软骨细胞复合胶原/壳聚槲/β-磷酸三钙层状梯度修复体的体外培养

背景:关节软骨缺损的修复涉及到软骨和软骨下骨的双重修复,需要将骨与软骨组织工程结合起来,构建骨软骨双层支架,或者在同一支架上构建组织工程化骨软骨.目的:观察胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体对软骨细胞的吸附作用及对细胞生物学性状的影响,评价其作为关节软骨工程支架的可行性.时间及地点:体外细胞学实验,于2007-12/2008-06在广东省构建与榆测实验室进行.材料:以胶原、壳聚糖、β-磷酸三钙制备复合支架,上层以胶原/壳聚糖为主,下层以胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙为主,孔隙率≥90%,孔径100 μm.方法:体外培养新西兰大白兔软骨细胞并成骨诱导3周,使之吸附于多孔胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体上三维立体培养3周.主要观察指标:通过生长曲线、倒置相差显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架在三维立体培养对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响.结果:修复体/细胞体外培养3周,修复体上细胞数量明显增多,并分泌细胞基质,包裹在软骨细胞周围,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性.结论:胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体的细胞相容性良好,有望成为一种比较理想的关节软骨组织工程支架材料.     

胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状修复体负载骨髓间充质干细胞体外培养

目的:观察胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体对经诱导骨髓间充质干细胞的吸附作用及对细胞生物学性状的影响,评价其作为关节软骨工程支架的可行性.方法:实验于2007-09/2008-03在广东省组织工程构建与检测实验室进行.①实验方法:以胶原、壳聚糖、β-磷酸三钙制备复合支架,孔隙率≥90%,孔径100 μm;体外培养新西兰大白兔骨髓间充质干细胞并成骨诱导3周,经检测诱导成功后,使之吸附于多孔胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体上三维立体培养4周.②观察指标:通过倒置相差显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测修复体三维立体培养对成骨细胞的表型、增殖及功能的影响.结果:①骨髓间充质干细胞经成骨诱导,检测碱性磷酸酶染色阳性,钙结节染色阳性,证实诱导成功.②胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙复合支架亲水性好,经诱导的骨髓间充质干细胞吸附于支架表面24h后,顺孔隙迁徙至支架内部,倒置显微镜和扫描电镜观察显示细胞在孔擘贴附良好.③组织学及免疫组织化学检测表明成骨细胞在复合支架上增殖和表型维持稳定,能分泌细胞外基质,Ⅰ型胶原免疫组织化学染色阳性.结论:胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体与经成骨诱导的骨髓间充质干细胞相容性良好,为修复关节软骨下层骨的进一步研究提供了实验依据.     

纳米β-磷酸三钙/Ⅰ、Ⅱ型胶原层状支架复合骨髓间充质干细胞修复膝关节骨软骨缺损

背景:关节软骨损伤修复面临的难题主要表现在再生软骨的结构及生理功能距正常软骨相差较远,无法满足正常生理需要,目前修复方法很多,但效果均不理想.目的:探讨纳米β-磷酸三钙/Ⅰ、Ⅱ型胶原层状支架-骨髓间充质干细胞复合物修复犬膝关节骨软骨缺损的可行性.方法:12月龄杂种犬10只,随枫分为实验组、缺损对照组,无菌条件下自髂后嵴处抽取骨髓分离培养骨髓间充质干细胞,传至第3代消化、收集,调整细胞浓度为2×109L-1,与纳米β磷酸三钙/Ⅰ、Ⅱ型胶原共培养24 h,即制成纳米β-磷酸三钙/Ⅰ、Ⅱ型胶原层状支架-骨髓间充质干细胞复合物.两组犬均制备右膝关节骨软骨缺损,实验组于缺损处植入支架-细胞复合物,缺损对照组不做任何处理.结果与结论:第12周,实验组缺损内充填以白色半透明组织,表面光滑,触之较软,稍高出周围软骨面,软骨细胞分布较均一,排列无方向性;第24周,实验组缺损内充填白色半透明新生软骨组织,色泽与正常软骨相似,质韧,表面平整,与正常软骨界限消失,表面细胞平行于关节面,深层细胞排列紊乱,细胞呈团状,基质异染广泛,与周围正常软骨连接良好.缺损对照组缺损未修复,底部为白色纤维组织.提示骨髓间充质干细胞是修复关节软骨缺损较理想的种子细胞,在新生软骨形成的同时,纳米β-磷酸三钙/Ⅰ、Ⅱ型胶原层状支架逐渐降解吸收,是组织工程修复关节软骨缺损适宜的支架材料.     

