以自体诱导和无诱导的骨髓基质干细胞复合珊瑚修复犬下颌骨节段缺损的比较研究

目的分别采用诱导和无诱导的自体骨髓基质干细胞（Bone marrow stromal cells，BMSCs）复合珊瑚构建组织工程化骨，修复犬下颌骨节段性缺损，比较修复效果。方法体外扩增、成骨诱导或无诱导培养犬BMSCs，分别将第2代细胞复合珊瑚后修复犬自体右侧3cm的下颌骨节段缺损（诱导组n=6，无诱导组n=6）。术后32周，分别通过Micro-CT、大体形态观察和组织学方法检测骨缺损的修复效果。结果32周时，Micro-CT检测示诱导组骨容积率和密度均显著高于对照组（P〈0.05）；大体观察示诱导组骨愈合良好，无诱导组中的3条犬为骨不连；组织学检测诱导组有较多成熟骨形成，缺损部分均呈骨性愈合。无诱导组中的3只犬有新骨形成，但形态不完整，另3只犬的缺损部分呈纤维性愈合。结论成骨诱导的自体BMSCs复合珊瑚形成的组织工程化骨修复犬下颌骨节段缺损效果优于无诱导组。     

种植体联合骨组织工程技术修复犬下颌骨节段缺损的实验研究

目的 观察应用种植体联合骨组织工程技术,修复犬下颌骨节段缺损的效果。方法 体外扩增培养、成骨诱导犬BMSCs。将第2代细胞复合珊瑚后修复犬自体右侧下颌骨3 cm的节段缺损,术后32周植入种植体(实验组n=3);同时,以邻近正常骨植入种植体作为对照(n=3)。植入4周、12周、26周后,分别通过影像学、大体形态观察、组织学和生物力学等方法,检测骨缺损的修复效果。结果 植入后26周,X线片和CT均显示种植体与实验组及对照组骨质为良好骨性愈合,实验组种植体周围新生骨密度较高。Micro-CT显示,实验组骨密度和对照组间无显著性差别(P>0.05)。大体观察见种植体与组织工程骨和正常骨均形成紧密连接。组织学显示,实验组与对照组均有较多成熟骨结构。生物力学测试结果表明,实验组与正常下颌骨力学强度无显著性差异(P>0.05)。结论 自体成骨诱导BMSCs复合珊瑚形成的组织工程化骨,可较好地修复犬下颌骨节段缺损,植入种植体后可进一步促进骨成熟。     

组织工程骨修复山羊胫骨节段性缺损的实验研究

目的应用自体骨髓基质干细胞（BMSCs）复合β-磷酸三钙（β-TCP）构建组织工程化骨，修复山羊胫骨节段性缺损。方法体外扩增培养、成骨诱导山羊BMSCs。实验组将第2代细胞复合β-TCP后修复山羊自体右侧胫骨26mm的节段性缺损（n=8），对照组以单纯β-TCP材料植入骨缺损处（n=8），旷置组（n=2）。术后16、32周分别通过大体形态观察、影像学、组织学和生物力学的方法检测骨缺损的修复效果。结果旷置组术后32周骨缺损未修复，表明动物模型确实可靠。大体观察、X线片和MicroCT显示16周时实验组已有新骨形成，β-TCP材料降解吸收；对照组则只形成少量骨痂，材料无明显降解。组织学检测示实验组有大量幼稚编织骨生成，对照组为纤维结缔组织，并有大量材料残余。实验组骨密度和力学强度低于正常胫骨组（P〈0．05），但明显高于对照组（P〈0．01）。术后32周时大体观察X线片和MicroCT显示术后实验组骨愈合良好，对照组为骨不连；骨密度检测示实验组明显高于对照组（P〈0．05），且与正常胫骨组差异无统计学意义（P〉0．05）。组织学检测示实验组呈骨性愈合，有较多成熟骨组织，对照组为纤维连接。生物力学测试实验组与正常胫骨力学强度差异无统计学意义（P〉0．05）。结论成骨诱导的自体BMSCs复合β-TCP形成的组织工程骨可良好修复山羊胫骨节段性缺损。     

