以脱细胞牛软骨基质为支架体外构建组织工程软骨的实验研究

目的以脱细胞牛软骨基质（acellular cartilaginous matrix,ACM）作支架体外构建组织工程软骨,了解其作为软骨组织工程支架的可行性。方法 2003年1月-2005年12月联合应用冻干-反复冻融-酶消化法对牛软骨基质行脱细胞处理。将体外培养扩增的2～5代兔软骨细胞接种在材料上,体外培养3周,观察软骨细胞在支架材料上的生长分布情况。结果软骨细胞在制备的ACM上可较好地黏附生长,并且分泌大量Ⅱ型胶原和葡萄糖胺聚糖;但软骨细胞不能长入ACM内部,只能在表层生长,少量软骨细胞分布在ACM孔隙中。结论 ACM支架材料具有良好的细胞相容性和活性,并且能促进软骨细胞增殖和维持软骨细胞表型。     

同种异体脱钙骨基质的组织工程学特性

背景:由骨衍生的支架材料无论形态学和力学特征,具有合成材料无可比拟的优势,脱钙骨基质具有和自体骨最接近的三维结构,同时以Ⅰ型胶原为主,胶原是细胞黏附和生长的良好支架.目的:从组织工程学角度研究同种异体脱钙骨基质的生物学特性,探讨其作为软骨组织工程支架材料的可行性.方法:据Urist描述的方法制备青紫蓝兔同种异体脱钙骨基质,扫描电镜观察脱钙骨基质的超微结构,测定其孔径、孔隙率和降解率,测定同种异体脱钙骨基质与骨髓间充质干细胞的黏附率,兔体内植入法评价同种异体脱钙骨基质的组织相容性.结果与结论:脱钙骨基质呈多孔海绵状三维结构,孔径在210-320 um之间,孔隙率为92%,体外降解12周降解率达90%以上,脱钙骨基质与骨髓间充质干细胞共培养第2,4,6天的黏附率分别为(51.50±2.30)%,(94.13±2.14)%和(87.24±1.75)%.兔体内植入6周后脱钙骨基质周围界面未引起明显的炎症和排斥反应,并形成软骨样结构和少量骨组织.说明脱钙骨基质具有适宜的三维多孔结构,降解时间和软骨形成时间同步,同种异体脱钙骨基质与种子细胞黏附率高,与细胞组织相容性好,能满足软骨组织工程对支架材料的要求,是理想的软骨组织工程的支架材料.     

羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/脱细胞软骨基质支架的细胞黏附性

背景:羟基丁酸-羟基辛酸共聚体[poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyoctanoate),PHBHOx]是一种新型的多聚羟基烷酸类材料,具有优良的可塑性、生物相容性、生物可降解性等性能,但同其他酯类材料相似,PHBHOx亲水性能较差,单纯PHBHOx材料支架细胞黏附性能明显不足.目的:观察羟基丁酸-羟基辛酸共聚体/脱细胞软骨基质支架的细胞黏附性.方法:取新鲜猪膝关节表面透明软骨,采用非离子型去污剂Triton X-100、低渗Tris-HCl以及Dna酶和Rna酶等进行脱细胞处理.低温粉碎后与PHBHOx以不同比例复合,采用溶剂浇铸-颗粒沥滤技术制备支架.分离培养猪关节软骨细胞,进行细胞-支架黏附实验并通过MTT比色法和扫描电镜观察软骨细胞在支架上的黏附存活情况.结果与结论:PHBHOx/脱细胞软骨基质支架的细胞黏附率较对照组显著提高,软骨细胞在支架上黏附紧密,生长良好.提示复合脱细胞软骨基质可以明显提高单纯PHBHOx支架的细胞黏附性能.     

