新型组织工程化人工骨的体外初步构建

目的 应用组织工程学技术，体外初步构建有活性的人工骨。方法 培养，诱导人间充质干细胞向成骨细胞表型转化，制备性能优越的支架材料，将细胞与材料复合构建人工骨，在体外培养一定时间后，扫描电镜观察组织工程化骨的微观结构和消化细胞行碱性磷酸酶染色。结果 L－聚乳酸，聚磷酸钙纤维，I型胶原按一定的方法可构建出新型的骨组织工程复合支架材料，诱导后的间充质干细胞可在材料内良好贴附生长，维持成骨细胞表型。结论 本实验为骨组织工程学的进一步研究与应用提供了新的材料和方法。     

脱细胞骨软骨支架的细胞相容性测定及与软骨细胞体外的复合

目的测定脱细胞和脱钙处理的脱细胞骨软骨支架的细胞相容性及该支架与软骨细胞体外复合培养的生物学特性和黏附关系,以探讨脱细胞骨软骨支架作为软骨组织工程支架的可行性。方法采用自制脱细胞骨软骨支架与软骨细胞体外复合培养,用细胞增殖度法测定脱细胞骨软骨支架的细胞相容性,并行电镜观察其相互黏附关系。结果脱细胞骨软骨支架的细胞相容性良好;体外复合实验中,软骨细胞可贴附于材料上生长增殖,并分泌细胞外基质。结论细胞增殖实验显示脱细胞骨软骨支架的细胞相容性良好;体外复合实验显示脱细胞骨软骨支架可与软骨细胞良好复合,适于软骨细胞贴附生长。     

骺板软骨细胞复合生物凝胶体外培养生成软骨组织的实验研究

目的 观察将骺板软骨细胞接种于自制的生物凝胶经体外培养生成软骨组织的生物学特点，初步评价这一凝胶基质作为软骨组织构建材料的生物学性能。方法 将第一代骺板软骨细胞接种于生物凝胶进行体外培养，行大体，倒置显微镜以及组织学，Ⅰ型和Ⅱ型胶原免疫组化光镜观察。结果 骺板软骨细胞－生物凝胶复合的，在体外培养过程中不能春初始外形，培养1周直径可收缩为初始的45％，但能保持种子细胞的稳定均发布。经体外培养2周后由外周向中心逐渐形成软骨组织，表面为由1－3层梭形细胞组成的膜样结构，内部细胞主要为圆形细胞，有细胞外基质相隔，形成软骨细胞陷窝。基质中富含软骨特异性基质成分Ⅱ型胶原和蛋白聚糖，而Ⅰ型胶原免疫组化逐渐转为弱阳性，位于表面膜结构。结论 这一生物凝胶具有良好的细胞相容性，适合软骨细胞在其中生成成熟的工程化软骨，但难以维持其初始外形。     

胶原凝胶包埋软骨细胞接种骨胶原基质支架体外构建组织工程软骨

目的探讨复合应用胶原凝胶和骨胶原基质（BCM）支架作为软骨细胞载体体外构建组织工程软骨的有效性和可行性.方法将胶原凝胶包埋的软骨细胞接种BCM支架并在体外培养,应用倒置相差显微镜和扫描电镜观察软骨细胞的粘附、生长和增殖情况,培养14d,行HE、TB（甲苯胺蓝）染色观察软骨组织形成情况.结果软骨细胞在支架上粘附、生长和增殖良好,体外培养14d能形成较成熟的软骨组织.结论胶原凝胶复合BCM支架可作为软骨细胞的载体体外构建组织工程软骨.     