骨髓间充质干细胞出现软骨细胞表型后与壳聚糖/胶原三维多孔支架的复合培养

背景：体外单层诱导骨髓问充质干细胞转化为软骨细胞后，但仍存在难以长期扩增培养，容易出现去极化的现象。 目的：观察体外诱导骨髓间充质干细胞出现软骨细胞表型后，在自制复合壳聚糖，胶原三维多孔支架上构建组织工程化软骨的特点。 设计、时间及地点：以细胞为对象的单一样本观察，于2006—12／2007—09在首都医科大学细胞与遗传实验室完成。 材料：1岁龄骨骼成熟的健康绵羊。雌雄不拘，体质量20～30kg。 方法：采用密度梯度离心法分离羊骨髓间充质干细胞，体外培养至第3代时，实验组以特定诱导液培养2周，以未经诱导培养的细胞为对照，两组均接种于自制的壳聚糖／胶原三维多孔支架中。 主要观察指标：在相差显微镜和扫描电镜下观察细胞形态、增殖和功能改变情况，Ⅱ型胶原免疫组织化学染色鉴定形成软骨组织的特征。 结果：壳聚糖/胶原接种细胞悬液后，细胞迅速扩散到支架孔隙内，分布均匀，不易脱落，有较好的亲水性和黏附性。实验组细胞在三维立体诱导培养环境中，一直成球状聚集生长，生长旺盛，2周时肉眼即可隐约看见支架孔隙内的细胞团块，4周时则更加明显，甚至向支架表面外向生长。组织学检查发现诱导分化后的细胞分泌大量的细胞外基质，Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性说明分泌的细胞外基质中含有软骨组织特有的Ⅱ型胶原，形成类似于正常软骨组织的组织工程化软骨。结论：在壳聚糖肢原三维立体诱导培养环境中，骨髓间充质干细胞能够很好的转化为软骨细胞，保持表型不变，继续增殖、代谢以及分泌细胞外基质，形成软骨组织。     

聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架与兔软骨细胞的相容性

背景：传统的支架材料存在疏水性强,材料表面缺乏细胞表面受体特异结合的生物活性分子,材料的酸性降解产物易引发无菌性炎性反应等不足。根据仿生原理及软骨真实结构和构成来选择和制备组织工程软骨支架能够获得理想效果。目的：制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架,评价其与兔膝关节软骨细胞的生物相容性,探讨其应用于关节软骨组织工程的可行性。方法：采用二次相分离技术制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石复合支架,将第3代新西兰兔软骨细胞接种至复合支架材料上复合培养,倒置相差显微镜下观察细胞生长情况。细胞-支架复合物在24孔板中培养5d以后,将其植入裸鼠皮下8周。结果与结论：聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架材料经化学合成后,具有合适的三维多孔结构,孔隙率为90%孔径300-450μm;植入裸鼠皮下8周后Ⅱ型胶原免疫组织化学染色和甲苯胺蓝染色显示细胞-支架复合物中的软骨细胞可以像天然软骨一样分泌黏多糖和Ⅱ型胶原。提示生物材料聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石对于兔软骨细胞有良好的生物相容性,可作为生物组织工程支架。     

