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。     

脂肪干细胞/Ⅰ型胶原凝胶复合体的构建及其体内外成骨分化研究

目的探讨利用脂肪干细胞与Ⅰ型胶原凝胶复合构建新型骨组织工程复合体的可行性并对其体内外成骨分化情况进行分析。方法取3月龄日本大耳白兔肩胛部皮下脂肪，Ⅰ型胶原酶消化获得细胞，于体外依次进行骨、软骨、脂肪多向诱导分化鉴定；取第3代细胞与Ⅰ型胶原凝胶复合，于成骨诱导条件下体外培养，相差显微镜、扫描电镜观察复合情况并对其碱性磷酸酶、细胞外基质矿化程度进行检测，同时设立单层贴壁培养细胞作为对照（n=4）；两周后移植于裸鼠皮下，12周后处死动物，依次行放射学、组织学检测观察成骨情况（n=3）。结果（1）所获细胞具备骨、软骨、脂肪多向分化潜能，为多能干细胞。（2）形态学观察显示脂肪干细胞呈三维立体生长状态，均匀、高密度悬浮于Ⅰ型胶原凝胶中。在体外成骨诱导条件下，其碱性磷酸酶活性以及外基质矿化程度均显著高于单层贴壁培养细胞（P〈0．01，n=4）。（3）于裸鼠皮下移植12周后，放射学、组织学检测显示脂肪干细胞．Ⅰ型胶原凝胶复合体成骨明显（n=3）。结论（1）IⅠ型胶原凝胶可显著促进脂肪干细胞的成骨分化。（2）作为一种新型的骨组织工程复合物，脂肪干细胞-Ⅰ型胶原凝胶复合体可应用于骨组织工程，特别是腔隙性骨缺损的修复过程。     

软骨PLGA-Ⅱ型胶原支架复合体修复兔膝关节骨软骨损伤

目的探讨骨髓基质干细胞(BMSCs)诱导的软骨细胞与聚乙醇酸-乳酸共聚物(PLGA)-Ⅱ型胶原支架通过管帽结构复合构建组织工程软骨复合体修复兔膝关节骨软骨损伤的效果及各界面耦合情况。方法BMSCs经软骨诱导液诱导成软骨细胞后接种于PLGA-Ⅱ型胶原支架的底层,支架表层戴管帽。将该细胞-支架复合物置入软骨条件培养液中培养2周,扫描电镜观察。将45只新西兰大白兔随机分为A、B、C 3组,每组15只,并于股骨髁处造模。分别于缺损处植入戴管帽结构复合的软骨支架复合体(A组)、PLGA-Ⅱ型胶原支架(B组)、不植入任何材料(C组)。于第4周和第12周取材行大体观察和组织学分析。结果 A组和B组缺损处均有软骨生成;C组缺损明显,只有纤维组织生长。A组软骨缺损部分软骨细胞修复,成骨区部分骨样细胞修复;两者耦合处犬牙交错,修复缺损程度及成骨区和成软骨区界面耦合情况明显优于B、C组。软骨组织学评分A组优于B、C组(P0.05)。结论 BMSCs诱导分化成的软骨细胞与PLGA-Ⅱ型胶原支架经过管帽结构构建成的软骨PLGA-Ⅱ型胶原支架复合体可有效修复兔膝关节骨软骨损伤,新生软骨、骨与宿主软骨、骨及新生软骨与软骨下骨各界面耦合良好。     