骨软骨组织工程支架的研究现状

据统计，美国40岁以上人口中患有不同程度关节疾病的占人群的90％以上，每年在治疗该种疾病方面要耗费286亿美元。外伤以及关节的炎症会导致骨软骨缺损，影响关节的力学稳定性，从而导致骨性关节炎和关节退行性病变的发生。相关研究表明软骨下骨层对软骨的修复具有极其重要的作用。骨软骨支架的制备可以解决自体骨软骨移植的局限性。     

利用脱细胞骨软骨纤维支架形成可修复软骨缺损的软骨-骨复合组织

【立论依据】 目前,因自体软骨组织修复力极其有限,故对软骨缺损的治疗是临床上的一大难题。现在的治疗方式多为手术移植治疗,包括自体骨移植,单一软骨组织移植以及高分子材料支架移植,但存在损伤大,细胞存活率低和机体相容性差等不足。对此,体外构建一种克服传统治疗缺点的新的组织工程材料显得极其重要。 【设计思路】 因自体骨移植损伤大,故设计体外构建组织材料;因单一软骨组织移植机体相容性差,故设计构建软骨骨复合组织;因软骨细胞存活率低,故设计构造脱细胞骨软骨纤维支架种植细胞,提供骨、软骨细胞最佳生长微环境。所以,实验设计体外利用异体脱细胞骨软骨纤维支架构建软骨-骨复合组织,再移植到动物体内生长,从而提供一种治疗软骨缺损性疾病的新的组织工程材料。 【实验内容】 (1)分离、纯化与培养兔骨髓中的间充质干细胞。(2)体外脱细胞处理家兔髌骨股骨侧的骨软骨块构建骨软骨纤维支架,对支架进行力学测试、镜下观察、异体免疫性观测等。(3)将间充质干细胞移植到脱细胞支架上,利用支架双层存留细胞外基质的诱导作用在骨和软骨层分别诱导干细胞分化形成成骨细胞和软骨细胞。(4)将得到的复合组织移植到裸鼠背部皮下,跟踪观测组织直径大小变化、生长状况、组织构成等。(5)构建兔膝关节股骨关节面软骨缺损模型,进行移植手术,持续观测实验对象膝关节活动度及应力性、影像学表现,最后做缺损修补处切片镜下观察对比,分析评估实验构建组织工程材料是否优于传统移植材料。 【材料】 实验动物家兔、裸鼠;30 g/L戊巴比妥钠、胎牛血清、0.35 mmol/L苯甲基磺酰氟、1% TritonX-100等。 【可行性】 实验动物和相关试验方法为常规操作,且已有相关实验基础。 【创新性】 实验设计的骨软骨复合组织克服了传统移植所用单一软骨组织机体相容性低和细胞存活率低的缺点,可以实现从试验台到临床的转化医学概念,为软骨缺损性疾病的移植治疗提供思路,有重要的临床意义。     

自体组织工程化软骨组织在体内最佳形成时间的研究

目的研究探讨自体组织工程化软骨在动物自体内最佳形成时间,为临床应用提供理论研究和参数。方法取猪耳廓软骨细胞,与可注射性生物材料Pluronic F127混合形成浓度为50×106/ml细胞－生物材料复合物,接种于猪自体腹外侧壁真皮下,分别在接种后第1、3、6、9、15周取材,从组织学、生化组成对再生软骨组织进行评价。结果第六周形成的软骨组织完全成熟,与正常软骨组织有相似的组织学特性。而第1、3周大部分为未成熟的软骨细胞。各不同时间再生软骨组织中氨基糖氨多糖(GAG)占组织干重的平均百分含量在7.0～9.0之间。第6周形成软骨组织中Ⅱ型胶原含量比第1、3周形成软骨组织中Ⅱ型胶原含量高,和正常耳软骨含量接近。结论利用组织工程技术可在具有免疫功能自体动物内形成软骨组织,确定软骨组织形成的最佳时间为接种后第6周。     