关节软骨细胞复合胶原海绵异位构建组织工程化软骨组织的可能性

目的：观察兔关节软骨细胞与胶原海绵在体外复合培养以及体内植入后异位成软骨情况。方法：采用酶消化法分离、培养幼兔关节软骨细胞，取第三代细胞以3&;#215;10^7/ml密度均匀接种于胶原海绵中，分别通过倒置显向镜和扫描电镜观察软骨细胞在载体材料上生长增殖情况；将体外培养10d的软骨细胞／胶原海绵复合物植入裸鼠背部皮下，术后12周取材，进行大体观察和HE染色。结果：软骨细胞均匀分布于胶原海绵的孔壁和网眼内，并可分泌基质样物；复合培养物体内植入12周后可以形成新生透明软骨组织。结论：胶原海绵可以作为软骨细胞生长的支架载体，异位构建出组织工程化软骨组织。     

以交联透明质酸钠为支架体外构建组织工程软骨简

背景：采用组织工程技术再生和重建软骨是目前修复软骨组织缺损效果最好、最有应用前景的方法。 目的：以体外培养的软骨细胞和交联透明质酸钠为支架材料,开发一套体外构建组织工程软骨的完整方案。方法：分离新西兰兔膝关节软骨细胞,制成细胞悬液滴加于交联透明质酸钠支架上,体外复合培养21 d,提取RNA进行RT-PCR检测,制备冰冻切片进行显微观察和免疫组织化学观察。 结果与结论：软骨细胞接种于交联透明质酸钠支架材料后,可贴附于支架上生长,并且大量细胞聚集成团,在支架材料的纤维间隙中生长或呈单层细胞附着于支架材料纤维。细胞-支架复合物表达软骨组织特异性蛋白聚糖基因和Ⅱ型胶原α1基因,以及软骨组织特异性蛋白Ⅱ型胶原蛋白,可维持软骨细胞表型。表明培养的细胞-支架复合物在体外培养可形成软骨细胞外基质,有望获得组织工程软骨组织。     

关节软骨细胞复合胶原海绵异位构建组织工程化软骨组织的可能性

目的观察兔关节软骨细胞与胶原海绵在体外复合培养以及体内植入后异位成软骨情况。方法采用酶消化法分离、培养幼兔关节软骨细胞,取第三代细胞以3×107/ml密度均匀接种于胶原海绵中,分别通过倒置显微镜和扫描电镜观察软骨细胞在载体材料上生长增殖情况;将体外培养10d的软骨细胞/胶原海绵复合物植入裸鼠背部皮下,术后12周取材,进行大体观察和HE染色。结果软骨细胞均匀分布于胶原海绵的孔壁和网眼内,并可分泌基质样物;复合培养物体内植入12周后可以形成新生透明软骨组织。结论胶原海绵可以作为软骨细胞生长的支架载体,异位构建出组织工程化软骨组织。     

人骨形成蛋白2基因成骨诱导作用研究

目的：制备一种具有成骨活性的生物材料。方法：将人BMP2-pcDNA3．1质粒添加到壳聚糖-胶原海绵支架材料中，然后将大鼠成骨细胞和成纤维细胞分别接种在该复合材料中，体外培养细胞-支架材料复合物．另外将该材料植入BALBc小鼠皮下，以添加了pcDNA3．1质粒的壳聚糖-胶原海绵支架材料为对照。10天以后．取出细胞-支架材料复合物和皮下植入物，分别检测样品的碱性磷酸酶活性和钙含量。结果：与对照相比，体外培养细胞-支架材料复合物中的碱性磷酸酶活性和钙含量均显著提高；小鼠皮下植入物的碱性磷酸酶活性和钙含量也分别提高了61．5％和16．2％。结论：添加了人骨形成蛋白2基因的壳聚糖-胶原海绵支架材料具有成骨诱导活性，这种材料为骨组织工程中的成骨诱导可能提供一种新的方法。     