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。     

绿色荧光蛋白基因转染示踪比格犬体内骨髓间充质干细胞分化

目的运用绿色荧光蛋白(GFP)标记技术,观察骨组织工程中种子细胞的变化和转归。方法使用重组腺病毒(Ad-GFP)将GFP基因转染比格犬骨髓间充质干细胞(BMSC),倒置相差显微镜下观察BMSC形态、碱性磷酸酶(ALP)和茜素红染色情况;荧光显微镜下观察细胞GFP表达状况。待细胞标记成功后将其离心,接种于β-磷酸三钙(β-TCP)上,回植于比格犬胫骨内侧骨膜囊内,构建组织工程骨记为A组;单纯β-TCP植入对称胫骨内侧骨膜囊记为B组;单纯β-TCP植入皮下记为C组。术后2周取材,分别行组织学观察、免疫组化检测,同时激光共聚焦显微镜下观察GFP表达情况。结果体外成骨诱导实验显示,ALP染色以及茜素红染色阳性。组织学观察可见,A组新生骨组织以及新生血管均较B组明显,C组未见新生骨组织。免疫组化检测显示,A组Ⅰ型胶原、血小板内皮细胞黏附分子CD31染色阳性;B组Ⅰ型胶原、CD31染色部分阳性;C组未见阳性表达。免疫组化半定量检测显示,A、B两组Ⅰ型胶原、CD31定量有统计学差异(P0.05)。激光共聚焦显微镜观察结果显示,A组新生骨组织内可见GFP表达,B、C组未见GFP标记细胞。结论 BMSC是组织工程骨早期形成的重要来源,但周围成骨细胞并非新生骨组织主要来源;移植BMSC于骨膜下可促进新生血管形成。     

骨软骨复合体修复软骨及软骨下骨缺损

目的探讨以诱导的兔骨髓基质细胞与双层PLGA支架构建组织工程骨软骨复合体,修复兔膝关节软骨及软骨下骨缺损的方法及结果。方法健康新西兰兔28只,分为三组。A组为常规培养MSCs(10只),B组为诱导培养MSCs(10只),C组为自体骨软骨块移植(8只)。密度梯度离心法获得骨髓基质干细胞(marrow-derivedstromalcells,MSCs),分别使用常规培养液和成软骨诱导条件培养液进行体外扩增传代。提取MSCs及关节软骨细胞总RNA,RT-PCR检测Ⅰ、Ⅱ型胶原表达。扫描电镜观察MSCs在PLGA双层支架上的复合与分布情况。A、B组MSCs分别与PLGA双层支架构建直径3.5mm、高3.0mm的骨软骨复合体,植入股骨髁髌骨滑车同比例骨软骨缺损区,术后第4、8、16、24周取材,进行大体观察、组织学检查和评分。结果RT-PCR见常规培养MSCs表达Ⅰ型胶原,无Ⅱ型胶原表达;诱导后MSCs表达Ⅰ、Ⅱ型胶原。扫描电镜观察MSCs在PLGA支架黏附生长良好,孔隙深处可见细胞分布。B组标本术后24周大体观察与正常软骨无明显差别,组织学检查为成熟的类透明软骨组织(4/6),优于A组(1/4)。结论MSCs具有成骨和成软骨潜能,可在基于细胞的软骨修复中作为种子细胞与双层PLGA构建组织工程骨软骨复合体,该复合体在实验动物模型中可修复关节软骨和软骨下骨缺损。     

细胞复合β-磷酸三钙生物陶瓷修复软骨缺损的实验研究

[目的]通过将骨髓间充质干细胞（MCSc）诱导的具有软骨细胞、成骨细胞表型的细胞接种到三维多孔β-磷酸三钙（β-TCP）生物陶瓷支架材料上，体外构建骨软骨复合体，探讨以β-TCP为载体建造组织工程化软骨修复骨软骨缺损的可行性。[方法]将β-TCP多孔陶瓷加工成圆柱状，并将其作为构建人工软骨的细胞支架。在支架材料上分别接种从犬骨髓干细胞培养成的具有软骨细胞、成骨细胞表型的细胞，将细胞-支架复合体共同培养1周后，移植到犬关节软骨缺损处。植入后12、16周末取材，进行大体观察、组织学及组织化学等观察。[结果]复合体体内移植后，在犬关节软骨缺损处有新生软骨形成，形成的软骨基本保持了支架材料原有形态。[结论]β-TCP多孔陶瓷可作为支架材料，复合细胞后具有修复软骨缺损的作用。     