等离子体处理胶原锚定PLGA/脱细胞骨基质骨软骨双层支架材料的制备和评估

目的:分别以胶原锚定方法修饰的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)为组织工程软骨支架材料,以脱细胞骨基质为组织工程骨支架材料,将二者结合制备出结合良好的组织工程骨软骨双层支架,并观察结构特征,以评估其作为组织工程化骨软骨复合体支架材料的可行性。方法:实验于2006-02/2007-02在解放军总医院骨科研究所完成。①支架的制备:以犬新鲜松质骨为原料,制备脱细胞骨基质作为骨支架材料;将脱细胞骨基质浸于盛有PLGA溶液的模具中,采用固-液相分离法结合致孔剂溶出法制备出多孔的PLGA/脱细胞骨基质双层支架,然后对PLGA支架部分进行等离子体处理和Ⅰ型胶原锚定修饰。得到的新型组织工程骨软骨双层支架的上层为多孔PLGA,下层为脱细胞骨基质。②支架的特征观察:对支架行扫描电镜检测,并采用乙醇置换法测定PLGA层孔隙率,采用北京亚林公司提供的扫描电镜图像分析系统测定PLGA层支架的平均孔径。结果:扫描电镜显示双层支架的PLGA部分具有良好的孔隙贯通结构,孔径为(211±33)μm,孔隙率为(95.0±1.5)%;脱细胞骨基质骨支架部分具有天然骨的孔径和空隙率;PLGA材料渗入骨支架部分,双层支架结合良好。结论:等离子体处理后胶原锚定修饰的PLGA/脱细胞骨基质双层支架具有良好的结构和孔隙率,结合良好,可作为支架载体应用于组织工程骨软骨复合体的构建。     

犬同种异体脱钙骨基质复合细胞片层的体外培养与观察(英文)

背景:如何构建具有类似天然骨结构组织工程骨的问题是组织工程学发展的一个难题.细胞片层技术的出现,为其提供了新的途径.目的:观察细胞片层与脱钙骨基质的生物相容性及其在脱钙骨基质上的生长情况.设计、时间及地点:体外观察性实验,于2009-06/2009-09在青岛大学医学院附属医院中心实验室完成.材料:利用温度感应培养基制备犬骨髓基质细胞片层;脱脂、脱钙、脱非胶原蛋白方法制备犬脱钙骨基质.方法:将温度感应技术制备刮取的细胞片层铺盖于脱钙骨基质表面,用含体积分数为10%胎牛血清及成骨诱导剂的DMEM培养液浸没培养.主要观察指标:扫描电镜下观察脱钙骨基质的结构及细胞片层在脱钙骨基质上的附着、生长情况.计算脱钙骨基质孔隙率和孔径大小.结果:扫描电镜下观察可见脱钙骨基质呈三维立体网孔结构.材料孔隙率约为.75%.平均孔隙直径为(250.11±98.89)μm,成正态性分布.扫描电镜下观察细胞片层在脱钙骨基质上的附着、生长状况良好,增殖迅速.结论:细胞片层与脱钙骨基质有较好的生物相容性,脱钙骨基质/细胞片层复合体能够应用于组织工程骨,为构建类似骨结构组织工程骨起到促进作用.     

去除移植免疫反应抗原成分脱细胞天然骨基质的制备

背景：同种异体骨来源广泛,便于大量加工贮存,如能去除其免疫排斥反应用于骨支架修复骨缺损,将很好地解决骨源问题,但目前去除免疫排斥的方法不尽理想。目的：运用低渗-脱细胞联合过氧化氢去除骨基质中引起免疫排斥反应的抗原成分。方法：将SD大鼠股骨经低渗-脱细胞、过氧化氢处理制备天然脱细胞基质,再通过苏木精-伊红和甲苯胺蓝染色、扫描电镜与透射电镜观察、有机成分分析、洗脱剂残留量测定和移植免疫分析方法评估处理效果,并与新鲜大鼠股骨标本作比较。结果与结论：组织学观察可见处理后的脱细胞骨基质中胶原纤维排列规则,骨陷窝空虚,未见细胞,纤维连接蛋白和层粘连蛋白多存留在骨陷窝周边部。扫描电镜观察见处理后的骨基质板层连接疏松,板层之间出现大量孔隙;透射电镜见骨陷窝区已无高密度影;高效液相色谱仪检测TritonX-100在脱细胞骨基质中几无残留。光镜及扫描电镜均可见新鲜骨中有大量细胞成分。淋巴细胞刺激实验表明新鲜骨引起的免疫排斥反应明显强于脱细胞骨基质（P 〈 0.01）。说明联合应用低渗-脱细胞和过氧化氢处理基质的方法去除免疫排斥反应较为理想。     