胰岛素样生长因子1与转化生长因子β2促进组织工程软骨构建的体外实验

背景：软骨组织的再生能力差,软骨组织工程能利用较少的细胞、支架材料和细胞因子对缺损进行修复。目的：观察胰岛素样生长因子1与转化生长因子β2联合应用对组织工程软骨形成的影响。方法：用酶消化法获取人软骨细胞,将培养的细胞以4×109L-1的细胞浓度接种在藻酸钙凝珠支架上,分别加入200μg/L胰岛素样生长因子1和（或）1μg/L转化生长因子β2进行立体培养。于培养的第3,5,7,9,11,13天,进行细胞计数,观察软骨细胞的增殖情况。培养2周后,进行大体形态观察和阿尔新蓝-过碘酸雪夫氏染色（AB-PAS）及抗Ⅱ型胶原免疫组织化学染色。结果与结论：细胞计数及免疫组织化学染色显示,胰岛素样生长因子1和转化生长因子β2均能促进软骨细胞增殖和软骨相关基质黏多糖及Ⅱ型胶原的分泌,其中胰岛素样生长因子1的作用主要体现在促细胞增殖方面,而转化生长因子β2的作用主要体现在促进软骨相关基质形成方面,二者联合应用具有促进组织工程软骨形成的协同作用。     

人脐血间充质干细胞与β-磷酸三钙的生物相容性

背景：体内实验显示,β-磷酸三钙多孔陶瓷是较为理想的骨组织工程支架材料,但由于体内植入实验受多种因素的影响,不能很好反映细胞的生长、增殖和表型变化。目的：观察体外人脐血间充质干细胞与β-磷酸三钙多孔陶瓷的生物相容性。方法：将培养的第6代人脐血间充质干细胞悬液滴注入β-磷酸三钙内部进行复合,然后将干细胞-支架材料复合物置入含体积分数为10%胎牛血清的α-MEM培养体系中培养,于培养第4,8,12天电镜下观察人脐血间充质干细胞在材料表面及内部生长情况,采用MTT测试法绘制细胞生长曲线,并进行DNA含量、蛋白质含量测定。结果与结论：人脐血间充质干细胞与β-磷酸三钙体外复合后能够在β-磷酸三钙支架材料表面及内部的孔隙内贴附,且生长良好,其DNA复制和蛋白合成功能不受β-磷酸三钙的影响。说明人脐血间充质干细胞和β-磷酸三钙支架材料生物相容性良好,二者可作为种子细胞和支架材料用于组织工程化骨与软骨的构建。     

低强度脉冲式超声对兔脱细胞脱钙骨基质负载关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞复合体的影响

