羊脱钙骨基质作为骨组织工程支架材料的性能评估

目的 制备山羊脱钙骨基质(decalcified bone matrix,DBM),研究其物理和生物力学特性,为其作为理想的组织工程骨支架材料提供理论依据.方法 制备山羊完全脱钙骨基质,观察其色泽、质地、孔隙度等物理性状,并用扫描电镜观察其孔隙度,测量其孔径;通过测定吸水率评估其亲水性;用生物力学测定仪测定其不同压缩比率下的瞬时形变恢复率、最大形变恢复率及最大极限压缩强度.结果 标准化制备DBM呈乳白色,密度均匀,表面布有较多的微孔,扫描电镜观察其孔径范围为350～450(409.2±39.7)μm,吸水后膨胀,最大值吸水率达(419.0±44.4)%;生物力学测定显示,DBM位移是压缩强度的函数,DBM压缩20%和30%时其最大极限强度分别为(1.43±0.35)N和(1.62±0.51)N,瞬时形变恢复率分别为100%和(91.0±8.2)%.结论 完全脱钙骨基质孔径大,亲水性强,形变恢复好,利于细胞的黏附生长,是理想的组织工程支架材料.     

表面脱钙骨基质明胶诱导成骨修复颅骨大面积缺损的实验研究

目的:寻找替代自体骨移植修复颅骨大面积缺损的理想材料。方法:用表面脱钙骨基质明胶修复大鼠颅骨8 mm的圆形缺损,术后不同时间行x线、组织学检查。结果:表面脱钙骨基质明胶具有诱导成骨能力,保留骨的部分生物力学特性,但完全被新骨替代时间较长。结论:表面脱钙骨基质明胶是修复大面积颅骨缺损的理想材料。     

同种异体表面脱钙骨基质明胶诱导成骨能力的实验研究

目的 :观察表面脱钙骨基质明胶诱导成骨能力 ,寻找自体骨移植的理想替代材料。方法 :用表面脱钙骨基质明胶修复大鼠颅骨 8mm的圆形缺损 ,同自体骨、骨基质明胶移植对比 ,术后不同时间行X线、组织学检查。结果 :表面脱钙骨基质明胶同骨基质明胶诱导成骨能力相似 ,但完全被新骨替代时间较长。结论 :表面脱钙骨基质明胶是修复大面积或节段性骨缺损的理想材料。     

Comparative study on seeding methods of human bone marrow stromal cells in bone tissue engineering

Background In general the traditional static seeding method has its limitation while the dynamic seeding method reveals its advantages over traditional static method. We compared static and dynamic seeding method for human bone marrow stromal cells (hBMSCs) in bone tissue engineering.Methods DNA assay was used for detecting the maximal initial seeding concentration for static seeding. Dynamic and static seeding methods were compared, when scaffolds were loaded with hBMSCs at this maximal initial cell seeding concentration. Histology and scanning electron microscope(SEM) were examined to evaluate the distribution of cells inside the constructs. Markers encoding osteogenic genes were measured by fluorescent RT-PCR. The protocol for dynamic seeding of hBMSCs was also investigated.Results DNA assay showed that the static maximal initial seeding concentration was lower than that in dynamic seeding. Histology and SEM showed even distribution and spread of cells in the dynamically seeded constructs, while their statically seeded counterparts showed cell aggregation.Fluorescent RT-PCR again showed stronger osteogenic potential of dynamically seeded constructs.Conclusion dynamic seeding of hBMSCs is a promising technique in bone tissue engineering.     