去除移植免疫反应抗原成分脱细胞天然骨基质的制备

背景:同种异体骨来源广泛,便于大量加工贮存,如能去除其免疫排斥反应用于骨支架修复骨缺损,将很好地解决骨源问题,但目前去除免疫排斥的方法不尽理想.目的:运用低渗-脱细胞联合过氧化氢去除骨基质中引起免疫排斥反应的抗原成分.方法:将SD大鼠股骨经低渗-脱细胞、过氧化氢处理制备天然脱细胞基质,再通过苏木精-伊红和甲苯胺蓝染色、扫描电镜与透射电镜观察、有机成分分析、洗脱剂残留量测定和移植免疫分析方法评估处理效果,并与新鲜大鼠股骨标本作比较.结果与结论:组织学观察可见处理后的脱细胞骨基质中胶原纤维排列规则,骨陷窝空虚,未见细胞,纤维连接蛋白和层粘连蛋白多存留在骨陷窝周边部.扫描电镜观察见处理后的骨基质板层连接疏松,板层之间出现大量孔隙;透射电镜见骨陷窝区已无高密度影;高效液相色谱仪检测TritonX-100在脱细胞骨基质中几无残留.光镜及扫描电镜均可见新鲜骨中有大量细胞成分.淋巴细胞刺激实验表明新鲜骨引起的免疫排斥反应明显强于脱细胞骨基质(P < 0.01).说明联合应用低渗-脱细胞和过氧化氢处理基质的方法去除免疫排斥反应较为理想.     

新型脱细胞骨基质材料的制备及理化评估

背景：传统的结构性天然骨脱细胞的方法存在许多不足之处。目的：用新的理化方法对结构性骨块进行脱细胞处理制作新型骨支架材料的可行性,并检测其理化性能。方法：以股骨头负重区结构性骨块为原料,高压水枪冲洗,继而利用Triton-100、脱氧胆酸钠等进行脱细胞等理化处理,制备新型脱细胞骨基质材料,并对支架进行大体、组织学、扫描电镜、Micro-CT观察、生物力学等相关检测。结果与结论：新型脱细胞骨基质材料保留了骨的细胞外基质成分,脱细胞彻底,扫描电镜及Micro-CT观察显示支架具备三维多孔网状结构系统,具有天然骨的孔径和孔隙率;生物力学测试脱细胞组支架的弹性模量为（552.56±58.92）MPa,强度为（11.34±3.49）MPa,与新鲜骨的弹性模量及强度比较,差异无显著性意义（P〉0.05）,可作为骨组织工程支架的良好载体。     

新型脱细胞骨基质材料的制备及理化评估

背景:传统的结构性天然骨脱细胞的方法存在许多不足之处.目的:用新的理化方法对结构性骨块进行脱细胞处理制作新型骨支架材料的可行性,并检测其理化性能.方法:以股骨头负重区结构性骨块为原料,高压水枪冲洗,继而利用Triton-100、脱氧胆酸钠等进行脱细胞等理化处理,制备新型脱细胞骨基质材料,并对支架进行大体、组织学、扫描电镜、Micro-CT观察、生物力学等相关检测.结果与结论:新型脱细胞骨基质材料保留了骨的细胞外基质成分,脱细胞彻底,扫描电镜及Micro-CT观察显示支架具备三维多孔网状结构系统,具有天然骨的孔径和孔隙率;生物力学测试脱细胞组支架的弹性模量为(552.56±58.92) MPa,强度为(11.34±3.49) MPa,与新鲜骨的弹性模量及强度比较,差异无显著性意义(P > 0.05),可作为骨组织工程支架的良好载体.     

脱钙骨基质复合骨水泥修复猪股骨干缺损的生物力学评估

目的：近年来脱钙骨基质复合水泥已用于微波诱导高温原位灭活骨肿瘤性骨缺损修复，本实验拟方对脱钙骨基质骨水泥复合材料修复猪股骨中段骨缺损的生物力学性能进行研究。方法：将32根猪股骨随机分为4组，分别为正常组、对照组、重建组及内固定组，后3组制成中段骨缺损，将猪脱钙骨基质与骨水泥按1：1质量比均匀混合的复合材料充填肌缺损，其中对照组不重建，内固定组加钢板内固定，对各组分别进行三点弯曲及压缩实验。结果：内固定组与对照组差异有显性意义，而单纯材料修复组与对照组差异无显性意义。结论：脱钙骨基质骨水泥复合材料易于塑形，能根据需要适应不同部位骨缺损的要求，但是在骨重建的早期，对骨的生物力学性能影响不大，提示在临床上需行预防性内固定，在康复治疗阶段患应在免负重支架的保护下活动。     