可注射性同种异体工程化软骨的构建

目的　研究在有免疫力的动物体内形成同种异体工程化软骨的可行性 ;并验证本实验使用的生物材料聚氧化乙烯丙烯凝胶 (Copolymer gel of ethylene and propylene oxide)在组织工程研究中应用的可行性 .方法　无菌条件下取新生兔关节软骨 ,经 型胶原酶消化 ,将软骨细胞和生物材料复合成细胞浓度为 5× 10 7m l- 1的复合物并移植于兔皮下 ,同时设立单独注射细胞和材料两个对照组 .分别于 4,6 ,8,12 wk取材行大体观察 ,石蜡切片 HE染色 ,Safranin O染色 ,Masson's三色染色 ,了解软骨形成情况 .结果　 2 wk后即可于皮下触及新生结节 ,4wk后取材即有基质分泌及胶原形成 .于 6 wk左右软骨接近成熟 ,生物材料基本吸收 .8,12 wk软骨基本接近正常软骨 .实验中未见明显的免疫排斥反应 .而对照组未见软骨形成 .结论　该实验使用的生物材料具有良好的生物相容性 ,可降解性 ,无细胞毒 ,是较理想的组织工程生物材料 ;应用该实验的方法可在有免疫力的动物体内形成同种异体工程化软骨 ,这为临床某些美容和重建手术提供了一种微创而可塑型的可能的手段 .     

丝素蛋白无纺网支架体外构建组织工程化软骨

目的:探讨丝素蛋白无纺网作为耳廓软骨细胞外支架构建组织工程化软骨的可行性。方法:取成年新西兰兔耳廓软骨,酶消化法获取软骨细胞,体外培养扩增后取原代细胞接种到制备好的丝素蛋白无纺网支架上,体外复合培养。每天倒置显微镜下观察细胞黏附、生长、增殖情况,于复合培养第3、7、10天时取材进行扫描电镜观察;于复合培养第1、2、4、6周取材进行组织学评价,同时取材通过RT-PCR方法检测复合物上软骨细胞Ⅱ型胶原mRNA的表达情况。结果:48 h后软骨细胞已黏附于丝素蛋白纤维上,72 h后细胞开始分泌少量细胞外基质;电镜下观察显示软骨细胞及分泌的薄层细胞外基质主要分布于支架材料表面。组织学观察显示2周时支架浅层已有一定厚度软骨组织,可见少量类软骨陷窝,4周和6周时支架浅层软骨组织增厚,软骨陷窝增多,但支架内部软骨细胞数目少,细胞呈星形或梭形,细胞分泌的基质也很少。RT-PCR检测显示在各检测时间点均有Ⅱ型胶原mRNA的表达。结论:兔耳廓软骨细胞在丝素蛋白无纺网支架上已初步形成软骨样组织,但培养条件应进一步优化。     

体外构建可注射性组织工程软骨的初步研究

目的利用关节软骨细胞复合壳聚糖-磷酸甘油(chitosan/glycerophosphate, C/GP)凝胶,体外构建可注射性组织工程软骨,为微创方式治疗关节软骨缺损提供依据.方法以体外培养扩增的兔关节软骨细胞为种子细胞,以自制温固化可注射C/GP凝胶为支架,按5×107/ml细胞浓度复合体外培养.于倒置显微镜下观察细胞形态与分布,四甲基偶氮唑盐(MTT)法计算培养1周时种子细胞存活率,培养4周时样本进行组织学及扫描电镜观察.结果软骨细胞在7:1(体积分数)C/GP凝胶中保持球形,细胞存活率95%以上;HE染色可见软骨较为典型的陷窝样结构、软骨囊及同源细胞群等现象;甲苯胺蓝异染及免疫组化Ⅱ型胶原染色呈强阳性.结论软骨细胞在C/GP凝胶中可存活并保持分泌软骨基质的功能,形成类软骨组织.温固化可注射性C/GP凝胶能作为软骨组织工程的载体材料.     

