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1.
目的通过多喷头3D生物打印机制作软骨支架,按压配方式将支架植入关节软骨缺损区,修复动物模型的关节软骨缺损并观察效果。方法在软骨细胞外基质(extracellular matrix,ECM)中加入适量的丝素蛋白(silk fibrion,SF),并加入交联剂聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)和骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)来配制生物墨水;用流变仪评估生物墨水的流变性能;使用傅立叶红外变换光谱鉴定生物墨水的蛋白质二级结构;利用装载有软骨生物墨水的加压喷头,打印厚2 mm,直径6 mm的组织工程支架;使用拉力机测量了组织工程支架的压缩模量;通过干失重法评估各个支架降解速率;CCK8及活死细胞染色评价支架上细胞的活力及增殖情况;实时荧光定量PCR评估体外培养28 d后支架上细胞软骨分化情况;按照自体软骨移植术的方式通过压配原理将支架嵌入动物关节软骨缺损区修复关节软骨缺损;用组织学染色及生化检测鉴定3个月后软骨修复效果。结果生物墨水均表现出剪切稀化的流动特性。含有丝素蛋白的生物墨水酰胺Ⅰ区吸收峰移至1623~1627 cm-1处。随着丝素蛋白含量增加,生物墨水的机械强度和降解性能提高,10%和15%打印支架等压缩模量分别达到(19.96±5.66)kpa和(26.87±10.68)kpa。各个生物墨水均无细胞明显细胞毒性。实时定量PCR表明,当丝素蛋白的含量达到10%~15%时,组织块中的骨髓间充质干细胞成软骨分化能力更强。体内研究:3个月后10%和15%的丝素蛋白生物支架sGAG/DNA含量分别为(0.25±0.01)μg/ng和(0.24±0.02)μg/ng,胶原/DNA含量分别为(17.71±0.83)ng/ng和(16.69±2.39)ng/ng,高浓度丝素蛋白打印的组织工程软骨能更好地修复关节软骨缺损。结论在含有10%和15%丝素蛋白生物墨水的3D生物打印支架中,骨髓间充质干细胞的软骨分化和细胞外基质(胶原蛋白和糖胺聚糖)的分泌均优于其他两种支架。不同支架的干细胞成软骨分化能力和细胞外基质分泌的变化,以及对关节软骨缺损的修复效果是由于支架力学性能的差异所致,并可以通过改变丝素蛋白的浓度优化。 相似文献
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利用脂肪干细胞构建组织工程软骨修复兔膝关节软骨缺损 总被引:2,自引:0,他引:2
目的探讨以脂肪于细胞(ADSCs)复合脱细胞软骨基质支架构建组织工程软骨修复兔膝关节软骨缺损的效果。方法以人关节软骨脱细胞基质为支架,复合经诱导的兔ADSCs,体外分别经静态培养和生物反应器培养,构建组织工程软骨。对膝全厚关节缺损进行修复,并与单支架组、空白对照组比较,其中空白对照组12个关节,脱细胞软骨支架组16个关节,静态培养细胞支架组24个关节,生物反应器培养细胞支架组8个关节。分别于术后3、6个月对修复关节进行大体、组织学及免疫组化观察。结果实际完成观察的关节数为44个,其中空白对照组9个,脱细胞软骨支架组11个,静态培养细胞支架组18个,生物反应器培养细胞支架组6个。空白对照组全为纤维组织或纤维软骨样修复;单支架组5个关节为未成熟透明软骨,无成熟透明软骨形成;静态培养细胞支架组83.3%为透明软骨,其中3个关节为成熟透明软骨,12个关节为未成熟透明软骨;生物反应器培养细胞支架组100%为透明软骨,其中2个为成熟透明软骨,4个为未成熟透明软骨。Wakitani评分各组差异有统计学意义(P〈0.05)。结论ADSCs复合脱细胞软骨基质支架能良好地修复兔膝关节全厚软骨缺损,应用生物反应器技术有助于构建组织工程软骨,促进软骨缺损的修复。 相似文献
3.