猪脱细胞血管基质的制备及其生物学性状检测

背景：目前脱细胞血管基质的制备方法有酶消化法和去污剂法。十二烷基硫酸钠为离子型去垢剂，脱细胞效果强，但易引起较多蛋白纤维损伤，影响血管的结构和力学特性。Triton X-100为柔和的非离子型去垢剂，两者联合应用可减少纤维损伤。 目的：采用酶、非离子型和离子型去垢剂联合法制备猪脱细胞血管基质，并检测其生物学性状。 设计、时间及地点：对比观察的细胞学实验，于2007-08／2008—05青岛市市立医院心脏中心实验室完成。 材料：雄性幼猪1只，取其胸主动脉用于制备脱细胞血管基质。 方法：采用含双抗的0．125％胰蛋白酶、1％Triton X-100、1％十二烷基硫酸钠逐步处理猪胸主动脉。 主要观察指标：苏木精-伊红染色观察细胞脱除情况。扫描电镜、透射电镜观察细胞脱除情况及胶原纤维和弹性纤维情况。测定脱细胞血管基质中胶原蛋白含量，检测血管脱细胞血管基质的伸长比、极限应力。 结果：经该法处理的猪血管内细胞全部脱除，胶原纤维、弹性纤维无断裂，细胞外基质保持完好，其胶原蛋白含量和力学性状与新鲜组织无明显差别。 结论：酶、非离予型和离子型去垢剂联合法是制备脱细胞血管基质的较好方法，制备获得的脱细胞血管基质生物学性状保持良好。     

软骨微粒脱细胞基质微载体的制备及其特性研究

目的制备以软骨微粒脱细胞基质为原料的微载体,为体外大量培养软骨细胞提供实验依据。方法利用胰蛋白酶等试剂制备直径为0.100～0.154mm的软骨微粒脱细胞基质并寻找胰蛋白酶的最佳含量及时间。取绵羊的新鲜膝、肘关节软骨600g,随机分为5组,每组8例,用不同含量的胰蛋白酶作用2～36h。标本进行大体观察,苏木精-伊红、胶原染色,光镜及扫描电镜观察,密度、含水量测定。结果微粒软骨脱细胞基质微载体无抗原性成分存在,主要含有胶原,氨基葡聚糖等混合细胞外基质成分。微粒呈不规则形,表面粗糙。软骨微粒脱细胞基质干重密度为0.6547g/mL,湿重密度为1.0627g/mL,含水量为72%。胰蛋白酶的最佳含量为0.25g/L,最适作用时间为(18.3±1.6)h。结论以软骨微粒为原料的微载体具有天然细胞外基质成分,是一种体外培养软骨细胞的良好载体。     

脱细胞基质骨与成骨细胞和血管内皮细胞的生物相容性

目的:采用自行研制的脱细胞基质猪肋骨作为支架材料,复合兔成骨细胞和血管内皮细胞,对其生物相容性、抗原性和细胞毒性进行观察。方法:实验于2003-04/10在四川大学华西医院人类疾病生物治疗教育部重点实验室完成。用物理、化学方法制备脱细胞基质猪肋骨。体外培养兔成骨细胞、血管内皮细胞。而后将试验分成3组进行。①成骨细胞组:将成骨细胞与脱细胞基质骨材料复合。②血管内皮细胞组:血管内皮细胞与脱细胞基质骨材料复合。③成骨细胞 血管内皮细胞组:成骨细胞 血管内皮细胞与脱细胞基质骨材料复合。④对照组:单纯成骨细胞。于培养1,3,5,7d分别用倒置相差显微镜、组织学切片和扫描电镜观察脱细胞基质异种骨的生物相容性、抗原性;用流式细胞仪检测材料对细胞周期和DNA含量的影响,了解材料对细胞有无毒性的影响。结果:①脱细胞基质骨扫描电镜观察:脱细胞基质骨的骨小梁结构完整,骨陷窝空虚,未见细胞成分残留。②各组细胞的生长、分化和增殖情况倒置相差显微镜观察:3组细胞与脱细胞基质骨材料复合培养12h后,细胞在各组材料表面和孔隙内均可黏附和生长。③组织学观察:MASSON染色显示3组细胞在材料表面和孔隙内大量增殖,并分泌细胞外基质。以成骨细胞 血管内皮细胞组材料表面黏附的细胞数量最多。组织学切片染色显示,各组细胞沿材料边缘紧密附着,细胞与材料的组织相容性良好。④各组细胞黏附、生长、增殖和基质分泌情况扫描电镜观察:3组细胞与材料复合培养5d后,细胞紧密黏附在材料表面。成骨细胞呈梭形或多角形,相邻细胞间有突起相互连接。血管内皮细胞呈椭圆形,有角状突起,与材料附着紧密。其中,成骨细胞 血管内皮细胞组材料表面黏附大量细胞,并有较多胶原形成。血管内皮细胞组材料表面胶原形成很少。⑤细胞周期和DNA含量:成骨细胞 血管内皮细胞组1d,3dDNA合成期高于单独细胞组,无异倍体细胞。结论:脱细胞基质骨具有良好的生物相容性、极低的抗原性、无细胞毒性和致瘤性。成骨细胞与血管内皮细胞联合培养细胞在脱细胞基质异种骨中有很强的增殖潜力。     

