组织工程方法修复关节软骨缺损

骨性关节炎或外伤等造成软骨丢失而引起的关节疼痛是中老人残疾的重要原因.关节软骨自身修复能力十分有限,因此,关节软骨损伤通常会导致更严重的关节软骨退变[1,2].骨科医生们采用软骨下骨钻孔、微骨折、软骨移植、自体软骨细胞移植等方法来修复和重建关节软骨,许多技术已被广泛应用于临床,并且取得了良好的短期随访结果.组织工程学科的兴起为关节软骨修复提供了新的选择,其基本原理为体外培养扩增的细胞结合基质材料构建出新的软骨组组织以供移植.本文就关节软骨修复的现状,尤其是组织工程方法重建软骨的方法做一综述.     

模拟微重力培养肝细胞的形态特点

目的　模拟微重力方法培养大鼠原代肝细胞 ,初步分析其形态学特点及其意义。方法　改良Seglen原位胶原酶灌注法获得大鼠肝脏单细胞悬液 ,2 .2× 10 5个 /ml加微载体Cytodex 3(4 g/L)接种 ,采用旋转细胞培养系统 (RCCS)进行模拟微重力培养。第 0、6、2 4、72、12 0、168小时取样 ,相差、体视显微镜观察活细胞形态 ,第 2 4小时标本苏木素 伊红 (HE)染色观察组织学形态 ,电镜观察超微结构。结果　模拟微重力培养中肝细胞 2 4h内贴附微载体并出现三维结构 ,2 4～ 72h发展为独特的肝细胞 微载体聚球体。电镜下可见细胞膜的 3种不同形态 ,其分布与功能相一致。结论　模拟微重力培养方法能使肝细胞形成分化的三维类组织结构 ,在组织工程领域存在良好的应用前景     

微粒骨膜-三维支架修复大面积关节软骨缺损

目的 探讨微粒骨膜-三维支架修复大面积关节软骨缺损的有效性和可行性.方法 于兔股骨滑车关节面制作直径4.5 mm深达软骨下骨板的全层软骨缺损模型,缺损处随机行自体微粒骨膜-纤维蛋白混凝物、单纯纤维蛋白"浇铸"移植.分别于术后3 h、4 d及1、2、4、8、12、24周取材,行大体观察、苏木素.伊红(HE)、Masson及藏红花(safranin-0)染色组织学检查,并进行组织学评分半定量分析.结果 微粒骨膜.三维支架制备简便.微粒骨膜被均匀种植于纤维蛋白三维支架中,可随意"浇铸"充填骨软骨缺损,移植物不易脱落,手术1次完成.术后微粒骨膜在缺损空间内全方位迅速增殖、分化、分泌基质完成缺损骨软骨修复.新生软骨具有与周围正常软骨基本一致的厚度、细胞形态及排列、基质胶原及蛋白多糖染色,且与周边软骨及软骨下骨结合良好.术后4、8、12及24周,两组组织学评分差异有统计学意义(P<0.05).结论 该方法能简单高效地构建工程化组织复合体,随意浇铸充填软骨缺损,完成较大面积关节软骨缺损的生物性修复.     

同种异体组织工程化软骨修复关节软骨缺损

目的：探讨应用同种异体组织工程化软骨修复软骨缺损的可行性。方法：取新西兰大白兔双膝关节软骨细胞，经体外培养扩增，与PlruonicF127混合，植入人为造成的异体兔膝关节软骨缺损。结果：空白对照组和材料对照组只见少许纤维组织修复，缺损凹陷。实验组8周后关节软骨缺损区由部分白色透明样软骨组织充填，Masson三色染色见胶原分布较均匀，软骨陷窝多见，未见明显炎症现象，16周后缺损完全修复，缺损表面较光滑，部分颜色呈淡兰色，软骨陷窝清晰，细胞与基质分布均匀，未见炎症和退变现象，结论：同种异体组织工程化软骨可用于修复关节软骨缺损。     

模拟微重力培养在骨和软骨组织工程中的应用

骨和软骨组织工程主要致力于骨和软骨的形成和再生,通过建立细胞与生物材料的三维复合物,构建具有生物活性的组织,进而对受损的骨和软骨组织进行形态结构和功能的重建以求达到永久性替代.目前模拟微重力条件下骨和软骨组织工程的研究表明,微重力培养环境有利于细胞体外增殖和分化,并维持细胞的表型;有利于细胞和材料的三维立体复合;有利于构建的组织更接近于活体.因此微重力细胞培养为骨和软骨组织工程的研究开辟了新的道路.     