背景:有关低强度脉冲式超声波促进关节软骨损伤修复的研究较多,可供选择的细胞支架亦较多,但是有关低强度脉冲式超声波的应用条件及构建出理想的组织工程软骨细胞支架尚未达到共识.目的:构建新西兰兔同种异体脱细胞脱钙骨基质负载关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞的复合体.给予一定条件的低强度脉冲式超声波刺激,以探讨脱细胞脱钙骨基质作为组织工程软骨支架的可行性和低强度脉冲式超声波刺激对关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞的促进作用.设计、时间及地点:多个样本观察,实验于2009-05/08在解放军第二军医大学生物医学工程研究所完成.材料:应用新型改良Urist法制备兔脱细胞脱钙骨基质.采用机械粉碎结合酶消化法获取兔关节软骨细胞;采用全骨髓漂洗法分离出骨髓间充质干细胞并加以纯化,进行体外单层培养扩增.方法:按与脱细胞脱钙骨基质复合的细胞成分不同及是否应用低强度脉冲式超声波刺激不同分为4组:软骨细胞组、骨髓间充质干细胞组、复合细胞组:脱细胞脱钙骨基质分别与软骨细胞、骨髓间充质干细胞、软骨细胞/骨髓间充质干细胞复合,未进行低强度脉冲式超声波刺激.超声组:将脱细胞脱钙骨基质与软骨细胞/骨髓间充质干细胞复合,第2天进行低强度脉冲式超声波刺激,刺激频率1.0 MHz、瞬时空间强度10 mW/cm~2,20 min/d.主要观察指标:①平面培养第2代关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞行免疫组织化学检测.②新型改良Urlet法制备的脱细胞脱钙骨基质行苏木精一伊红染色.③于细胞-支架复合第21天行Ⅱ型胶原的免疫组织化学检测.结果:①平面培养第2代关节软骨细胞行Ⅱ型胶原免疫组织化学染色,可见细胞形态为多角形、星形、圆形,有伪足伸出,胞质内容丰富,胞浆明显呈棕黄色,胞核为圆形.②平面培养第2代骨髓间充质干细胞的CD34免疫组织化学染色呈阴性,CD44及CD105免疫组织化学染色呈阳性.③新型改良Urist法制备的兔脱细胞脱钙骨基质内未见明显的细胞样结构,空隙大小均匀.④复合第21天后,骨髓间充质干细胞组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阴性,软骨细胞组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色弱阳性,复合细胞组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性,超声组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色呈强阳性.结论:①第1-3代关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞与原代细胞的生物学性能相似.②在脱细胞脱钙骨基质内,软骨细胞和骨髓间充质干细胞可以保持较高的增殖能力.③10 mW/cm~2的低强度脉冲式超声波不影响骨髓间充质干细胞活性,并且能够加速其向关节软骨细胞分化,但未发现有明显促进细胞增殖的作用.     

胶原-壳聚糖支架与软骨细胞的生长

背景：目前软骨支架材料的种类比较多,但还没有一种材料能完全符合软骨修复的要求。目的：观察在混合材料胶原-壳聚糖支架中软骨细胞的生长情况。方法：采用冷冻干燥法将质量分数为2%胶原与3%壳聚糖混合制备胶原-壳聚糖多孔支架。将分离培养的第2代兔软骨细胞接种到胶原-壳聚糖支架上,对照组将软骨细胞接种到无支架的培养板中。观察支架的孔隙率、吸水性及内部形态结构,MTT法检测软骨细胞在支架上的增殖情况,组织切片苏木精-伊红染色,扫描电镜观察细胞在支架的生长、贴附情况,RT-PCR检测细胞支架复合物蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达情况。结果与结论：胶原-壳聚糖支架的吸水性为（80.0±0.55）%,孔隙率为（88.5±1.5）%,孔径为100～150μm,复合细胞培养2周后,细胞增殖活力高,软骨细胞分泌的蛋白聚糖和Ⅱ型胶原mRNA表达明显高于对照组。说明质量分数为2%胶原与3%壳聚糖的混合支架适合软骨细胞生长和快速增殖,是一种良好的修复和重建软骨载体。     