新型β-磷酸三钙的制备与成骨能力的实验研究

目的采用有机泡沫浸渍法制备多孔β-磷酸三钙(β-TCP)生物陶瓷,探讨其作为骨组织工程支架材料的可能性。方法有机泡沫浸渍法制备β-TCP支架材料,接种人骨髓基质干细胞,体外成骨诱导培养。相同条件下培养的单层细胞作为对照组。采用扫描电镜和噻唑蓝比色法观察细胞在材料上的增殖能力,同时测定碱性磷酸酶活性和骨钙蛋白含量来观察细胞在材料上的成骨分化能力。将体外培养7 d的细胞材料复合物和单纯材料回植裸鼠皮下,分别于术后4、8、12周取材观察异位成骨情况。结果扫描电镜观察显示实验组细胞在材料上增殖良好,MTT结果与对照组无明尼差异,但碱性磷酸酶活性和骨钙蛋白含量均高于单层培养的细胞。细胞材料复合物在裸鼠皮下4周已经成骨,并随时间延长骨量增多。单纯材料组在各时间点均未成骨。结论有机泡沫浸渍法制备的多孔β-TCP生物陶瓷具有良好的支持成骨能力,是一种较理想的骨组织工程支架材料。     

抗结核骨组织工程复合体局部治疗兔脊柱结核的对比研究

目的探讨以羟基磷灰石与/β-磷酸三钙(hydroxyapatite and/β-tricalcium phosphate,HA/β-TCP)复合体材料及同种异体骨为支架材料构建的抗结核性骨组织工程复合体,评价两种不同抗结核骨组织复合体治疗兔脊柱结核的效果。方法取3月龄经造模成功后的新西兰大白兔36只,行病灶清除术,随机分为3组,每组12只,A组于骨缺损处植入利福喷丁微球-rADSCs/HA/β-TCP抗结核骨组织工程复合体,B组于骨缺损处植入利福喷丁微球-rADSCs/同种异体骨抗结核骨组织工程复合体,C组清创后未做任何处理。术后4、8、12周行影像学(DR)检查,术后第12周将实验动物处死,取标本,行大体观察、组织病理学观察骨缺损修复情况。结果大体观察发现A组骨缺损区被新生骨组织取代;B组骨缺损基本修复,周边可见大量骨组织形成;C组骨缺损处有少量骨组织形成,可见大量纤维组织覆盖。X线观察发现:4周时,A组骨缺损区可见少量骨痂形成,材料与周围骨组织紧密接触。B组骨缺损区可见骨痂形成,C组骨缺损区界限清晰,可见片状低密度影。8周时,A组骨缺损区明显缩小,材料吸收,边界稍模糊。B组骨缺损区可见片絮状高密度影,C组骨缺损区可见点状钙化影。12周时,A组骨缺损区材料基本吸收,B组骨缺损材料部分吸收,椎间隙部分融合,C组骨缺损区界线尚清,椎间隙破坏缺损。组织病理学检查发现:术后12周,A组材料吸收明显,可见大量纤维骨痂组织生成骨组织。B组可见部分同种异体骨残留,周边可见大量纤维骨痂组织生成骨组织。C组可见大量纤维组织形成。结论利福喷丁微球-rADSCs/HA/β-TCP构建的抗结核骨组织工程复合体具有良好的生物相容性,能够有效填充兔腰椎结核病灶清除术后的骨缺损。     