间充质干细胞复合同种异体脱钙骨的形态学观察

目的探讨以间充质干细胞(MSC)与同种异体脱钙骨复合培养法构建组织工程化生物衍生骨的可行性。方法预先制备同种异体脱钙骨,取健康成人骨髓,用单核细胞分离液分离MSC,间充质干细胞基础培养基原代和传代培养。倒置显微镜下观察细胞生物学特性,用FITC标记的抗CD105对第3代细胞进行流式细胞鉴定,并与同种异体脱钙骨复合培养1周后行扫描电镜观察。结果原代及传代培养的MSC增殖迅速,第3代CD105阳性细胞占64.1%,复合同种异体脱钙骨培养1周后细胞生长状态良好,增殖迅速,在材料表面形成细胞层。结论未诱导的MSC是骨组织工程适宜的种子细胞,与同种异体脱钙骨复合可作为骨组织工程的载体。     

兔骨髓基质细胞组织工程骨治疗骨缺损的研究

目的 探讨应用自体骨髓基质细胞为种子细胞的组织工程骨修复骨缺损的效果。方法 将免自体骨髓基质细胞经淋巴细胞分离液分离培养、传代扩增后，与胶原海绵混合培养后植于免挠骨干1．5cm缺损处。12周后处死动物，通过大体形态及x线、组织学检查进行评价。比较细胞和胶原海绵复合物移植与单纯胶原移植治疗骨缺损的疗效。结果 以组织工程骨移植于骨缺损处，骨缺损完全愈合，骨髓腔通畅。而单纯胶原移植对照组骨缺损未愈合，髓腔不通，与实验组有明显差别。结论 骨髓基质细胞是一种良好的骨源细胞，能定向分化成骨细胞，其成骨机制为膜内化骨和软骨内化骨。骨髓基质细胞作为种子细胞的组织工程骨前景乐观。     

骨髓基质细胞与聚己内酯生物相容性的实验研究

目的:探讨骨髓基质细胞与聚己内酯 (PCL )的生物相容性 ,为骨组织工程中生物材料的选择提供实验依据。方法 :将骨髓基质细胞与 PCL体外复合培养 ,进行形态学观察和细胞增殖、蛋白质含量及酶学测定。结果 :骨髓基质细胞能在 PCL上贴附、繁殖 ,其生长及功能不受影响 ,并且 PCL具有一定的促细胞增殖作用。结论 :PCL具有良好的生物相容性 ,有可能作为骨髓基质细胞的载体而应用于骨组织工程的研究。     

应用hMSCs-脱钙骨复合物体内构建软骨组织的实验研究

目的 观察成软骨诱导后人骨髓间充质干细胞和脱钙骨复合物在裸鼠皮下组织形成情况。方法 从志愿者髂前上嵴处抽取骨髓,得到骨髓间充质干细胞,将第1代的骨髓间充质干细胞密度调整到1.5×107/mL,均匀接种于脱钙骨,培养4 h后以含有TGF-β3(10 ng/mL)DMEM培养液的培养作为实验组,加10％FBS的DMEM为对照组Ⅰ,空白材料为对照组Ⅱ,体外培养6 d,嘲植到裸鼠皮下。回植前及回植后2、4、6、8、10周取材,石蜡切片进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原的免疫组化、Masson’s、Alician Blue’s染色鉴定。结果 回植前及回植后各时间段,实验组免疫组化测到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原的表达,对照组未见Ⅱ型胶原表达;实验组Masson、Alician染色可见材料内的胶原分泌非常旺盛,有硫酸化酸性粘多糖沉积,对照组则表达量极少。结论 诱导后人骨髓间充质干细胞一脱钙骨复合物在裸鼠皮下能表达特异性软骨基质。     

同种异体脱钙骨基质作为骨组织工程载体的实验研究

目的通过体外同种异体脱钙骨基质（DBM）和骨髓基质细胞（BMSC）的复合培养及体内异位成骨实验，研究DBM作为骨组织工程载体的生物相容性及成骨活性。方法参考Urist操作方法大量制备兔同种异体DBM。骨穿取兔骨髓单细胞悬液进行培养，将BMSC与同种异体DBM体外复合培养3～7d，相差显微镜、扫描电镜（SEM）和苏木精-伊红染色后光镜下观察结果。将DBM和BMSC复合培养3d的复合物植入家兔一侧骶棘肌肌袋内，分别在1、2、4周活体取材，扫描电镜和苏木精-伊红染色后光镜观察，对侧单纯植入DBM作为对照。结果体外培养发现BMSC在DBM中贴壁生长、增殖并有分泌活动。体内实验发现BMSC在DBM孔隙内均匀成骨，对照组则从DBM骨块的边缘到中心逐步成骨，成骨所需的时间长，而且成骨量要小于前者。结论DBM作为组织工程载体具有良好的生物相容性和成骨活性。     