Ⅰ型胶原三维立体支架高密度培养软骨细胞的增殖及其分泌功能

目的:观察体外Ⅰ型胶原三维立体支架培养软骨细胞形态、增殖能力及Ⅱ型胶原表达的变化,并与单层培养结果相比较。方法:实验于2004-09/12在中山大学附属第三医院中心实验室完成。选择2周龄健康雄性一级新西兰大白兔1只,体质量0.5kg。体外分离兔双侧股骨髁关节软骨细胞后行单层贴壁培养,细胞铺满单层后,分别将细胞悬液按2×106/L,2×107/L,2×108/L密度传代培养。选择生长状态良好的第2,3代细胞置于Ⅰ型胶原三维立体支架培养。分别通过相差倒置显微镜、流式细胞仪、电镜检查以及组织学染色及免疫组织化学染色,分析软骨细胞的表型、增殖速度等生物学性状变化情况。结果:①单层培养随着时间的延长,增殖速度逐渐减慢,第6代细胞增殖能力较第2代明显下降,出现树突状的细胞突起,表现出细胞老化的趋势。分泌Ⅱ型胶原的能力也逐渐减低,第2代细胞Ⅱ型胶原免疫组化染色胞浆内呈阳性反应,至第6代呈阴性。在以低密度传代培养时上述过程出现较快,而以高密度传代培养时软骨细胞形态改变延迟。②在Ⅰ型胶原三维立体支架中培养时,软骨细胞大量增殖,能维持其细胞表型及分泌Ⅱ型胶原的功能。扫描电镜观察到软骨细胞成团吸附于支架孔隙网壁,说明支架吸附性良好,与软骨细胞相容性好。结论:软骨细胞在体外单层培养会失去细胞表型,不能分泌Ⅱ型胶原,高密度培养能减缓该过程。而在Ⅰ型胶原三维立体支架中培养,有利于维持软骨细胞的表型及分泌Ⅱ型胶原的功能。因此,建议采用在三维立体支架内高密度培养软骨细胞,构建有功能的组织工程软骨。     

血管内皮生长因子混合I型胶原修饰β-磷酸三钙多孔支架的血管化

背景：目前听骨链重建仍是治疗传导性聋的重要方法,多种生物材料被应用于听骨链重建,但都忽略了听骨植入后的血液供应,更未形成真正意义的骨组织。目的：观察经血管内皮生长因子混合Ⅰ型胶原修饰β-磷酸三钙多孔支架植入豚鼠听泡内的血管化效果。方法：取豚鼠60只制作听泡内壁黏膜缺损创面,随机分组,实验组听泡内植入经血管内皮生长因子混合Ⅰ型胶原修饰的β-磷酸三钙多孔支架,对照组植入Ⅰ型胶原修饰的β-磷酸三钙多孔支架,空白对照组植入β-磷酸三钙多孔支架,植入后1,2,3,4周扫描电镜观察支架表面情况,苏木精-伊红及免疫组织化学染色观察支架内血管生成情况,甲苯胺蓝染色观察支架内新骨生成。结果与结论：实验组植入1周后内皮细胞大量生长,血管管腔形成,3周时达血管生长高峰并可见微孔间交通支形成;另两组2周时可见血管管腔形成,但无微孔间交通支形成,且实验组各时间段血管计数均高于对照组和空白对照组（P＜0.05）。3组支架表面及微孔内细胞黏附生长,形态基本一致。植入4周时实验组支架内成骨较其他两组明显。表明经血管内皮生长因子混合Ⅰ型胶原修饰的β-磷酸三钙多孔支架在豚鼠中耳环境中能够有效实现血管化,促进支架内新骨形成。     

结合转化生长因子β1的肝素化胶原/壳聚糖支架复合脂肪干细胞修复免关节软骨缺损

背景:通过制各肝素化胶原/壳聚糖支架来提高与转化生长因子β1的结合率,将脂肪干细胞种植于该支架材料上后直接种植于体内,可避免体外诱导过程,缩短组织工程构建的时间.目的:探索结合有转化生长因子β1的肝索化胶原/壳聚糖支架与脂肪干细胞复合修复兔软骨缺损的可行性.设计、时间及地点:软骨组织工程体外和体内实验相结合的研究,于2007-09/2008-07在南京大学生命科学院和解放军南京军区南京总医院动物试验中心完成.材料:分离培养兔脂肪间充质干细胞,行体外扩增培养至第3代,达到一定数量后接种于结合有转化生长因子β1的肝素化胶原/壳聚糖支架上得到细胞支架复合物.方法:取30只新西兰大白兔制备兔膝全层软骨缺损模型.随机选取一侧植入细胞支架复合物(实验组),其中15只另一侧植入结合有转化生长因子β1的肝素化胶原/壳聚糖支架(单纯支架组),余15只另一侧不做任何处理,作为空白对照.主要观察指标:于12周取材,从大体和组织学方面观察软骨修复情况.结果:实验组缺损区大部分被修复,缺损区被软骨组织充填,组织学检查提示形成典型的透明样软骨结构.而单纯支架组多不完全充填,其本为纤维组织状物覆盖,组织学检查未见明显软骨修复.空白对照组无明显修复.结论:结合有转化生长因子β1的肝素化胶原/壳聚糖支架与脂肪干细胞复合能较好修复软骨缺损.     