慢病毒介导骨形成蛋白-2基因转染骨髓间质干细胞修复大鼠颅骨骨缺损

目的 观察携带人骨形成蛋白-2(hBMP-2)基因的慢病毒(lentivirus)转染骨髓间质干细胞构建的组织工程化骨对大鼠颅骨极量骨缺损的修复效果. 方法 300～350g雄性 SD大鼠取股骨骨髓体外培养扩增骨髓间质干细胞(BMSC),以lentivirus载体介导hBMP-2基因转染BMSC,诱导其向成骨细胞分化.将细胞接种于经纤维连接蛋白修饰的β-磷酸三钙(β-TCP),共同培养10d.30只大鼠均造成颅骨极量缺损(直径8mm)模型,分为Lev- BMP2转染细胞+β-TCP组(A组:n=10);BMSC +β-TCP组(B组:n=10);β-TCP组(C组:n=10)于第4、8、12、20周从影像学及组织学角度观察比较颅骨缺损修复情况.结果 无论X线摄片及组织切片均表明,A组颅骨骨缺损修复优于同期的B组和C组.在各时间点A组和B组在植骨区均有新骨形成,而C组仅见边缘区成骨.术后20周新生骨小梁相对体积(TBV,%)A组为(60.83±11.49),B组为(40.37±9.02),C组为(18.37±6.02),差异有统计学意义(P<0.01). 结论 Lev- BMP2转染BMSC复合β-TCP构建的组织工程化骨对大鼠颅骨极量骨缺损有较好的修复效果.     

Ⅰ型胶原在PLGA-[ASP-PEG]表面修饰对兔骨髓基质干细胞生物力学的影响

目的探讨Ⅰ型胶原修饰聚乳酸-羟基乙酸/天冬氨酸-聚乙醇(PLGA-[ASP-PEG])支架材料对骨髓基质干细胞(BMSCs)在其表面粘附、增殖及成骨分化的影响。方法采用化学方法将Ⅰ型胶原接枝到PLGA-[ASP-PEG]表面,同时在材料表面物理涂层胶原溶液。将改性PLGA-[ASP-PEG]复合兔BMSCs培养,检测BMSCs粘附、增殖性能的变化及成骨标志物碱性磷酸酶、骨钙素、骨桥蛋白、Ⅰ型胶原、核心结合因子al等的表达情况。结果X射线光电子能谱法证实Ⅰ型胶原成功接枝到PLGA-[ASP-PEG]表面。经化学接枝-物理涂层技术改性后PLGA-[ASP-PEG]膜表面的Ⅰ型胶原含量大大提高,明显高于经单纯化学接枝或单纯物理涂层技术改性后膜表面的胶原含量,且远高于二者之和。改性PLGA-[ASP-PEG]表面BMSCs的粘附、增殖能力显著提高,其成骨标志物的表达均显著高于对照组,差异有显著性意义(P＜0．05)。结论Ⅰ型胶原能显著改善PLGA-[ASP-PEG]的细胞生物相容性,为组织工程支架材料的优化提供了一种新途径。     

一体化层状梯度修复体用于骨软骨组织工程的实验研究

[目的]探索胶原／壳聚糖／纳米β-磷酸三钙一体化层状梯度修复体在组织工程中用作骨软骨缺损修复的可行性。[方法]以Ⅰ型胶原、壳聚糖、纳米β-磷酸三钙（β-TCP）为基本原料，采用无毒交联并通过冷冻干燥法成型；扫描电镜观察，测定支架材料的孔径、孔隙率以及交通孔情况；分离扩增兔骨髓间充质干细胞（BMSC），将BMSC接种于材料上，扫描电镜观察细胞在材料上的黏附状态，MTT法测定细胞在材料上的生长曲线；以软骨诱导液体外诱导细胞-支架复合物向软骨分化，2周后植入自体股部肌袋，6周取材，HE、甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原免疫组化鉴定诱导分化效果。[结果]材料疏松多孔，孔径大于100μm，孔隙率大于95％。细胞在材料上黏附状态良好，并且增殖迅速。BMSC-材料复合体经体外三维诱导后可在自体异位向软骨分化。[结论]Ⅰ型胶原／壳聚糖／纳米TCP一体化层状梯度修复体具有良好的孔隙结构和生物相容性，有望成为一种新型的组织工程支架材料用于骨软骨缺损修复。     