自体骨膜延迟游离移植修复关节软骨缺损：附9例报告

自１９９０年以来我们设计了自体胫骨膜延迟游离移植的手术方法共对９例关节软骨大面积员病例进行了修复治疗，平均随访２３．３月，优良率为７８％。我们认为延迟骨膜移植能加促骨膜向透明软骨组织的转化过程，同时提出了骨膜移植术中不能忽视的重要原则，本文推荐骨膜移植术是修复关节软骨大面积缺损的一种较好的治疗方法。     

"双相"组织工程软骨修复兔关节骨软骨缺损

目的探讨“双相”异体骨基质明胶（bonematrixgelatin,BMG）作为组织工程软骨载体,与同体骨髓间充质干细胞（marrowmesenchymalstemcells,MSCs）结合,构建组织工程软骨修复兔关节骨软骨缺损的效果。方法4月龄新西兰兔32只,雌雄不限,体重2～3kg。①体外实验：取5只新西兰兔,处死后取髂骨和四肢骨,制备一侧松质骨,一侧皮质骨的“双相”异体BMG载体,扫描电镜观察。另取新西兰兔18只,抽取骨髓,分离MSCs并诱导成软骨分化;将诱导而来的软骨前体细胞与“双相”BMG载体复合构建组织工程软骨,分别于1、3和5周取材行Masson、PAS染色和扫描电镜观察。②体内实验：将抽取骨髓的18只及余下的9只新西兰兔制成双侧股骨内髁骨软骨缺损模型,将前期制备的组织工程软骨同体植入18只兔的右股骨内髁骨软骨缺损（A组）,左侧缺损移植异体BMG（B组）,其余9只双侧软骨缺损未予处理作为空白对照（C组）,分别于术后1、3和6个月取材,行大体、组织学和Ⅱ型胶原mRNA原位杂交观察,改良Wakitani法评分,比较各组修复效果差异。结果①体外实验：“双相”BMG松质骨面孔隙大小100-800μm,细胞于其中增生,形成富含细胞的软骨层;皮质骨面孔隙大小10～40pm,细胞层状覆盖于其表面,可作为起支撑作用的软骨下骨。②体内实验：A组术后1个月即可重建关节骨软骨缺损;修复软骨在观察期内逐渐变薄,但在6个月内始终保持关节面及软骨下骨结构完整。B、C组未能修复缺损,缺损周边软骨磨损加剧。改良Wakitani评分显示A组在3个时间点的各项评分结果,除6个月软骨厚度外,其它指标均优于B、C组,且差异有统计学意义（P〈0．01）。Ⅱ型胶原mRNA原位杂交显示,A组缺损区修复组织中细胞阳性染色率明显高于B、C组,且差异有统计学意义（P〈0．01）。结论“双相”异体BMG可作为组织工程软骨载体材料,其结合自体MSCs诱导的软骨前体细胞制备的组织工程软骨,可修复兔关节软骨和软骨下骨。     

改良的软骨组织块培养法

为软骨的组织工程的临床寻求一种与之相适应的体外扩增种子细胞的方法。将传统的组织块培养法进行改良，在置入培养皿前先以０．２５％胰蛋白酶、０．０８％％ＥＤＴＡ及０．１％睾丸透明质酸酶消化软骨组织块，以传统的组织块２法为对照组进行培养。结果：在增减的第３天，实验组贴壁率为８８．８９％，对照组为６８．８９％；培养后的第３０天，实验组的细胞簇形成阳性率为１００％，而对照组为０。结论：改良的软骨组织块培养法优     

同种异体骨软骨移植修复关节软骨缺损研究现状

关节软骨缺损常因软骨再生能力低而难以自行修复.新鲜的同种异体骨软骨移植修复关节软骨缺损的疗效稳定,成功率逐渐提高.冷冻保存的同种异体骨软骨移植修复关节软骨缺损的成功率可与新鲜的同种异体骨软骨移植媲美,梯度降温法是目前保存软骨细胞存活率最好的冷冻方法.该文就同种异体骨软骨移植的实验和临床研究、免疫排斥问题及其相关研究动态作一综述.     