胰岛素样生长因子1与转化生长因子β2促进组织工程软骨构建的体外实验

背景:软骨组织的再生能力差,软骨组织工程能利用较少的细胞、支架材料和细胞因子对缺损进行修复.目的:观察胰岛素样生长因子1 与转化生长因子β2 联合应用对组织工程软骨形成的影响.方法:用酶消化法获取人软骨细胞,将培养的细胞以4×109 L-1 的细胞浓度接种在藻酸钙凝珠支架上,分别加入200 μg/L 胰岛素样生长因子1 和(或)1 μg/L 转化生长因子β2 进行立体培养.于培养的第3,5,7,9,1,13 天,进行细胞计数,观察软骨细胞的增殖情况.培养2 周后,进行大体形态观察和阿尔新蓝-过碘酸雪夫氏染色(AB-PAS)及抗Ⅱ型胶原免疫组织化学染色.结果与结论:细胞计数及免疫组织化学染色显示,胰岛素样生长因子1 和转化生长因子β2 均能促进软骨细胞增殖和软骨相关基质黏多糖及Ⅱ型胶原的分泌,其中胰岛素样生长因子1 的作用主要体现在促细胞增殖方面,而转化生长因子β2 的作用主要体现在促进软骨相关基质形成方面,二者联合应用具有促进组织工程软骨形成的协同作用.     

在琼脂糖表面无支架条件下构建组织工程软骨

背景:实验表明,软骨细胞在体外培养时,经常发生表型的丢失.但形成软骨细胞团块时可以维持软骨细胞表型,由此人们探讨无支架结构培养组织工程软骨的技术.目的:拟建立软骨细胞聚集培养体系,观察在琼脂糖表面培养软骨细胞,无支架条件下构建组织工程软骨的特点.设计、时间及地点:单一样本观察,于2006-10/2007-04在解放军南京军区总医院骨科研究所完成.材料:SPF级新西兰白兔4只,2周龄,雌雄不限.方法:分离、提取兔关节软骨原代软骨细胞,将低熔点琼脂糖铺于24孔培养板表面,按每孔2.5×105接种提取的兔原代软骨细胞,在培养箱内培养,定期换液.主要观察指标:取10d标本行组织学、Ⅱ型胶原免疫组织化学检测.结果:10d时,软骨细胞自聚集形成有一定形状、大小的类软骨组织,苏木精-伊红染色可见软骨陷窝结构,甲苯胺蓝染色见紫红色异染,说明有蛋白聚糖的分泌.钙染色未见钙化, Ⅱ型胶原免疫组织化学染色有棕黄色颗粒,说明有Ⅱ型胶原分泌.结论:在琼脂糖表面构建组织工程软骨的培养体系,琼脂糖膜阻止软骨细胞的黏附和伸展,从而保持软骨细胞的圆形形态;软骨细胞在琼脂糖表面直接接触,加强了细胞之间的信息交流,有利于维持细胞的表型,维持软骨细胞分泌细胞外基质的特征.     

