疗的方法是否可用于一些特殊损伤和疾病的治疗.方法:从不同年龄段大鼠、羊骨髓中分离培养骨髓间充质干细胞,利用含BMP-2基因或βal基因的腺病毒载体感染干细胞,通过酶联免疫测定方法检测基因转染细胞培养上清中BMP-2蛋白的含量.利用基因转染细胞和多孔三磷酸钙复合,回植后修复24月龄老年大鼠股骨干6毫米节段性缺损和实验性羊股骨头坏死.通过组织学观察和生物力学测定来评价比较BMP-2治疗组和βgal对照组的新骨形成情况和修复组织的强度.结果:基因转染细胞培养上清中BMP-2蛋白的含量随时间延长而逐渐上升,不同年龄大鼠干细胞BMP-2转染后蛋白质的分泌水平没有明显差异.组织学观察表明BMP-2基因转染细胞和多孔三磷酸钙复合物已成功修复24月龄老年大鼠股骨干6毫米节段性缺损和实验性羊股骨头坏死,BMP-2治疗组的新骨形成明显多于βgal对照组(P＜0.05).治疗后第16周,BMP-2治疗组股骨头修复组织的最大压缩强度和弹性模量也明显高于Bgal对照组(P＜0.05).结论:BMP-2基因转染的自体骨髓间充质干细胞和多孔三磷酸钙复合后回植可有效修复老年大鼠骨缺损并重建羊坏死股骨头的功能.     

The effect of the delivery carrier on the quality of bone formed via bone morphogenetic protein-2

Bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) can induce bone generation in vivo. Although many studies have demonstrated an increased quantity of regenerated bone after the delivery of BMP-2 using various carriers, little is known about the effect of the carrier type on the quality of the regenerated bone. In this study, we compared the quality of regenerated bone when BMP-2 was delivered with either β-tricalcium phosphate (β-TCP) or heparin-conjugated fibrin (HCF), both of which are shown to be excellent carriers for BMP-2. The profile of the release of BMP-2 was not significantly different between the delivery carriers. However, the alkaline phosphate activity of cultured osteoblasts was significantly higher when BMP-2 was delivered using HCF than when BMP-2 was delivered using β-TCP. To evaluate the quality of the regenerated bone, both types of BMP-2 carriers were implanted into critical-sized calvarial defects in mice. Eight weeks after implantation, the regenerated bone was examined by histomorphometry. Importantly, the treatment using HCF + BMP-2 and β-TCP + BMP-2 resulted in similar bone formation areas. However, the treatment using HCF + BMP-2 resulted in significantly higher bone density than the treatment using β-TCP + BMP-2. This study shows that a BMP-2 delivery carrier can modulate the quality of bone regenerated via BMP-2 delivery.     

脂肪干细胞/Ⅰ型胶原凝胶/聚乳酸聚乙醇酸-β-磷酸三钙骨组织工程复合体的构建及其异位成骨研究

目的 构建基于脂肪干细胞、Ⅰ型胶原凝胶以及聚乳酸聚乙醇酸-β-磷酸三钙支架(PLGA-β-TCP)的骨组织工程复合体并对其异位成骨进行研究.方法 设计构建脂肪干细胞-Ⅰ型胶原凝胶/PLGA-β-TCP复合体(A组),同时设立单纯细胞/PLGA-β-TCP材料复合体(B组)、单纯Ⅰ型胶原凝胶/PLGA-β-TCP复合体(C组)以及单纯PLGA-β-TCP支架材料(D组)作为对照.扫描电镜、相差显微镜观察细胞材料复合情况并对脂肪干细胞增殖以及成骨分化进行分析.体外成骨诱导培养2周后移植于自体股部肌袋,8周后取出,依次行放射学、组织学定性及半定量分析.结果 (1)体外成骨诱导2周,A组细胞增殖率慢于B组(P<0.05,n=4),但其细胞总数远高于后者(P<0.01,n=4).A组碱性磷酸酶(ALPase)活性、细胞外基质矿化程度均显著高于B组(P<0.01,n=4).A组细胞悬浮于Ⅰ型胶原凝胶并均匀分布于材料孔隙中而B组细胞仅见黏附于材料表面.(2)移植8周,X线片示A组高密度钙化影形成,B、C、D组未见有阳性结果.A组材料孔隙中均匀充满新生骨组织,可观察到骨小梁样结构.B组仅在少数孔隙中有类骨组织形成,同时伴有结缔组织长入.A组新生骨面积百分比显著高于B组(P<0.01,n=4).结论 通过应用Ⅰ型胶原凝胶来实现脂肪干细胞与PLGA-β-TCP多孔支架材料的均匀复合,能够有效促进脂肪干细胞在材料孔隙中的成骨分化及均质骨组织形成.     