自体脂肪干细胞复合珊瑚修复犬颅骨标准缺损的初步研究

目的 应用自体脂肪干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)复合珊瑚构建组织工程化骨,修复犬颅骨标准缺损.方法 体外扩增培养、成骨诱导Beagle犬ADSCs,将第2代细胞接种在珊瑚支架上共同培养.制造实验犬双侧颅骨全层标准缺损(20 mm×20 mm),一侧以细胞材料复合物修复作为实验组(n=7),另一侧以单纯珊瑚材料修复作为对照组(n=7).术后24周分别通过影像学、大体形态观察、生物力学检测、组织学方法检测颅骨缺损的修复效果.结果 成骨诱导的犬ADSCs体外呈现成骨特性,在珊瑚支架上生长良好.3D-CT重建显示术后12周实验组有新生骨痂形成,对照组材料大部分降解;24周时实验组为骨性愈合,对照组为骨不连.24周时实验组缺损修复百分比为(84.19±6.45)%,显著高于对照组的(25.04 ±18.82)%(P<0.01).大体观察见实验组由新生骨痂修复缺损,对照组缺损边缘可见少量骨痂形成,主要为软组织充填;24周生物力学检测修复组织能耐受的最大压力载荷,实验组为(73.45±17.26)N,为犬顶骨最大压力负荷(104.27±22.71)N的70%,两者比较差异有统计学意义(P<0.01),对照组为软组织无法完成上述检测.HE染色见实验组有较多成熟骨呈骨性愈合,对照组为纤维性愈合.结论 自体成骨诱导的ADSCs复合珊瑚形成的组织工程化骨可修复犬颅骨标准缺损.     

组织工程方法修复羊腭裂骨缺损的实验研究

目的 观察应用自体骨髓基质干细胞(BMSCs)复合珊瑚修复山羊全长腭裂骨缺损的效果.方法 体外成骨诱导山羊BMSCs复合珊瑚修复山羊全长腭裂骨缺损,以单纯珊瑚植入缺损作为对照组.于术后2、12、24、32周行头颅CT扫描并三维重建,术后24、32周行大体取材、苦味酸-品红染色和Micro-CT骨密度分析.结果 成骨诱导BMSCs在珊瑚支架生长良好.三维CT显示早期实验组骨痂较多,对照组可见珊瑚明显降解,术后24、32周腭裂骨缺损被修复,修复比例分别达(88.52±10.95)％、(90.52 ±8.12)％,组织学显示实验组有大量成熟骨,骨基质和胶原形成良好,对照组缺损不能愈合(P＜0.05),Micro-CT显示新生骨密度(759.48± 96.45 )mg HA/cm3、( 823.93±112.07) mg HA/cm3,接近正常骨(P＞0.05).结论 山羊BMSCs成骨诱导后与珊瑚复合能修复完全性腭裂骨缺损,组织工程技术可用于修复腭裂骨缺损.     

涂层双相陶瓷复合BMSC修复骨缺损的实验观察

目的比较双相陶瓷（Biphasie calcium phosphate，BCP）经低结晶羟基磷灰石（Low crystalline hydroxyapatite，LcHA）涂覆改性后构建的组织工程化骨（LcBCP）与单纯BCP复合骨髓基质干细胞（Bone marrow stromal cells，BMSCs）修复兔桡骨节段性缺损的成骨差异。方法BMSCs复合LcBCP（实验组）修复12只兔左侧桡骨15mm缺损；BMSCs复合BCP（对照组）植入右侧桡骨同样大小缺损，植入后第4、8和12周取材，通过大体形态、组织学、影像学和生物力学检测骨缺损修复效果。结果BMSCs—LcBCP复合物在体内骨缺损处生长良好。X线检测显示实验组连接处骨痂形成，对照组连接处在各个时间点愈合稍差。12周时，实验组骨修复良好，髓腔再通，组织学显示板层骨形成，连接处骨性愈合；对照组连接处尚有较多编织骨形成。实验组和对照组生物力学检测有统计学差异。结论BMSCs—LcBCP复合物可修复兔桡骨节段性缺损，低品态羟基磷灰石涂层有助于增强双相陶瓷的成骨能力。     