目的研究由同种异体兔骨髓间充质干细胞(MSCs)诱导分化的软骨细胞和聚乳酸-聚乙醇酸共聚物(PLGA)双层支架构建复合体对兔软骨缺损的修复作用。方法用密度梯度离心法和贴壁培养法获得5月龄兔骨髓来源间充质干细胞,在体外培养并进行分化诱导后作为种子细胞复合双层PLGA构建成复合体。36只兔在股骨髁间制造骨软骨缺损模型,分成三组,A组植入复合体,B组植入单纯双层PLGA支架,C组植入自体骨软骨。第24周取材进行大体观察、组织学检查和Wakitani评分。结果 A组及C组植入物愈合良好,组织学检查见Ⅰ、Ⅱ型胶原纤维形成。A组可见透明软骨修复。Wakitani评分A组2.75,B组7.00,C组1.98,A、C组与B组间统计学分析单项指标得分差异有统计学意义(P0.05),A组与C组间差异无统计学意义(P0.05)。结论诱导兔MSCs+PLGA双层支架能较好地修复兔膝关节骨软骨损伤。 相似文献
4.
目的探讨中药提取物补骨脂多糖局部运用修复兔关节软骨全层态发生蛋白/明胶复合物组(B组)、空白组(C组),每组24只,48个关节。分别给予A缺损的可行性和部分机理。方法将72只成年健康日本大耳白兔随机分为补骨脂多糖组(A组)、人骨形组补骨脂多糖凝胶、B组骨形态发生蛋白/明胶复合物填充膝关节股骨内髁滑车面软骨全层缺损区,c组只做钻孔处理,空白对照。术后取标本行大体观察、HE染色、改良Pinsda法组织学评分的方法进行评估。结果补骨脂多糖和rhBMP!明胶复合物在2、4、8周缺损区填充均优于空白组,为乳白色半透明质软类透明软骨组织;组织学评分与空白组存在极显著性差异(P〈0.01),用药组之间没有统计学意义(P〉0.05)。结论补骨脂多糖局部运用可以修复家兔关节软骨缺损,经组织学观察修复组织以透明软骨为主,接近正常关节软骨。其修复关节软骨缺损是可行的,具有很好的实用价值。 相似文献
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关节软骨的损伤修复一直是矫形外科的一个棘手问题,基因强化组织工程为关节软骨损伤的修复提供了良好的方法,组织工程包含了三要素:即种子细胞、信号因子(细胞因子或生长因子)和基质材料。本文重点综述信号因子(细胞因子或生长因子)转染种子细胞的研究。 相似文献
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永生化软骨细胞为基础的工程化软骨修复软骨缺损的实验研究 总被引:1,自引:0,他引:1
目的探讨用永生化软骨细胞作为种子细胞修复羊关节软骨缺损的可行性.方法把人端粒酶催化亚基(hTERT)转染羊关节软骨细胞,筛选阳性克隆并通过旋转生物反应器-微载体技术进行大量扩增;将扩增的永生化软骨细胞与β-磷酸三钙复合并在体外培育后,植入羊前肢肱骨头关节面软骨缺损处;3和6个月取材,进行形态学和免疫组织化学评价.结果实验组,术后6个月,缺损区被新生的软骨组织所充填,Ⅱ型胶原染色呈强阳性,与对照组差别有显著性差异(P<0.01).在材料组,缺损区边缘可见部分新生软骨组织;空白对照组,缺损区新生软骨组织形成.结论永生化软骨细胞在软骨组织工程中具有潜在的应用前景. 相似文献
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目的 利用兔同种异体软骨脱细胞基质支架和脂肪干细胞体外构建组织工程软骨,探讨其修复关节软骨损伤的可行性.方法 将新西兰大白兔的脂肪干细胞与软骨脱细胞基质支架复合,于软骨细胞方向诱导培养基中培养两周,构建组织工程软骨.兔24只随机分为A、B、C 3组, A组关节软骨缺损处置入经诱导的脂肪源干细胞复合软骨基质支架, B组缺损处只置入软骨基质支架, C组软骨缺损处不做任何处理.分别于术后第12周处死动物,修复处行大体、组织学、Ⅱ型胶原免疫组化染色和透射电镜检测.结果 A组软骨缺损处被类软骨组织填充,修复区表面光滑;Ⅱ型胶原免疫组化染色和甲苯胺蓝染色阳性;电镜下可见软骨陷窝内有细胞结构存在,且有大量均匀颗粒状细胞分泌基质成分存在,细胞周围大量胶原纤维.B组软骨缺损处为纤维组织状物填充,C组软骨缺损处无修复组织填充.结论 脂肪干细胞与软骨脱细胞基质复合并向软骨诱导后可良好地修复关节软骨缺损,具有替代正常软骨的潜力. 相似文献