应力环境下三维诱导组织工程种植细胞修复关节软骨缺损

目的:三维立体诱导非软骨来源种植细胞修复关节软骨损伤.方法:分离培养骨髓间充质干细胞,分组诱导,进行周期性应力刺激,设立对照.2周后,观测大体、组织学形态、生化指标,筛选最佳诱导方法修复关节软骨缺损模型,分别于12、24周取材,进行组织学观察及评分,验证长期修复效果.结果:与二维培养各组相反,立体培养各组出现明显软骨分化,并以凝胶微球悬浮细胞进行应力刺激培养组效果最佳.术后动物肢体功能优良,12周后软骨缺损被完整修复,表面光滑,质地坚硬,为透明软骨结构,与周围软骨结合紧密;24周后仍然保持透明软骨结构,组织学评分无变化.对照各组软骨缺损均未被修复.结论:立体软骨诱导优于平面诱导,应力环境提高诱导质量,获得的种植细胞可取得稳定的长期修复效果.     

组织工程技术修复同种异体兔关节软骨缺损实验研究

目的：探讨关节软骨缺损治疗的新途径。方法：把几丁糖作为软骨细胞培养的支架。将几丁糖与软骨细胞一起体外培养,然后移植修复同种异体兔的膝关节软骨缺损,并对关节软骨的修复过程进行术后16周大体、组织学、电镜观察及修复组织厚度测定。结果：几丁糖无纺网在术后2周开始降解吸收,术后10-12周完全吸收;术后第16周在实验侧关节软骨缺损处可见成熟的透明软骨,软骨缺损得到完全修复。结论：几丁糖泊生物学特性符合组织工程中对细胞培养支架的要求;几个糖负载软骨细胞移植修复同种异体兔膝关节软骨缺损,兔膝关节全层软骨缺损得到成功修复。为临床上关节软骨缺损的治疗提供了可能的途径。     

同种异体组织工程化软骨修复关节软骨缺损

目的　探讨应用同种异体组织工程化软骨修复软骨缺损的可行性。方法　取新西兰大白兔双膝关节软骨细胞 ,经体外培养扩增 ,与PlruonicF12 7混合 ,植入人为造成的异体兔膝关节软骨缺损。结果　空白对照组和材料对照组只见少许纤维组织修复 ,缺损凹陷 ;实验组 8周后关节软骨缺损区由部分白色透明样软骨组织充填 ,Masson三色染色见胶原分布较均匀 ,软骨陷窝多见 ,未见明显炎症现象。 16周后缺损完全修复 ,缺损表面较光滑 ,部分颜色呈淡兰色 ,软骨陷窝清晰 ,细胞与基质分布均匀 ,未见炎症和退变现象。结论　同种异体组织工程化软骨可用于修复关节软骨缺损。     

软骨微粒脱细胞基质和纤维蛋白凝胶支架皮下构建组织工程软骨

目的观察皮下植入异体软骨细胞复合异种软骨微粒脱细胞基质(Cartilage microparticle acellular matrix,CMACM)和纤维蛋白胶(Fibrin glue,FG)为支架形成组织工程软骨的可能性。方法制备猪耳廓CMACM,体外培养成年兔的耳软骨细胞,将不同的混合物植人5只成年兔背部皮下。A组:异体软骨细胞复合CMACM和FG;B组:自体软骨细胞复合CMACM和FG;C组:CMACM和FG。将每只兔子背部皮肤均分为6个区,分别植入不同混合物各两个点,以备两次取材。观察并记录皮下植入体的形态变化,分别于植入后8周和12周取材,行组织学检测。结果A组和C组未能形成软骨样组织。B组8周可以形成软骨样组织,周围炎症细胞数量较多;12周时形成的软骨组织成分单一,周围没有炎症反应,类似于正常软骨,且新生的软骨组织中均长有许多小血管,新生软骨的厚度不超过1 mm。结论将同种异体软骨细胞复合CMACM和FG植入皮下,不能形成软骨样组织:而以自体软骨细胞为种子细胞则可以得到软骨样组织,但新生软骨的体积和厚度有限,并且新生的软骨组织中长有许多小血管,可能更有利于新生软骨组织的长期存活。     

应用自体脂肪干细胞修复猪关节软骨缺损的初步实验研究

目的 探索自体脂肪干细胞修复猪关节软骨缺损的可行性.方法 从猪背部脂肪组织中获取脂肪干细胞,经过体外培养扩增,以50×106/ml的浓度将脂肪干细胞接种于PLGA(polylacticacid/polyglycolicacid,PLA/PGA,PLGA)中,细胞材料复合物在体外成软骨诱导2周.于猪膝关节软骨非负重区形成2个直径8mm的环形、全层软骨缺损,实验组回植经诱导后的细胞材料复合物,对照组放置单纯支架材料.术后12周取材,缺损修复区行大体观察、组织学HE及藏红花染色、免疫组化检测.结果 术后12周实验组缺损区大部分被修复,缺损被软骨组织填充,修复区表面光滑.组织学染色显示有典型的透明软骨样结构.藏红花染色发现修复组织表达丰富的聚合蛋白多糖.对照组则未能修复关节软骨缺损,缺损区面积增大,表面覆盖薄层纤维组织.结论 猪自体脂肪干细胞可以作为组织工程种子细胞,修复猪关节软骨缺损.     