组织工程方法修复羊腭裂骨缺损的初步研究

目的对羊骨髓基质干细胞（Bone marrow stromal cells，BMSCs）复合珊瑚修复腭裂骨缺损的可行性进行初步探讨。方法体外培养扩增、成骨诱导羊BMSCs。将第3代细胞复合珊瑚修复羊完全性腭裂骨缺损，以单纯珊瑚植入缺损作为对照组。术后16周头颅CT扫描、大体观察、评价骨缺损的修复效果。结果三维CT显示，实验组可见珊瑚被新生骨替代，对照组可见珊瑚明显降解，裂隙仍然存在。大体观察显示实验组骨缺损基本愈合；对照组中珊瑚明显降解，裂隙仍然存在。结论初步证明羊BMSCs成骨诱导后与珊瑚复合能修复羊腭裂骨缺损。     

预构骨肌皮瓣修复下颌骨和皮肤复合缺损的实验研究

目的 探讨BMP-2与胶原复合材料在骨骼肌中异位成骨预构骨肌皮瓣,修复自体下颌骨和皮肤复合缺损的可行性. 方法 4～6周龄新西兰白兔24只,体重2.0～2.5 kg,雌雄不拘,随机分成3组,即实验组、对照组和空白组(n=8).将BMP-2与胶原复合,植入兔背阔肌,预构异位新生骨组织,2、4、6周后行X线片、ALP、Von Kossa、CD31免疫组织化学血管标记及组织学观察.6周后,实验组动物于同侧下颌骨体部制备2 cm × 3 cm皮肤缺损,并形成直径8 mm洞穿性骨缺损;以同侧胸背动脉体表投影为皮瓣纵轴,设计含预制新骨组织的背阔肌肌皮瓣,带蒂移位修复下颌骨及皮肤复合缺损.对照组和空白组实验动物下颌骨体部均造成直径8 mm的洞穿性骨缺损,对照组将复合组织瓣中的骨性部分游离移植修复缺损;空白组缺损不予修复.术后6周,各组取材行四环素荧光染色、X线摄片、组织学观察以及新骨计量等,观察骨和皮肤复合缺损修复效果. 结果 BMP-2与胶原复合材料在兔背阔肌中4～6周成骨,胶原材料于植入后3～5周降解,成骨过程以软骨成骨为主,新骨形态为编织骨,可见明显的微血管分布.修复自体下颌骨缺损6周后,实验组皮肤及骨缺损均愈合良好,对照组缺损修复区基本骨化,空白组尚残留大块骨缺损实验组、对照组及空白组新骨计量分别为(1.594 ±0.674)、(0.801 ±0.036)和(0.079±0.010)mm2,组间两两比较,差异均有统计学意义(P＜0.05). 结论 预构的骨肌皮瓣带血管蒂移位修复兔自体下颌骨和皮肤复合缺损具有可行性和明显优势,有望成为一种血管化骨移植的供区预构形式.     

组织工程骨软骨复合体修复犬膝关节负重区骨软骨缺损的实验研究

目的 观察以骨软骨支架复合骨髓基质干细胞(bone-fflarrow mesenchymal stem cells,BMSCs)修复犬膝关节负重区骨软骨缺损的疗效.方法 利用软骨细胞外基质作为软骨支架部分,以脱细胞骨作为骨支架部分,采用相分离技术制备骨软骨双相支架,将成软骨诱导的BMSCs种植到双相支架上构建组织工程骨软骨复合体,并以此复合体修复犬膝关节股骨髁负重区骨软骨缺损,分为细胞-双相支架组(实验组)和单纯支架组(对照组).分别在术后3和6个月时取材,根据大体、组织学、Micro-CT等检测结果进行半定量或定量评估.结果 大体及组织学评价表明:同一时间点实验组的修复效果优于对照组,且实验组在术后6个月时的修复效果优于其术后3个月时,两项差异均有统计学意义;而对照组小同时间点修复效果的差异无统计学意义.Micro-CT检测结果表明实验组与对照组软骨下骨均得到重建,两者的差异尤统计学意义.结论 骨软骨双相支架复合成软骨诱导的BMSCs能成功修复犬膝关节负重区的骨软骨缺损,其修复效果明显优于单纯支架植入组.     