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三步酶消化法高效分离兔原代关节软骨细胞及体外培养观察 总被引:14,自引:0,他引:14
目的 观察设计的三步酶消化法分离原代关节软骨细胞的效果,并对体外培养不同代次细胞的生物学活性进行评价。方法 三步酶消化法设计为以培养液配制的1g/L胰蛋白酶及1g/LEDTA混合液、1g/L透明质酸酶和2g/LⅠ型胶原酶顺序消化关节软骨分离细胞,检测细胞收获效率和存活率;体外传代培养观察细胞形态、生长及胞外基质中Ⅰ型和Ⅱ型胶原、蛋白多糖聚集体等的变化。结果 (1)关节软骨经三步酶消化基质逐步解离和降解,细胞得以完全释放和分离,每克软骨的细胞收获量平均为50 3×106 个细胞,细胞存活率平均为98. 8%。(2)原代和第一代细胞附壁生长呈三角形或多角形,生长融合时呈卵圆形,Ⅱ型胶原免疫组化和甲苯胺蓝异染反应均呈阳性,原代细胞外基质有高的硫酸糖胺多糖含量为(92±10)μg/cm2;第三代后细胞逐渐变为梭形,Ⅱ型胶原免疫组化为阴性,甲苯胺蓝异染反应明显减弱,第四代细胞外基质的硫酸糖胺多糖含量为(48±12)μg/cm2。结论 (1)三步酶消化法可使关节软骨基质完全消化降解,具有高细胞收获率、高细胞存活率和操作简便等特点。(2)原代和第一代软骨细胞具有良好的生物学活性,而第三代以后的细胞生物学活性低下。 相似文献
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组织工程化软骨修复兔骺板损伤的实验研究 总被引:2,自引:0,他引:2
目的 探讨组织工程化软骨细胞 生物载体复合物修复兔骺板损伤的可行性。方法于 8周龄兔胫骨上端骺板缺损模型中 ,A、B、C三组分别植入组织工程化软骨、单纯外消旋聚乳酸(PDLLA)、空白对照 ,术后 4、8、16周时对双下肢行X线摄片、组织学检查。结果 4、8、16周时双侧胫骨长度、胫骨角之差A组与B、C组相比 ,短缩与成角畸形轻 ,差异有统计学意义 (P <0 .0 1) ,组织学显示缺损区呈薄层骺软骨细胞样结构 ;B、C两组间差异无统计学意义 (P >0 .0 5 )。结论 骨髓间充质干细胞 (MSCs)可定向诱导分化为软骨细胞 ;组织工程化软骨细胞植入可减轻骺板损伤后肢体短缩与成角畸形。 相似文献
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全层关节软骨缺损三种修复方法的比较实验研究 总被引:13,自引:0,他引:13
目的评价骨膜移植、软骨移植、软骨下骨钻孔三种方法修复全层关节软骨缺损的生物学特性和修复效果,为临床应用提供实验依据。方法采用重复拉丁方设计的实验分组及统计学分析方法,按手术方式、观察时间、创面大小三个因素分四个水平进行随机分组,将32只雄性新西兰大白兔的左右后肢制成全层软骨缺损模型,分别进行骨膜移植、软骨移植和软骨下骨钻孔修复,对照组不作任何修复。术后第2、4、8、12周处死动物取材,分别进行大体观察、光镜观察与电镜观察,并对观察指标进行量化,数据行统计学分析。结果大体观察及电镜观察显示三个实验组在第12周时均能以类透明软骨组织修复缺损,而对照组为纤维肉芽组织。形态学分析表明,三种方法均能以类透明软骨组织覆盖缺损,软骨移植组无明显免疫排斥现象。随着时间延长,修复高度逐渐增加。软骨移植组效果最优,而骨膜移植组优于钻孔组(P<0.01)。甲苯胺蓝染色的光密度分析表明,随着时间延长,软骨基质分泌逐渐增加;三种方法与对照组间比较差异均有显著性(P<0.01),软骨移植组优于其它各组(P<0.01),但骨膜移植组与钻孔组间差异无显著性。结论软骨移植、骨膜移植与软骨下骨钻孔三种方法均能以类透明软骨组织修复全层关节软骨缺损,软骨移植的近期效果最佳。软骨下骨钻孔法修复组织的 相似文献