脱钙骨基质为骨组织工程支架修复骨缺损实验研究

目的：利用骨组织工程原理对节段性骨缺损进行修复,探讨脱钙骨基质（demineralized bone matrix,DBM）在骨组织工程中的应用。方法：从兔股骨分离骨髓间质干细胞（bone mesenchymal stem cells,BMSCs）,经体外诱导分化、条件培养、5-溴-2′-dexyouridine,5-BrdU）标记后,接种到兔海绵状脱钙骨基质（sponge of DBM ,SDBM）支架上,然后分别植入兔背部肌肉内及兔桡骨中段10mm长的骨膜骨缺损内。对照组为缺损内单纯植入SDBM及空白组。术后观察6周。结果：经条件培养的BMSCs可在体外表达Ⅰ型胶原、碱性磷酸酶,并形成钙结节;体内异位植入组织工程骨块可形成软骨及骨组织;组织工程骨块及单纯SDBM在术后6周完全修复骨缺损（6/6）;极限压缩强度测量显示,组织工程骨块植入组新生骨与正常桡骨段差异无显著性（P=0.623）,单纯SDBM植入组新生骨在生物力学方面低于正常桡骨段（P=0.038）。结论：脱钙骨基质在骨组织工程中是一种有效的生物活性支架材料。     

优质生产程序标准化探讨:骨组织工程骨髓基质干细胞体外原代培养

目的:探讨其组织工程化骨的种子细胞体外培养的最优标准,为将生产程序标准化应用于临床奠定基础.方法:以新西兰免骨髓作为实验材料进行3种不同方案的原代体外培养.结果:原代细胞培养成功最高可达几率为75%,应用β-甘油酸钠10 mmol/L、地塞米松10-7 mol/L、L-抗坏血酸50 mg/L为骨髓诱导成骨细胞所必需.培养初期间隔12 h振荡有利于细胞贴壁存活.能够缩短原代培养时间.结论:本实验所采用的振荡、诱导方案,方法简便,质量稳定,可操作性强,具备成为骨种子细胞推广的标准化方法,对于人体组织工程的质量控制和工业化生产有借鉴价值.     

犬脱钙骨基质颗粒骨水泥复合材料的生物力学性能

目的　研究不同质量比的犬脱钙骨基质颗粒骨水泥复合材料的生物力学性能 ,为临床应用该复合材料修复骨缺损提供理论依据 .方法　按 U rist等方法制备犬脱钙骨基质颗粒后 ,再与骨水泥混合制成含骨粒质量比为 0 ,40 0 ,5 0 0和6 0 0 m g·g- 1 的脱钙骨基质颗粒骨水泥复合材料 ,对其抗压极限强度、抗弯极限强度、抗扭转极限强度进行测定 .结果　含脱钙骨基质颗粒质量比为 0 ,40 0 ,5 0 0和 6 0 0 mg· g- 1的复合材料的抗压极限强度分别为 (81.0± 3.0 ) ,(5 0 .4± 5 .9) ,(4 8.8± 2 .0 )和 (33.8± 3.6 ) MPa;抗弯极限强度分别为 (6 5 .3± 6 .7) ,(4 2 .9± 8.1) ,(37.2± 2 .9)和 (2 5 .0± 2 .4) MPa;抗扭转极限强度分别为 (35 .5± 0 .8) ,(16 .3± 2 .2 ) ,(13.1± 2 .0 )和 (8.0± 1.4) MPa.结论　犬脱钙骨基质颗粒骨水泥复合材料具有良好的生物力学性能 ,易于塑形 ,能根据需要适应不同部位骨缺损的要求 ,其中含骨粒质量比为 5 0 0 mg· g- 1的复合材料生物力学性能及骨诱导活性最为适宜 ,能作为支架材料有效地修复大块骨缺损 .     