壳聚糖-胶原凝胶复合骨髓间充质干细胞修复兔关节软骨缺损的组织学变化

背景:大块软骨损伤目前临床上尚无方法治疗,干细胞技术出现后为解决这一难题提供了理论支持.采用新型的支架材料"壳聚糖-胶原蛋白"结合干细胞诱导分化移植给动物模型是一种较新的尝试.目的:观察壳聚糖-胶原凝胶复合骨髓间充质干细胞修复兔关节软骨缺损的组织学变化.方法:体外培养扩增兔骨髓间充质干细胞.采用软骨诱导分化培养基对P2代细胞进行成软骨诱导.同时制备"壳聚糖-胶原蛋白"支架和兔关节软骨缺损模型.缺损用含有骨髓间充质干细胞的壳聚糖-胶原凝胶填充,另一条关节用没有细胞的支架或不做处理.其中12个关节作为实验组(接受骨髓间充质干细胞+支架),8个关节作为空白对照组(不做处理),8个关节作为单纯支架组(未植入细胞).造模后于2,4,8,16周进行组织学评分并处死动物行组织学染色.结果与结论:造模后16周移植的细胞一致分化为软骨细胞,大部分软骨缺损区被新生软骨修复,组织学评分实验组关节修复良好.提示应用骨髓间充质干细胞结合"壳聚糖-胶原蛋白"复合物可以修复关节软骨缺损.     

胶原/羟基磷灰石复合支架负载软骨细胞构建组织工程软骨

背景:新型复合软骨组织工程支架克服了传统支架的诸多不足,如组织相容性差、生物力学性能不足、降解过快、材料单一、难与关节软骨的分层结构相匹配等,为软骨组织工程的发展提供新的途径。目的:观察具有柱状分层结构的胶原/羟基磷灰石复合支架对软骨细胞的吸附作用,以及对软骨细胞生物学性状的影响,评价其作为软骨组织工程支架的可行性与价值。设计:开放性实验。单位:中山大学附属第三医院骨科,华南理工大学材料学院。材料:实验于2004-06/11在中山大学附属第三医院动物实验中心完成。选取2周龄普通级健康新西兰白兔1只,雄性,饲养环境温度20℃,湿度40%。方法:①在羟基磷灰石中加入少量的去离子水,分散后加入I型胶原溶液搅拌复合,并按一定比例加入碳二亚氨,调配形成不同比例的胶原/羟基磷灰石复合物,并逐层加入模具,最上层采用纯胶原,底层为纯羟基磷灰石。将制备好的柱状分层的胶原/羟基磷灰石复合材料冷冻干燥后,经环氧乙烷气体消毒后备用。②体外培养幼兔关节软骨细胞并扩增,吸附于多孔胶原/羟基磷灰石复合支架上三维立体培养,通过相差倒置显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响。主要观察指标:①胶原/羟基磷灰石多孔支架的形貌观察。②体外培养的软骨细胞生物学性状观察。③胶原/羟基磷灰石多孔支架材料与软骨细胞相容性的观察。结果:①胶原/羟基磷灰石多孔支架的形貌观察:胶原/羟基磷灰石为具有一定力学强度的柱状分层的三维多孔支架,最上层为纯胶原,底层为纯羟基磷灰石,中间为胶原与羟基磷灰石复合。扫描电镜可见支架内具有不规则的通孔结构,孔径较均匀,相互连通,平均孔径约为147μm。②体外培养的软骨细胞生物学性状观察:刚分离的软骨细胞为球形,活细胞率达95%。24h后细胞开始贴壁,逐渐伸展为三角或多角形,内含分泌颗粒。细胞保持单层生长,传代后增殖速度加快,4d铺满培养瓶。随着传代次数的增加,增殖速度开始减慢,当传到第6代时,细胞分裂能力明显下降,细胞变形明显,体积变大,梭形为主,边沿模糊,折光性弱,表现出细胞老化和向成纤维细胞反分化的趋势。③胶原/羟基磷灰石多孔支架材料与软骨细胞相容性的观察:多孔胶原/羟基磷灰石复合支架亲水性好,软骨细胞吸附于支架表面,增殖并逐渐顺孔隙迁徙至支架内部,在孔壁贴附良好,表型维持稳定,分泌胞外基质。结论:柱状分层结构的胶原/羟基磷灰石复合支架具有良好的细胞相容性,较单纯胶原力学性能更强,是比较理想的软骨组织工程支架材料。