基于3D打印技术制备硅酸锌/β-磷酸三钙支架及其体外成骨诱导性能的研究

目的探讨3D打印硅酸锌(ZS)/β-磷酸三钙(β-TCP)支架的制备及其体外成骨诱导性能的效果。方法运用3D打印技术构建不同比例ZS的β-TCP支架组(β-TCP、5%ZS/β-TCP、10%ZS/β-TCP、15%ZS/β-TCP), 扫描电镜观察其形态和表征, 测定各组支架的压缩模量。细胞计数试剂盒(CCK-8)进行支架细胞毒性检测, 茜素红染色检测体外支架对MC3T3-E1的成骨诱导能力, 反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测MC3T3-E1的相关成骨基因[Runt相关转录因子2(Runx2)、Ⅰ型胶原蛋白(Col-Ⅰ)、成骨相关转录因子(Osterix)]的表达。组内比较采用One-way ANOVA分析。结果合成支架随ZS含量的增加, 其表面粗糙度由(0.61±0.08) μm增加至(7.83±0.46) μm, 及其压缩模量由(11.18±2.21) MPa增加至(29.20±1.28) MPa。10%ZS/β-TCP组比较β-TCP、5%ZS/β-TCP、15%ZS/β-TCP组, 在培养细胞后第1、3、5天时间点显著促进细胞增殖;成骨矿化结节茜素红染色深度较深;成骨...     

人间充质干细胞在骨组织工程中的应用

目的从数量与功能两方面探讨人间充质干细胞(humanmesenchymalstemcells,hMSCs)作为骨组织工程种子细胞的可行性。方法髂骨穿刺,梯度离心分离获得hMSCs,体外扩增培养;对第3代细胞用地塞米松、β-甘油磷酸、维生素C等成骨诱导培养,检测细胞碱性磷酸酶、骨钙素的表达和钙结节形成情况;诱导细胞与可吸收性复合支架材料体外构建复合体,植入裸小鼠皮下,对照组仅植入支架材料,术后3周取材检测骨钙素、Ⅰ型胶原表达。结果4ml骨髓含3.2×107～6.0×107个单个核细胞,培养3周收获hMSCs2.5×107～4.3×107;成骨诱导后,表达碱性磷酸酶、骨钙素阳性细胞数>50%,对照组<10%;诱导细胞与材料复合后植入体内仍然高表达骨钙素、Ⅰ型胶原。结论hMSCs能够满足体外构建组织工程化骨,对种子细胞数量和功能的要求。     

PRP及RGD联合修饰表面改性后仿生基质对ADSCs生物学行为的调控

目的 评估富血小板血浆(platelet rich plasma,PRP)及精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp,RGD)联合修饰表面改性后支架的细胞生物学特征,验证优化界面整合的方法.方法 兔脂肪基质干细胞成骨诱导化,nβ-TCP/Cs/PCL仿生基质Nd:YAG激光处理,表面改性及细胞接种:A组(PRP凝胶加RGD修饰表面改性基质加ADSCs)、B组(RGD修饰表面改性基质加ADSCs)、C组(表面改性基质加ADSCs)、D组(未表面改性基质加ADSCs);第1、4、8、12、16、20、24、28天,显微镜和电镜、共聚焦技术观察和检测细胞的存活率、增殖活力、Westen blot测定碱性磷酸酶及Ⅰ型胶原蛋白表达活性,分析Runx2与OPG表达.结果 A组细胞生长旺盛、细胞外基质丰富,存活率高于其它组(88.16±1.29,P＜0.05),增殖活力、碱性磷酸酶及Ⅰ型胶原水平均高于其它组(0.92±0.13,87.27±3.08,93.27±3.91,P＜0.05),Runx2和OPG表达显著.结论 PRP及RGD修饰联合支架表面改性能促进细胞增殖,为理想的骨整合方法.     