脱钙骨基质材料的生物学表现：降解性能、孔隙率及其黏附性能特征

目的：体外观察脱钙骨基质的降解性能及孔隙率,同时采用兔骨髓间充质干细胞与脱钙骨基质在体外复合培养,了解兔骨髓间充质干细胞对这种天然材料的黏附能力. 方法：实验于2005-01-08/03-15在兰州大学骨科研究所进行.取6月龄的青紫蓝兔1只,麻醉后处死,取四肢骨干骺端及椎体松质骨,采用Urist提供的方法制作脱钙骨基质,将脱钙骨基质置于磷酸盐缓冲溶液中12周测定其降解率;用液体置换法测其孔隙率;用细胞计量法测定生长良好的浓度为1×10^8L^-1的第3代骨髓间充质干细胞与脱钙骨基质复合培养6 h后的黏附率. 结果：脱钙骨基质的降解随时间的延长逐渐加速,8周前,其降解速率较慢,8周后,其降解速度明显加快,完全降解需要10～12周,与骨髓间充质干细胞的增殖规律近似;所测脱钙骨基质孔隙率为（77.15±3.44）%;1×10^8L^-1的第3代骨髓间充质干细胞与脱钙骨基质的平均黏附率为71.25%. 结论：脱钙骨基质的降解曲线与骨髓间充质干细胞的增殖曲线相一致,具备良好的孔隙率和黏附率,提示脱钙骨基质可能为软骨组织工程比较理想的生物支架材料.     

脱细胞天然骨基质与诱导性成骨细胞的体外相容性

背景：前期工作表明TritonX-100处理的脱细胞骨基质已满足组织学和免疫学方面的修复要求。如果细胞能在材料表面很好地生长,将利于进一步进行体内动物实验。目的：采用细胞培养法在体外评估脱细胞骨基质与诱导后成骨细胞的生物相容性。方法：第3代骨髓基质干细胞经成骨诱导分化培养液诱导分化为成骨细胞,接种于TritonX-100处理的脱细胞骨基质及羟基磷灰石表面,检测成骨细胞的碱性磷酸酶表达并用扫描电镜观察材料表面的细胞生长情况。结果与结论：碱性磷酸酶活性分析均表明,TritonX-100处理的脱细胞骨基质在培养48h之后比羟基磷灰石更利于诱导成骨细胞生长;扫描电镜下可见,成骨细胞在脱细胞骨基质表面呈现立体生长方式,细胞呈球形,并且聚集成簇。体外实验结果显示成骨细胞与脱细胞天然骨基质有较好的生物相容性。     

脱细胞天然骨基质与诱导性成骨细胞的体外相容性

背景:前期工作表明TritonX-100处理的脱细胞骨基质已满足组织学和免疫学方面的修复要求。如果细胞能在材料表面很好地生长,将利于进一步进行体内动物实验。目的:采用细胞培养法在体外评估脱细胞骨基质与诱导后成骨细胞的生物相容性。方法:第3代骨髓基质干细胞经成骨诱导分化培养液诱导分化为成骨细胞,接种于TritonX-100处理的脱细胞骨基质及羟基磷灰石表面,检测成骨细胞的碱性磷酸酶表达并用扫描电镜观察材料表面的细胞生长情况。结果与结论:碱性磷酸酶活性分析均表明,TritonX-100处理的脱细胞骨基质在培养48h之后比羟基磷灰石更利于诱导成骨细胞生长;扫描电镜下可见,成骨细胞在脱细胞骨基质表面呈现立体生长方式,细胞呈球形,并且聚集成簇。体外实验结果显示成骨细胞与脱细胞天然骨基质有较好的生物相容性。