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关节软骨的损伤是临床中常见的疾病。由于关节软骨自身修复能力有限,采用关节镜下清创术、软骨移植、软骨细胞移植、组织工程技术及凝胶类关节软骨修复材料是目前对关节软骨损伤进行修复的主要手段。本文对目前用于关节软骨损伤和缺损修复的主要策略及各类修复技术的优缺点进行了综合评述。关节镜下清创术对早期骨性关节炎疗效显著;软骨及软骨细胞移植对小面积软骨缺损修复效果较为理想;组织工程技术是目前对关节软骨损伤和缺损修复的一个热点方向,但存在支架材料与软骨缺损区整合不紧密等问题;凝胶类关节软骨修复材料具有与自然关节软骨相似的力学和生物摩擦学特性,但其生物活性及与自然关节软骨间的结合强度有待进一步提高,如何实现材料生物活性、生物力学性能和生物摩擦学性能功能一体化是凝胶类关节软骨修复材料亟待解决的焦点问题。 相似文献
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诱导后自体骨髓基质细胞移植修复兔关节软骨缺损 总被引:16,自引:0,他引:16
目的采用经诱导的兔自体骨髓基质细胞移植于受损关节软骨组织进行修复,并对其组织形态学进行观察。方法取新西兰兔髂棘骨髓,分离基质细胞,以含碱性成纤维生长因子 (basic fibroblast growth factor, bFGF,25 ng/ml)及转化生长因子 (transforming growth factor beta 1, TGF-β 1,2 ng/ml)的无血清培养液作诱导培养。采用明胶海绵为载体,实验组用诱导培养后的骨髓基质细胞移植修复兔自体股骨髁关节面的缺损;对照组仅进行单纯明胶海绵移植。结果诱导后的骨髓基质细胞,通过 RT- PCR检测证实有Ⅱ型前胶原 mRNA表达。移植 24周后,肉眼下实验组移植物与正常软骨组织难以区分,表面光滑。而对照组移植物在 24周后为白色松软的组织。光镜下,实验组移植 4周后新生的软骨组织即充填于软骨缺损区,甲苯胺蓝异染性明显, 12周时修复组织逐渐塑形, 24周后修复组织塑形成类似周围正常的软骨组织结构;对照组关节缺损区在各阶段无明显关节软骨修复, 24周后关节缺损区被纤维软骨样组织充填,甲苯胺蓝异染性不明显。结论经诱导后自体骨髓基质细胞移植于受损关节软骨,可促进软骨缺损的快速修复,恢复软骨组织的结构和功能。 相似文献
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一氧化氮合酶抑制剂对关节软骨修复的影响 总被引:8,自引:0,他引:8
目的观察一氧化氮合酶(iNOS)抑制剂S-甲基异硫脲(S-methylisothiourea,SMT)对关节软骨修复的影响,探讨NO在软骨修复过程中的作用。方法36只新西兰大白兔双侧股骨髁间关节面制成全层软骨缺损,随机分为3组:(1)对照组12只,软骨缺损区旷置;(2)rhBMP组12只,缺损区充填rhBMP纤维蛋白凝胶复合物;(3)SMT组12只,缺损区充填rhBMP纤维蛋白凝胶复合物后,皮下注射iNOS抑制剂SMT。术后16周处死动物,按组织形态学分级标准,作修复组织质量评价;天狼猩红-苦味酸染色观察修复组织内Ⅰ、Ⅱ型胶原分布;化学比色法检测NO释放量和NOS活性;35S掺入法检测蛋白多糖合成率;RT-PCR检测iNOS和MMP9mRNA的表达情况。结果术后16周,形态学评分表明,SMT组和rhBMP组在缺损区充填程度方面与对照组差异无显著性意义(F=2.32,P >0.05),在边缘修复结合度、细胞形态和缺损区结构以及软骨下骨修复等方面均优于对照组(P<0.05),其中SMT组优于rhBMP组(P<0.05)。化学比色法显示SMT组NO释放量(24.97±3.95)μmol/L和NOS活性(1.17±0.31)U/ml显著低于rhBMP组和对照组(F=21.287,F=15.932,P<0.05)。SMT组Ⅰ型胶原明显少于rhBMP组和对照组,Ⅱ型胶原多于rhBMP和对照组。SMT组35S掺入量(48276±5791.58)cpm明显高于对照组(10285±867.5)cpm和rhBMP组(37624±5 相似文献