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。     

壳聚糖-明胶/β-磷酸三钙复合体作为组织工程软骨支架材料的实验研究

目的了解壳聚糖(CS)-明胶(Gel)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合体支架超微结构、机械性能及生物相容性,探讨其作为组织工程软骨支架材料的可行性。方法采用二次冻干技术制备CS-Gel/β-TCP复合体支架,扫描电镜观察超微形态,材料万能测试机测定压缩强度和压缩模量;将CS-Gel/β-TCP复合体支架植入兔皮下,观察体内降解情况及生物相容性。结果混合溶液固含量、β-TCP添加量、预冻温度对复合体支架的孔隙结构具有决定性作用。β-TCP的引入能显著增强CS-Gel聚合体支架的机械性,随着β-TCP添加量的增多,复合体支架的压缩强度、模量都有较大程度提高;随着预冻温度的降低,材料的机械性能亦随之降低。在植入早期可观察到一过性炎性反应,随着植入时间延长,支架逐渐降解,12周时基本降解吸收。结论 CS-Gel/β-TCP复合体支架具有良好的超微结构、机械性能和生物相容性,是一种较好的构建组织工程软骨的支架材料。     

陶瓷化骨-水凝胶与骨髓基质细胞自体皮下成骨实验

目的观察重组人骨形成蛋白(recombinant human bone morphogenetic protem 2,rhBMP-2)-转化生长因子β(transforming growth factor β,TGF-β)与陶瓷化骨-水凝胶和骨髓基质细胞复合后,植入自体皮下成骨能力的影响.方法用矿化液诱导第1代成年SD大鼠骨髓基质细胞(marrow stromal cells,MSCs)5 d后,应用改良钙钴法染色、Von Kossa染色、免疫组织化学染色观察诱导后的MSCs向成骨细胞分化情况.将收集的细胞(5×106/ml)分成3组,A组加入rhBMP-2(5μg)-TGF-β(0.05μg),B组加入rhBMP-25μg,C组不加生长因子作为空白对照;然后将细胞接种在陶瓷化骨-水凝胶上,植入自体12只SD大鼠皮下,每组6只,每只大鼠3种材料各1块.术后4、8周取材,行组织学观察骨基质形成情况,图像分析测量单位面积骨形成量,免疫组织化学染色观察Ⅰ型胶原、BMP合成情况.结果 MSCs经过5 d矿化诱导后,大部分细胞变小,胞浆突起变短,呈多边形.改良钙钴法染色见胞浆含有棕黑色颗粒的阳性细胞,Ⅰ型胶原免疫织组化学染色见大部分细胞胞核未着色,胞浆呈棕黄色;Von Kossa染色见20 d已经形成矿化结节.动物体内植入后4周,各组均有形状不规则的条索状骨基质形成,图像分析示A组的骨基质面积明显多于B组(P＜0.01);A、B组Ⅰ型胶原平均灰度值明显低于C组(P＜0.01),各组BMP的表达无明显差异(P＞0.05).8周时各组均有形状不规则的条索状、斑块状砖红色骨基质形成,A、B两组成熟骨面积明显多于C组(P＜0.01);Ⅰ型胶原、BMP均有阳性表达,但各组间平均灰度值无明显差异(P＞0.05).结论陶瓷化骨-水凝胶与MSCs复合物植入自体皮下后能形成骨组织,rhBMP 2-TGF-β复合生长因子较单纯rhBMP-2有更强的促进骨形成作用.     