软骨移植与软骨下骨钻孔修复全层关节软骨缺损的比较实验研究

目的 :评价软骨移植、软骨下骨钻孔修复关节软骨缺损的生物特性和效果差异。方法 :采用重复拉丁方设计 ,将 36只雄性新西兰大白兔按三个因素三个水平进行随机区组 ,对左右后肢按设计好的创面大小制造全层软骨缺损。软骨移植组将不同家兔关节软骨交换嵌入移植。钻孔组依创面大小制造孔直径、间距、深度相同的骨孔 ,深达松质骨。对照组缺损不作任何修复。术后 4、8、1 2周处死取材 ,分别进行大体观察、光镜观察、电镜观察 ,对观察指标进行量化统计学分析。结果 :(1 )两实验组在第 1 2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 ,统计学分析表明各组间有显著性差异 (P <0 .0 1 )。 (2 )光镜观察表明两种手术方法均能以软骨的方式修复缺损 ,软骨移植组无明显免疫排斥迹象 ,软骨细胞有活性 ,各组间有显著性差异 (P <0 .0 1 )。 (3)形态学分析表明 ,随时间延长 ,光密度与修复高度渐增 ,其中软骨移植组优于其他各组 (P <0 .0 1 )。 (4)随时间延长修复效果逐渐改善。小创面修复效果与中等创面间无明显差异。 (5)电镜观察表明 ,两种手术方法均有软骨细胞生成 ,细胞器发达。对照组符合纤维肉芽组织特征。结论 :(1 )软骨移植、钻孔均能以类透明软骨的结局修复关节软骨缺损 ,软骨细胞生物学特性类似     

Sizable Scaffold‐Free Tissue‐Engineered Articular Cartilage Construct for Cartilage Defect Repair

This study introduces an implantable scaffold‐free cartilage tissue construct (SF) that is composed of chondrocytes and their self‐produced extracellular matrix (ECM). Chondrocytes were grown in vitro for up to 5 weeks and subjected to various assays at different time points (1, 7, 21, and 35 days). For in vivo implantation, full‐thickness defects (n = 5) were manually created on the trochlear groove of the both knees of rabbits (16‐week old) and 3 week‐cultured SF construct was implanted as an allograft for a month. The left knee defects were implanted with 1, 7, and 21 days in vitro cultured scaffold‐free engineered cartilages. (group 2, 3, and 4, respectively). The maturity of the engineered cartilages was evaluated by histological, chemical and mechanical assays. The repair of damaged cartilages was also evaluated by gross images and histological observations at 4, 8, and 12 weeks postsurgery. Although defect of groups 1, 2, and 3 were repaired with fibrocartilage tissues, group 4 (21 days) showed hyaline cartilage in the histological observation. In particular, mature matrix and columnar organization of chondrocytes and highly expressed type II collagen were observed only in 21 days in vitro cultured SF cartilage (group 4) at 12 weeks. As a conclusion, cartilage repair with maturation was recapitulated when implanted the 21 day in vitro cultured scaffold‐free engineered cartilage. When implanting tissue‐engineered cartilage, the maturity of the cartilage tissue along with the cultivation period can affect the cartilage repair.     