异种脱蛋白松质骨载体的制备及性能评价

目的研究探讨异种脱蛋白松质骨性能,以制备综合性能优异的骨组织工程载体材料。方法我们将取材于成年猪股骨远端松质骨通过理化方法制作成脱蛋白松质骨载体,并对载体形态结构、组成成分、载体与种子细胞黏附及生长增殖情况以及生物力学特性进行检测分析。同时将载体材料复合自体骨髓间充质干细胞和骨形态生长因子植入成年山羊横突间进行组织工程化成骨融合,观察成骨情况,并通过免疫酶组织染色方法检测异种脱蛋白松质骨的免疫原性。结果脱蛋白松质骨具有天然网状孔隙结构,其无机成分为羟基磷灰石,有机成分为Ⅰ型胶原,力学性能保存良好,有良好的细胞相容性,免疫原性检测阴性。异种脱蛋白松质骨复合rhBMP-2和MSCs植入体内后多点成骨,效果满意。结论异种脱蛋白松质骨是一种良好的载体材料。     

新型快速成形的三维多孔支架材料构建组织工程软骨

目的:探讨以骨髓基质细胞(BMSC)为种子细胞,以快速成形的生物相容性材料为支架构建组织工程软骨的可行性.方法:成年兔BMSC在成软骨培养液中诱导培养,使之具有软骨细胞表型后,接种于快速成形的生物相容性三维支架材料聚乳酸/聚羟乙酸共聚物(poly-lactic-co-glycolic acid,PLGA),经体外培养扩增2 wk后植入自体肌袋,术后8 wk取材,进行组织学、甲苯胺蓝染色及II型胶原免疫组织化学观察.结果:成年兔BMSC在体外可诱导为软骨细胞,接种于三维支架材料培养后,扫描电境观察见细胞在支架上可大量扩增;接种细胞的支架植入自体肌袋8 wk,可形成软骨样组织,甲苯胺蓝染色及II型胶原免疫组化染色阳性.结论:具有软骨细胞表型的BMSC接种于快速成形的三维支架材料在体内非关节环境可形成软骨样组织.     

骨组织工程无机支架及其生物相容性

目的：制备满足组织工程需要的多孔骨支架并研究其生物相容性。方法：以自制的HA粉体为原料，采用聚氨酯泡沫浸渍工艺制得骨组织工程多孔支架。于一定的培养条件下，在制得的多扎支架上进行成骨细胞的体外培养，分析支架的生物相容性。结果与结论：本研究采用新“泡沫技术”制得的骨支架有均匀的通孔结构，孔径在100—500μm之间，并具有良好的生物性能。     

骨髓基质干细胞构建组织工程心脏瓣膜的初步研究

目的：探讨用骨髓基质干细胞(BMSCs)和脱细胞天然嚣唾支集体外构建组织工程心脏瓣膜(TEHV)的可行性。方法：髂嵴穿刺抽取狗骨髓液，Percoll密度梯度离心法获取BMSCs．DMEM培养液体外培养扩增，免疫组化染色及流式细胞术分析鉴定分化细胞表型。采用去污剂和酶消化法制作脱细胞猪主动脉瓣膜支架，将BMSCs分化细胞接种于瓣膜支架上构建TEHV。分别行石蜡包埋切片H-E染色、免疫组化染色、扫描电镜及透射电镜检查观察TEHV的组织学结构并鉴定细胞类型。结果：BMSCs分化细胞呈梭形，α-SMA及Vimentin染色阳性，其α-SMA表达与血管壁肌成纤维细胞相近。异种瓣膜支架细胞去除完全，纤维支架结构保留完整。石蜡切片示：BMSCs在脱细胞支架上呈复层生长，α-SMA阳性。扫描电镜示TEHV表面光滑，细胞层完整．透射电镜示其细胞成分为有活性的分泌型细胞．呈梭形，复层生长。结论：BMSCs的自然分化细胞具有肌成纤维细胞的特性，种植于脱细胞瓣膜支架上构建TEHV简便可行。TEHV的在体改建尚需进一步研究。     