新型骨软骨支架辅助Mosaicplasty技术和携带增强基因的ADSCs对大面积骨软骨缺损的修复效果

目的考察新型骨软骨支架辅助Mosaicplasty技术和携带增强基因的脂肪间充质干细胞（ADSCs）对大面积骨软骨缺损修复效果。方法复制比格犬软骨全层缺损模型,使用多枚骨软骨支架以Mosaicplasty 术填充大部分缺损后,不用内固定,作为E 组;于骨软骨支架内及残留间隙处缓慢由深至浅注入骨形态发生蛋白2（BMP-2）-ADSCs 复合体作为D 组;植入丝素蛋白（SF）/ 壳聚糖（CS）/ 纳米羟基磷灰石（nHA）支架作为C组;植入SF/CS/nHA 支架和BMP-2-ADSCs复合体作为B组;植入SF/CS/nHA 支架与BMP-2-ADSCs 联合 富血小板血浆（PRP）凝胶复合体作为A组。分别于术后4、8 及16 周各组随机取2、2 和4 只比格犬在轻度麻醉状态下,进行组织外观观察,处死16 周的比格犬,检测病变软骨部位的胶原蛋白Ⅰ和Ⅱ,体外检测病变软骨的极限应力、应变值和相应弹性模量值。结果与E 组比,A~D 组的软骨缺损表面平整,软骨愈合较好,与B~D组比较,A 组恢复最好。膝关节胶原蛋白Ⅰ和胶原蛋白Ⅱ表达、标本中心相应弹性模量值、标本交界极限应力和应变值差异有统计学意义（P <0.05）,E 组最低,A 组最高。结论植入SF/CS/nHA 支架与BMP-2-ADSCs联合PRP 凝胶复合体对于大面积软骨缺损修复效果较好,值得临床推广。     

Evaluation of an extracellular matrix-derived acellular biphasic scaffold/cell construct in the repair of a large articular high-load-bearing osteochondral defect in a canine model

Background  Osteochondral lesion repair is a challenging area of orthopedic surgery. Here we aimed to develop an extracellular matrix-derived, integrated, biphasic scaffold and to investigate the regeneration potential of the scaffold loaded with chondrogenically-induced bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) in the repair of a large, high-load-bearing, osteochondral defect in a canine model.

Methods  The biphasic scaffolds were fabricated by combining a decellularization procedure with a freeze-drying technique and characterized by scanning electron microscopy (SEM) and micro-computed tomography (micro-CT). Osteochondral constructs were fabricated in vitro using chondrogenically-induced BMSCs and a biphasic scaffold, then assessed by SEM for cell attachment. Osteochondral defects (4.2 mm (diameter) × 6 mm (depth)) were created in canine femoral condyles and treated with a construct of the biphasic scaffold/chondrogenically-induced BMSCs or with a cell-free scaffold (control group). The repaired defects were evaluated for gross morphology and by histological, biochemical, biomechanical and micro-CT analyses at 3 and 6 months post-implantation.

Results  The osteochondral defects of the experimental group showed better repair than those of the control group. Statistical analysis demonstrated that the macroscopic and histologic grading scores of the experimental group were always higher than those of the control group, and that the scores for the experimental group at 6 months were significantly higher than those at 3 months. The cartilage stiffness in the experimental group (6 months) was (6.95±0.79) N/mm, 70.77% of normal cartilage; osteochondral bone stiffness in the experimental group was (158.16±24.30) N/mm, 74.95% of normal tissue; glycosaminoglycan content of tissue-engineered neocartilage was (218±21.6) μg/mg (dry weight), 84.82% of native cartilage. Micro-CT analysis of the subchondral bone showed mature trabecular bone regularly formed at 3 and 6 months, with no significant difference between the experimental and control groups.

Conclusion  The extracellular matrix-derived, integrated, biphasic scaffold shows potential for the repair of large, high-load-bearing osteochondral defects.