注射型软骨组织工程活性材料修复关节软骨缺损的实验研究

目的 利用注射型活性材料修复兔关节软骨,比较碱性成纤维细胞生长因子(Basic fibroblastic growth factor,bFGF)和骨形态发生蛋白(Bone morphogenic protein,BMP)的治疗效果。方法 取18只14周龄成年大白兔随机分为3组,每只动物于双侧膝关节股骨髌股关节面制备直径4mm全层软骨缺损模型,钻通骨髓腔。准备注射型bFGF和BMP生物蛋白胶材料,三组分别接受如下治疗。A组注射型碱性成纤维细胞生长因子,B组注射型骨形态发生蛋白,C组单纯生物蛋白胶治疗。于8周,12周,24周观察大体和形态学特征,组织学评分。结果 A组于8,12周时,软骨缺损被白色半透明坚硬组织平滑修复,富有光泽,与正常软骨边界清楚,24周时修复组织与正常软骨边界模糊,质地坚硬,表面平滑光润。B组于8,12,24周时候均未将缺损表面修复平滑,为疏松组织缺损底部,凹陷明显残留。C组全程均未见软骨修复。组织评分A组明显优于B组C组(P<0.05),而B组和C组间无差异(P>0.05)。结论 注射型碱性成纤维细胞生长因子可以有效修复兔关节软骨的缺损,效果明显优于BMP治疗组,为关节镜等微创治疗方法提供了实验参考。     

不同年龄兔前交叉韧带切断后关节软骨变化的研究

目的探讨膝关节前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）切断对不同年龄兔关节软骨的影响,为临床选择方法和时机处理不同年龄ACL损伤的病人提供实验依据。方法健康新西兰大白兔30只,按照年龄分成6、12、24个月组,每组10只。每组再随机分为5个小组。切断右膝关节ACL,左膝仅行切开术作为自身对照。分别于术后5、10、15、20、25周气栓处死实验动物,大体观察并对股骨关节软骨进行损伤评分,对股骨内髁进行Masson染色并显微镜观察,测定软骨含水率。结果大体观察和Masson染色病理切片显示,12月龄组兔软骨损伤发展最快,24月龄组兔发展最慢。术后25周时12月龄组兔软骨损伤最重,6月龄组兔次之,24月龄组兔软骨损伤最轻。随着软骨损伤的发展,右侧ACL切断（阳性对照侧）软骨含水率呈现出先升高后降低的趋势。结论不同年龄兔ACL断裂后软骨损伤存在差异,提示ACL断裂后软骨的损伤与年龄有紧密的关系。     

纳米左旋聚乳酸/聚己内酯复合骨髓基质源性软骨细胞修复犬膝关节软骨缺损

目的探讨纳米左旋聚乳酸/聚己内酯(纳米PLLA-b-PCL)复合骨髓基质源性软骨细胞修复犬膝关节软骨缺损的可行性。方法将纳米PLLA-b-PCL支架/骨髓基质源性软骨细胞复合物植入犬膝关节软骨缺损,其为实验组;另一组膝关节造成缺损后旷置,作为空白对照。术后12周,24周取材,行大体及组织学观察,组织学评分。结果术后12周、24周大体形态学和组织学观察均表明实验组得到较好修复,而对照组缺损未修复。结论骨髓基质细胞源性软骨细胞是修复关节软骨缺损较理想的种子细胞;纳米PLLA-b-PCL在新生软骨形成的同时,逐渐降解吸收,是组织工程修复关节软骨缺损的适宜支架材料,其具有良好的应用前景。     

Transplantation of Autologous Chondrocytes Seeded on a Fibrin/Hyaluronan Composite Gel Into Tracheal Cartilage Defects in Rabbits: Preliminary Results

Reconstruction of tracheal defects is one of the most difficult procedures in head and neck surgery. To date, various reconstructing techniques have been used with no consensus on the best approach. This study investigated the feasibility of using a fibrin/hyaluronic acid (HA) composite gel with autologous chondrocytes for tracheal reconstruction. Chondrocytes from autologous rabbit auricular cartilages were expanded and seeded into a culture dish at high density to form stable tracheal cartilages mechanically using a fibrin/HA composite gel. A 1‐cm long by 0.5‐cm wide defect was created by a scalpel on the cervical tracheae of six rabbits. Tissue‐engineered cartilages using fibrin/HA composite were trimmed and fixed to the defect boundaries with tissuecol. Postoperatively, the site was evaluated endoscopically, histologically, radiologically, and functionally. None of the six rabbits showed signs of respiratory distress. Postoperatively, in all cases, rigid telescopic examination showed that the implanted scaffolds were completely covered with regenerated mucosa without granulation or stenosis. Histologically, the grafts showed no signs of inflammatory reaction and were covered with ciliated epithelium. Even when grafts were broken and migrated from their original insertion site, the implanted cartilages were well preserved. However, the grafts did show signs of mechanical failure at the implantation site. The beat frequency of ciliated epithelium on implants was very similar to that of normal respiratory mucosa. In conclusion, implants with autologous chondrocytes cultured with fibrin/HA showed good tracheal luminal contour, functional epithelial regeneration, and preservation of neocartilage without inflammation but lacked adequate mechanical stability.