rhBMP-2、bFGF双基因共转染兔骨髓间充质干细胞复合nHA/RHLC/PLA支架及其体内外成骨分化研究

[目的]探讨rhBMP-2、bFGF双基因共转染兔骨髓间充质干细胞(bone marrow stem cells,BMSCs)复合nHA/RHLC/PLA支架及其体内异位成骨研究.[方法]构建携带rhBMP-2及bFGF基因片段的双基因表达载体prhBMP-2-IRES-bFGF并转染兔BMSCs,免疫细胞化学检测目的基因表达,进而与nHA/RHLC/PLA支架复合构建骨组织工程复合体.rhBMP-2及bFGF单独转染组、未干预BMSCs组设为对照.实时定量RT-PCR检测成骨相关基因(Ⅰ型胶原、骨连蛋白、骨桥蛋白)表达,扫描电镜观察细胞/材料复合情况.体外培养7 d后埋于自体股部肌袋,4周后取材,放射学及组织学方法检测成骨情况.[结果]转染后BMSCs的rhBMP-2及bFGF蛋白表达均呈阳性.复合材料后,其成骨相关基因表达明显高于rhBMP-2及bFGF单独转染组、未干预BMSCs组(P＜0.05,n=3),放射学及组织学检测也证实其异位成骨明显.[结论]采用rhBMP-2及bFGF双基因转染技术能够有效促进BMSCs成骨分化,与新型材料nHA/RHLC/PLA支架复合所构建的骨组织工程复合体,体现出良好的体内外成骨活力,进一步研究将探讨其针对大段骨缺损的修复效能.     

组织工程骨神经化构建及其修复兔大段骨缺损的实验研究

目的构建功能化组织工程骨是目前骨组织工程研究过渡到临床应用的重要方向。通过组织工程骨的神经化构建,在体内外实验的基础上探讨神经因素在骨组织工程中的作用。方法5～6月龄健康新西兰大白兔54只,雌雄不限,体重2～3kg,从骨髓中分离培养BMSCs;制备兔外周感觉神经匀浆和运动神经匀浆,按1∶10(V/V)加入LG-DMEM培养基,培养第2代BMSCs。对照组以LG-DMEM培养基培养。通过MTT实验、ALP染色和Ⅰ型胶原免疫细胞化学染色鉴定,观察感觉、运动神经匀浆在体外对BMSCs增殖和成骨分化的影响。将体外经成骨诱导的BMSCs复合β磷酸三钙(βtricalcium phosphate,β-TCP)制备组织工程骨,植入兔体内修复15mm股骨与骨膜缺损。将兔随机分为3组,每组18只,A组在β-TCP生物支架材料的侧槽中植入感觉神经束,B组植入运动神经束,C组为单纯组织工程骨;分别于术后4、8、12周通过X线片、骨密度检测和免疫组织化学染色观察神经化组织工程骨的成骨效应。结果MTT法检测示,各组吸光度(A)值随培养时间延长均逐渐增加,从6d开始,感觉神经组和运动神经组的A值均低于对照组(P0.01);8d和10d时,感觉神经组A值低于运动神经组(P0.05)。培养7d后,感觉神经组和运动神经组ALP染色阳性细胞数均明显少于对照组;培养14d后,感觉神经组和运动神经组的细胞未见Ⅰ型胶原阳性表达,对照组的细胞Ⅰ型胶原表达呈阳性。兔大段骨缺损修复区的术后X线片及Yang评分提示,随着时间延长,各组Yang评分逐步升高,8周后A组评分高于B、C组(P0.01),B、C组间差异无统计学意义(P0.05)。术后12周骨密度检测显示A组骨缺损修复良好,骨密度值高于B、C组(P0.01),B、C组间差异无统计学意义(P0.05)。术后12周组织工程骨成骨局部的免疫组织化学染色显示,S-100在A组表达量较高,B组表达量较少,C组偶见表达;降钙素基因相关肽在A组表达量高,B、C组表达量较少。结论感觉、运动神经匀浆抑制BMSCs增殖和成骨分化,神经化组织工程骨的成骨和塑形与感觉神经作用更为密切。