     

小肠黏膜下层复合骨髓间充质干细胞体外构建心肌组织薄片的实验研究

目的 探讨利用小肠黏膜下层（SIS）复合骨髓间充质干细胞（BMSCs）体外构建心肌组织薄片的可行性。方法 将自大鼠骨髓分离培养的BMSCs经5-氮胞苷（5-Aza）诱导培养3周后种植在经脱细胞处理的SIS浆膜面,在体外动态条件下共培养2周,构建组织工程心肌组织薄片,并进行病理组织学、超微结构和免疫组织化学染色观察。结果 与BMSCs体外共培养2周的SIS经苏木精-伊红（HE）染色显示,细胞在SIS上不只局限于材料表层,呈多层分布,部分细胞逐步向深层迁移和渗透。扫描电子显微镜观察发现,细胞较好地在SIS上黏附、生长和迁移,细胞分泌大量的细胞外基质。免疫组织化学染色结果显示,SIS上的细胞为表达α-actin、cTnⅠ和connexin-43的心肌样细胞。结论 在体外将SIS复合经5-Aza诱导的BMSCs,成功地初步构建出组织工程化心肌组织薄片。SIS是一种良好的心肌组织工程生物支架材料。     

组织工程骨构建的研究进展

 近年来组织工程技术的迅速发展为骨缺损的治疗开辟了新的思路,其基本原理为在体外构筑支架材料-种子细胞-生长因子复合物,然后移植到骨缺损处,经过材料的吸收和组织的增生,实现自身骨组织代替组织工程骨,最终实现骨的形态和功能上的修复。种子细胞及支架材料是组织工程骨构建的核心,通过对种子细胞的成骨诱导以及对支架材料理化性能的改良可以提高组织工程骨促进骨生成及修复的效能。既往研究表明血管及神经分布对骨形成具有一定的促进作用,因此对组织工程骨进行血管化和神经化也能达到相似效果。随着组织工程技术的发展,目前通过复合构建已制造出具有一定功能的简单组织结构。     

Fabrication of a novel hybrid scaffold for tissue engineered heart valve

The aim of this study was to fabricate biomatrix/polymer hybrid scaffolds using an electrospinning technique. Then tissue engineered heart valves were engineered by seeding mesenchymal stromal cells （MSCs） onto the scaffolds. The effects of the hybrid scaffolds on the proliferation of seed cells, formation of extracellular matrix and mechanical properties of tissue engineered heart valves were investigated. MSCs were obtained from rats. Porcine aortic heart valves were decellularized, coated with poly（3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate） using an electrospinning technique, and reseeded and cultured over a time period of 14 days. In control group, the decellularized valve scaffolds were reseeded and cultured over an equivalent time period. Specimens of each group were examined histologically （hematoxylin-eosin [HE] staining, immunohistostaining, and scanning electron microscopy）, biochemically （DNA and 4-hydroxyproline） and mechanically. The results showed that recellularization was comparable to the specimens of hybrid scaffolds and controls. The specimens of hybrid scaffolds and controls revealed comparable amounts of cell mass and 4-hydroxyproline （P〉0.05）. However, the specimens of hybrid scaffolds showed a significant increase in mechanical strength, compared to the controls （P〈0.05）. This study demonstrated the superiority of the hybrid scaffolds to increase the mechanical strength of tissue engineered heart valves. And compared to the decellularized valve scaffolds, the hybrid scaffolds showed similar effects on the proliferation of MSCs and formation of extracellular matrix. It was believed that the hybrid scaffolds could be used for the construction of tissue engineered heart valves.     