压应力对组织工程骨内人骨髓基质细胞增殖能力影响的实验研究

目的 探讨压缩应变对组织工程骨内人骨髓基质细胞(human bone mallow stromal cells,hBMSCs)增殖的作用及适合强度范围.方法 双相接种法构建组织工程骨,对其施加频率为0.5 Hz,压缩幅度分别为2%、5%、10%、15%、20%的压应力刺激hBMSCs(2 h/d).倒置显微镜观察细胞形态,扫描电镜观察培育的组织工程骨,常规病理切片和HE染色观察培育组织工程骨内细胞分布及生长情况.MTT法和流式细胞技术检测细胞增殖水平及生长周期.结果 压缩幅度为2%、5%、10%时压应力刺激可促进hBMSCs增殖;压缩幅度为15%、20%时压应力刺激抑制细胞增殖,其中以10%压缩幅度刺激细胞增殖效果最为显著,生长曲线比对照组明显前移,S期细胞百分比(27.45±0.25)%较对照组(19.15±0.26)%增高43.34%.结论 适当强度的压应力可促进hBMSCs的增殖,5%～10%的压缩幅度是促进hBMSCs增殖的适合强度.     

兔膀胱无细胞基质作为组织工程学细胞载体的评价

目的 评价膀胱无细胞基质移植物(BAMG)作为组织工程学细胞载体的可行性.方法 10只兔行半膀胱切除术,切取的一半膀胱制备BAMG.另选择20只兔行半膀胱切除术后,用BAMG重建兔膀胱.测定术前和重建术后8周时的膀胱容量、压力和顺应性.HE染色和透射电镜观察BAMG以及重建术后8、16周时的兔膀胱.结果 BAMG中未见细胞成分.重建兔膀胱8周时,BAMG中除多层移行上皮外,其余组分还不成熟.16周时,重建膀胱和正常膀胱组织已无法区别.重建膀胱术后8周与术前比较,膀胱的容量、压力和顺应性无显著差异(P＞0.05).结论 BAMG是组织工程学技术中理想的细胞载体.     

超声波辅助脱钙技术用于猪脱钙骨基质制备的效果评价

目的以猪后腿骨干骺端为对象,考察超声波技术在脱钙骨基质制备过程中的作用。方法 6月龄公猪后腿骨清洗切片,分别用传统脱钙制备法和超声波辅助脱钙制备法进行脱钙骨基质的制备,超声波功率:220 W,频率:25 kHz。超声波处理时间:0～6h。以脱钙骨的脱钙率考察超声波对脱钙效果的影响;利用Micro-CT和显微镜观察脱钙骨的大体三维结构;测量其孔隙率和孔径大小;利用物性测试仪测量脱钙骨的压缩模量以表征其力学性能。结果脱钙骨脱钙率的测量结果显示,与传统脱钙法相比,超声波辅助脱钙制备法仅需6 h就可使脱钙率达到100%,脱钙时间可缩短45.5%;且制备的脱钙骨具有良好的孔隙率和互相连通的孔径结构,孔隙率达到85%以上,孔径大小为(348.18±64.86)μm,与传统制备方法无显著差异;并具有良好的力学性能,在脱除90%以上的钙后脱钙骨的压缩模量仍可达到(6.42±0.83)N/mm2。结论超声波辅助脱钙技术可以有效提高脱钙骨基质的制备效率,且制备效果良好。     

微孔同种异体表面脱钙骨基质明胶诱导成骨能力的实验研究

目的 :观察微孔制备对表面脱钙骨基质明胶诱导成骨能力的影响。方法 :用有微孔和无微孔表面脱钙骨基质明胶修复大鼠颅骨直径为 8mm的环形骨缺损 ,术后不同时间行组织学和X线检查。结果 :有微孔制备的表面脱钙骨基质明胶诱导成骨能力优于无微孔的表面脱钙骨基质明胶。结论 :微孔制备能提高脱钙骨基质明胶的诱导成骨能力