近交系小耳猪骨复合骨髓基质干细胞修复节段性骨缺损

目的 探讨近交系小耳猪骨复合骨髓基质干细胞(BMSCs)修复节段性骨缺损的可行性. 方法 将BMSCs与版纳近交系小耳猪松质骨在体外联合培养,兔桡骨中上段制成1.5 cm的骨.骨膜缺损模型,实验组植入复合异种骨,对照组植入单纯异种骨,空白对照组不植入任何材料,分别于术后4、8、12周各时间点行标本的大体观察、组织学观察、X线片观察、SPECT扫描及骨密度测试,比较其骨缺损区骨修复愈合情况.结果 术后第12周,实验组骨缺损区完全修复,骨密度接近正常;对照组骨缺损区修复缓慢,新骨形成量少;空白对照组骨缺损区未修复. 结论 近交系小耳猪骨复合BMSCs修复节段性骨缺损能力强,在成骨速度和量上明显优于单纯异种骨.     

丝素蛋白/羟基磷灰石组织工程化骨修复兔桡骨节段性骨缺损

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.     

兔胎盘来源间充质干细胞修复兔桡骨骨缺损的实验研究

目的 探讨兔胎盘来源间充质干细胞(PMSCs)构建的组织工程化骨修复兔桡骨节段性骨缺损的能力.方法 取24只大耳白兔,于兔双侧桡骨中下段制造1.5cm的节段性骨缺损,左侧骨缺损用PMSCs构建的组织工程化骨桥接(实验组),右侧用骨髓基质干细胞(BMSCs)构建的组织工程化骨桥接(对照组).实验动物双侧于术后2、4、8、...     

Long-bone critical-size defects treated with tissue-engineered grafts: a study on sheep.

Standardized particulate bone constructs, obtained by expanding autologous mesenchymal stem cells (MSCs) onto coral granules in vitro, were transplanted into long-bone, critical-size defects in sheep. Control experiments were also performed in which autologous bone grafts were implanted. Defect cavities were lined with a preformed vascularized membrane (induced by temporarily inserting a cement spacer for 6 weeks prior to bone construct implantation), which served as a mold keeping the engineered bone granules in place. Radiographic, histological, and computed tomographic tests performed 6 months later showed that the osteogenic abilities of the engineered construct and autograft were significantly greater than those of coral scaffold alone. No significant differences were found between the amount of newly formed bone in defects filled with coral/MSCs and those filled with autograft, yet radiological scores differed significantly between the two groups (21% and 100% healed cortices, respectively). The present study on a clinically relevant animal model provides the first evidence that standardized particulate bone constructs can be used to repair large bone defects and that their osteogenic ability approaches that of bone autograft, the bone repair benchmark. By proving feasibility, the present study makes possible the treatment of segmental bone losses with bone constructs engineered from granules, a process which is much simpler than preparing customized massive constructs using computer-assisted techniques. Important parameters, such as the rate of scaffold resorption and the number of MSCs to be seeded on the scaffolds, need to be optimized before reaching pertinent definitive conclusions.     

Healing of an ulnar defect using a proprietary TCP bone graft substitute, JAX, in association with autologous osteogenic cells and growth factors

Currently, available synthetic bone substitutes have adequate osteoconductive properties but have little or no osteoinductivity. Recent research has focused on using osteogenic growth factors or cells to provide this. JAX is a beta tricalcium phosphate bone graft substitute that has a novel shape and interlocking design. This study investigated delivery methods and the use of autologous cell therapy to enhance healing of a bone defect using JAX as a scaffold. Bone marrow was harvested from 24 New Zealand White rabbits. The mononuclear cell fraction was isolated and culture expanded. Bilateral 1.5 cm defects in the ulna were filled with: Group 1: JAX alone, Group 2: JAX plus 1x10(7) autologous BMSCs injected at the time of surgery, Group 3: JAX plus 8x10(6) autologous BMSCs cultured on granules for 14 days prior to surgery, Group 4: JAX plus fresh bone marrow (BMA), Group 5: cortical autograft, Group 6: JAX plus 2.5 microg VEGF. Radiographs demonstrated that there was more new bone in the BMA and VEGF groups compared to JAX alone. Groups containing autologous BMSCs were only slightly better than JAX alone in the amount of bone in the defect but did improve bridging of the osteotomy. Histomorphometry identified a significant increase in bone volume in the BMA group compared to JAX alone. BMA and VEGF enhanced healing of bone defects whereas expanded BMSCs provided little advantage over scaffold alone. There was no difference between delivery methods of autologous BMSCs. These observations suggest that the provision of osteogenic cells alone is insufficient to enhance bone healing and that additional factors are required to initiate this process in vivo.