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目的初步探索自体脂肪干细胞(ADSCs)修复猪膝关节负重区软骨缺损的可行性。方法从猪颈背部脂肪组织中获取ADSCs,体外培养至第2代,微团块培养法对其进行成软骨诱导2周,分别使用免疫荧光和逆转录聚合酶链反应的方法检测软骨分化表型。以5×10^7/mL的浓度将第2代ADSCs接种于聚乙醇酸/聚乳酸材料,体外成软骨诱导培养2周。在猪膝关节软骨负重区制造两个直径8mm的全层软骨缺损,实验组植入细胞材料复合物,对照组植入单纯支架材料。术后3个月取材,行大体观察、组织学及免疫组织化学检测。结果成软骨诱导2周的微团块有软骨特异性的CollagenⅡ、Aggrecan及Sox-9的表达;术后3个月取材,发现实验组缺损区被软骨组织样填充修复。HE染色显示有典型的透明软骨结构,但细胞密度较正常软骨组织高。甲苯胺蓝染色显示修复组织有葡糖氨基聚糖的表达。对照组关节软骨缺损则未能修复,表面充填纤维组织。结论自体ADSCs可以作为软骨组织工程种子细胞修复猪膝关节负重区软骨缺损。 相似文献
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目的 探讨丝素蛋白/羟基磷灰石(SF/HA)组织工程化骨的成骨作用,以期为临床治疗骨缺损提供新的人工骨材料.方法 将SF/HA与成骨诱导的兔骨髓基质干细胞(BMSCs)复合,构建组织工程化骨.取54只兔于左侧桡骨中上段制备15 mm节段性骨缺损.实验分3组(A、B组各24只,C组6只):A组:植入SF/HA组织工程化骨,B组:单纯植入SF/HA;C组:骨缺损区不植入任何材料.于术后4、8、12及16周摄X线片,并于16周行螺旋CT扫描重建,观察骨缺损修复及骨塑形情况,参照Lane-Sandhu X线评分标准对各组骨缺损的骨修复程度评分.骨痂标本行 HE染色组织学观察,按照Lane-Sandhu组织学评分法比较12周和16周时各组的骨修复情况. 结果 术后16周,X线片示A组髓腔通畅,新骨塑形好,骨皮质连续;B组缺损区有缩小,两断端不连接;C组缺损区无明显骨痂生长.16周时螺旋CT扫描重建显示:A组骨塑形明显,骨缺损完全修复;B组有部分皮质骨形成,缺损区不能完全修复;C组骨缺损基本无修复.每组术后4、8、12、16周不同时间点的放射学评分差异均有统计学意义(P<0.05).术后12、16周时3组间Lane-Sandhu组织学评分差异均有统计学意义(P<0.05). 结论 SF/HA组织工程化骨具有良好的节段性骨缺损修复能力,但SF/HA本身缺乏骨诱导作用,单独修复节段性骨缺损作用有限. 相似文献
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目的:了解在Ilizarov技术下,受牵拉的实验踝关节软骨之间的压力改变对关节软骨的影响,为临床提供理论依据。方法:在18只实验狗左后足踝关节处分别装上Ilizarov外固定支架,采用1mm/d的牵拉速度,先制造内翻畸形,时间3周,致踝关节内翻15°,摄X线片证实后,停止牵拉3周,再以相同的速度(1mm/d)矫正畸形,时间3周。并于第3、7、9周(分组为:A组、B组、C组)取实验足内侧关节软骨和健足内侧关节软骨(D组),通过HE染色,观察内侧关节软骨形态学改变。通过免疫组织化学染色,应用软件ImagePro Plus6.0取得图像灰度值,用SPSS13.0进行统计学处理。使用透射电镜观察软骨的显微结构。结果:①Mankin得分:手术后A组和B组Mankin得分差异有统计学意义(P=0.043〈0.05);手术后B组和C组Mankin得分差异有统计学意义(P=0.038〈0.05)。②灰度值:A组和B组比较,P=0.047〈0.05,差异有统计学意义;B组和C组比较,P=0.045〈0.05,差异有统计学意义;A组和D组比较,P=0.039〈0.05,差异有统计学意义;C组和D组比较,P=1.23〉0.05,差异无统计学意义。结论:在Ilizarov牵张技术牵拉下,当踝关节软骨面之间压力增大时,关节软骨会发生压力性坏死;当关节软骨面之间压力逐渐减小后,关节软骨可逐渐恢复再生。 相似文献