壳多糖组织工程支架材料的制备及其应用

目的:探索一种简单的制备壳多糖细胞外基质网架的方法,考察该基质网架作为组织工程支架材料应用的可行性。方法:壳多糖溶于乙酸,搅拌成均匀泡沫状,冷冻铸型制成海绵状多孔基质网架。利用光镜、电镜等方法测定该网架的孔径和空孔率。分别应用该网架构建复层组织工程皮肤和组织工程软骨。 结果：制备的壳多糖网架外观呈多孔海绵状,光镜下观察有大小不等的孔隙;扫描电镜下观察,网架错综相连成许多网孔,孔径为83～136 μm,平均孔径为110 μm,平均三维空孔率为78%。构建的复层组织工程皮肤具有与天然皮肤极为相似的表皮和真皮双层结构,皮肤角朊细胞和成纤维细胞贴附于网架生长、增殖,形成连续的细胞层,细胞层数增多明显,并分泌角质样物质和基质样物质,网架逐渐降解。软骨细胞在网架上贴附、增殖良好,并分泌细胞外基质;组织学观察有新生软骨组织形成。结论：制备的壳多糖细胞外基质网架具有一定的孔径和空孔率,适于细胞贴附生长和增殖,将其作为组织工程支架材料具有较好的应用前景。     

纳米HA/CS支架穿“靴”复合软骨样细胞修复兔关节软骨和软骨下骨缺损

【目的】观察把骨髓间质干细胞(BMSCs)诱导成的软骨细胞与纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架(nano-HA/CSscaffold)通过特殊的穿"靴"结构复合构建而成组织工程软骨复合体的可行性,并观察此复合体修复兔膝关节软骨及软骨下骨缺损的能力。【方法】原位复合和冷冻干燥相结合的方法制备nano-HA/CS支架,用聚四氟乙烯制作成圆柱形"靴"结构。把BMSCs经软骨诱导液诱导成软骨细胞后,接种于穿"靴"的nano-HA/CS支架底部,把细胞-支架复合物置入成软骨条件培养液中培养2周。扫描电镜观察nano-HA/CS支架结构及细胞-支架复合体结构。30只新西兰大白兔的股骨髁制造直径4 mm、深8 mm的骨软骨缺损,随机分为实验组、对照组、空白组,于缺损处分别植入经穿"靴"结构复合的软骨支架复合体、不经穿"靴"结构复合的软骨支架复合体,空白组仅造缺损,4、12周后取材初步观察修复情况。【结果】BMSCs经软骨诱导液诱导后转化成软骨细胞;制备的nano-HA/CS支架支架孔隙率为92%,平均孔径为125μm,与软骨细胞有较好的粘附性。大体观察实验组和对照组缺损均有类软骨样组织生长,空白组缺损明显,见纤维组织生长。苏木精-伊红染色切片观察实验组软骨缺损部分软骨细胞修复,成骨区部分骨样细胞修复,两者耦合处部分交叉,修复缺损程度及成骨区和成软骨区界面耦合情况明显优于对照组和空白组。3组的大体评分和软骨组织学评分统计分析,实验组优于对照组和空白组。【结论】BMSCs具有成软骨潜能,nano-HA/CS支架具有较好的细胞相容性;软骨细胞与nano-HA/CS支架经过穿"靴"结构可成为组织工程软骨复合体,并初步证实有修复兔软骨及软骨下骨缺损的能力。     

人肝组织脱细胞支架的制备

目的探究人肝组织脱细胞支架的制备。方法本研究利用手术切除的人肝血管瘤左外叶组织,经反复冻融,0.01% SDS、
0.1% SDS和1% Triton X-100循环灌注制备人肝组织脱细胞支架,并通过灌注过氧乙酸消毒。将L-02细胞通过门静脉插管种
植于脱细胞支架内进行培养。结果HE、DAPI染色和扫描电镜结果显示脱细胞支架内无细胞成分残留,残余DNA检测为
25.3±14.6 ng/mg干质量,小于新鲜肝脏DNA含量的1%。免疫组化证实支架内保留了Ⅰ型胶原、Ⅳ型胶原、纤连蛋白、弹力蛋白
成分。L-02细胞在支架上生长良好且有增殖,并表达白蛋白及葡萄糖-6-磷酸酶。结论利用手术切除的人肝标本行肝组织脱
细胞支架的制备是可行的,且为构建更适用于临床的组织工程肝脏提供了新思路。