组织工程颅骨缺损修复过程中超微结构观察

目的 用组织工程骨修复SD大鼠颅骨极量骨缺损，并在透射电镜下观察骨修复过程中成骨细胞、血管内皮细胞与陶瓷支架的关系。方法 14只雄性SD大鼠，随机分成实验组和对照组，每组7只。取左侧腔、股骨骨髓，体外诱导培养骨髓基质细胞。实验组将已分化的成骨细胞与含孔磷酸钙陶瓷复合用于修复大鼠自体颅骨极量骨缺损；对照组颅骨缺损处仅置入无细胞的陶瓷材料。分别于术后4、8、12、16、20、24及28周每组各处死1只动物取材，制成脱钙超薄切片，透射电镜下观察成骨细胞、血管内皮细胞与陶瓷残余支架的关系。结果 实验组动物颅骨修复12周前成骨细胞或成骨细胞样细胞毗邻新生小血管、血管内皮细胞存在，16周后成骨细胞转变为骨细胞，并围绕血管被包埋于骨基质及胶原纤维中；陶瓷残余与新生骨间有一条明显的钙化沉积带，大量胶原纤维已伸入到陶瓷支架的纳米级结构中。对照组陶瓷中央部位有大量小血管及血管内皮细胞增生，其周围多为幼稚成纤维细胞，无成骨细胞与血管内皮细胞的依附关系。结论 新型含孔磷酸钙陶瓷作为组织工程细胞支架，其间的纳米级结构有利于骨的再生和血管形成；未见来源于植骨床血管的内皮细胞衍变为成骨细胞。     

Tissue-engineered bone constructed in a bioreactor for repairing critical-sized bone defects in sheep

Purpose

Repair of bone defects, particularly critical-sized bone defects, is a considerable challenge in orthopaedics. Tissue-engineered bones provide an effective approach. However, previous studies mainly focused on the repair of bone defects in small animals. For better clinical application, repairing critical-sized bone defects in large animals must be studied. This study investigated the effect of a tissue-engineered bone for repairing critical-sized bone defect in sheep.

Methods

A tissue-engineered bone was constructed by culturing bone marrow mesenchymal-stem-cell-derived osteoblast cells seeded in a porous β-tricalcium phosphate ceramic (β-TCP) scaffold in a perfusion bioreactor. A critical-sized bone defect in sheep was repaired with the tissue-engineered bone. At the eighth and 16th week after the implantation of the tissue-engineered bone, X-ray examination and histological analysis were performed to evaluate the defect. The bone defect with only the β-TCP scaffold served as the control.

Result

X-ray showed that the bone defect was successfully repaired 16 weeks after implantation of the tissue-engineered bone; histological sections showed that a sufficient volume of new bones formed in β-TCP 16 weeks after implantation. Eight and 16 weeks after implantation, the volume of new bones that formed in the tissue-engineered bone group was more than that in the β-TCP scaffold group (P?Conclusion Tissue-engineered bone improved osteogenesis in vivo and enhanced the ability to repair critical-sized bone defects in large animals.