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Objective: To label the primary articular chondrocytes overexpressing human insulin-like growth factor ( IdGF-1 ) with green fluorescent protein (GFP) for repair of articular cartilage defects in rabbits. Methods: GFP cDNA was inserted into PeDNA3.1- hlGF-1 to label the expression vector. The recombinnnt vector, pcGI, a mammalian expression vector with multiple cloning sites under two respective cytomegalovirus promoters/enhancers, was transfected into the primary articular chondrocytes with the help of lipofectamine. After the positive cell clones were selected by G418, G418- resistant chondrocytes were cultured in medium for 4 weeks. The stable expression of hlGF-1 in the articular chondrocytes was determined by in situ hybridization and immunocytochemical analysis and the GFP was confirmed under a fluorescence microscope. Methyl thiazolyl tetrazolium (MTT) and flow cytometer methods were employed to determine the effect of transfection on proliferation of chondrocytes. Gray value was used to analyze quantitatively the expression of type lI collagen. Results: The expression of hlGF-1 and GFP was confirmed in transfected chondrocytes by in situ hybridization, immunocytochemical analysis and fluorescence microscope observation. Green articular chondrocytes overexpressing hlGF-1 could expand and maintain their chondrogenic phenotypes for more than 4 weeks. After the transfectton of IGF-1, the proliferation of chondrocytes was enhanced and the chondrocytes could effectively maintain the expression of type lI collagen. Conclusions: The hlGF-1 eukaryotic expression vector containing GFP marker gene has been successfully constructed. GFP, which can be visualized in real time and in situ, is stably expressed in articular chondrocytes overexpressing hlGF-1. The labeled articular chondrocytes overexpressing hlGF-1 can be applied in cell-mediated gene therapy as well as for other biomedical purposes of transgenic chondrocytes. 相似文献