骨髓间充质干细胞于软骨组织工程的应用

关节软骨缺损在骨科临床十分常见,目前临床修复软骨缺损的方法很多,但是由于各自固有的缺陷难以达到满意的临床效果,因此探索软骨缺损的修复方法一直是人们不断深入研究的课题。软骨组织工程的发展为软骨缺损的修复提供了新的途径。种子细胞和支架材料是软骨组织的两个基本要素,根据近年来软骨组织工程的研究进展和方向,从骨髓间充质干细胞的诱导方式、诱导机制及研究进展方面进行探讨,证明骨髓间充质干细胞作为种子细胞构建组织工程软骨的优越性。     

低频脉冲磁场对兔膝关节软骨缺损修复作用的实验研究

目的研究低频脉冲磁场在间充质干细胞和双层PLGA支架构建复合体修复兔骨软骨缺损过程的作用。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构建成复合体植入兔膝股骨髁间设计骨软骨缺损模型,全过程施加低频脉冲磁场干预,于第24周取材,进行大体观察、组织学检查和病理评分。结果诱导MSCs+支架+2.0A.m-1脉冲电磁场刺激组在术后又继续进行脉冲电磁场照射后,兔膝关节骨软骨创伤修复明显加快,统计学分析各组单项评价指标得分差异有显著性(p<0.05),与自体骨软骨移植组相当。结论在适当低频脉冲磁场作用下,诱导MSCs+双层PLGA支架能较好地修复兔膝关节骨软骨创伤。     

用组织工程学方法探讨兔佐剂性关节炎关节软骨修复的实验研究

目的探讨海藻酸盐支架超微结构及软骨形态变化与组织工程修复佐剂性关节炎软骨缺损的关系,为临床应用组织工程方法治疗类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)提供一定的实验依据。方法将24只新西兰兔随机均分为假手术对照组,关节炎模型组和软骨细胞-海藻酸钙支架复合物治疗组。对模型组和治疗组膝关节处注射0.5 m L完全弗氏佐剂诱导关节炎,假手术组注射等量生理盐水。抽取治疗组骨髓5 m L,Percoll密度梯度分离出自体骨髓间充质干细胞,体外培养纯化,并诱导分化成软骨细胞。与海藻酸钙支架混合培养,对支架进行扫描电镜观察,并将混合物回注相应关节腔内治疗1个月。对各组兔膝关节进行组织学评分检测软骨缺损修复结果。结果海藻酸盐支架电镜扫描显示支架具有一定的孔隙,有利于营养物质的进入,便于细胞的增殖分化。软骨组织评分结果显示软骨纤维化减轻,关节腔内积液消失,软骨缺损得到一定修复。结论软骨组织评分显示海藻酸钙复合工程化软骨细胞对兔佐剂性关节炎软骨缺损有一定的修复作用,其机制可能与支架有利于软骨细胞生长发育有关。     

海藻酸钠支架复合组织工程化软骨细胞修复兔佐剂性关节炎膝关节软骨缺损的实验研究

目的 探讨海藻酸钠支架复合组织工程化软骨细胞对兔佐剂性关节炎膝关节软骨缺损修复的影响.方法 将新西兰白兔分为正常对照组、佐剂性模型组和海藻酸盐支架治疗组.模型组和治疗组兔膝关节内注入弗氏佐剂建立佐剂性关节炎模型.抽取治疗组兔左后健侧肢体的骨髓,用Percoll法分离出自体骨髓间充质干细胞(ABMSC),体外培养传代至P3代并诱导分化为软骨细胞.将软骨细胞与海藻酸钠支架混合注入治疗组的病变膝关节.对照组和模型组关节注射等量的生理盐水.海藻酸钠支架复合组织工程化软骨细胞治疗1个月后处死兔,应用Ⅱ型胶原免疫组织化学法染色和HE染色,观察各组兔的膝关节关节软骨缺损的修复情况.结果 诱导成功软骨细胞且生长良好,呈现明显的纺锤体形,细胞成活率达98.5％.软骨细胞与海藻酸钠复合后体外培养显示细胞生长旺盛,增殖成株状或岛状,株状细胞团周围有类似的软骨陷窝形成,细胞排列密集,核圆形.组织形态学结果显示,治疗组与模型组比较,治疗组关节炎症反应明显减轻,关节Ⅱ型胶原阳性软骨细胞显著增高,软骨缺损得到明显修复.结论 海藻酸钠支架复合组织工程化软骨细胞对兔佐剂性关节炎膝关节软骨缺损有一定的修复作用.     

骨髓间充质干细胞修复软骨缺损的应用前景

背景：骨髓间充质干细胞是一种非造血性成体干细胞,主要存在于骨髓,具有很强的增殖能力和多向分化潜能,临床应用前景广阔。 目的：对促进骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的生长因子、生物支架等方面的最新研究进展进行综述。 方法：以“cartilage defects,tissue engineering,biological scaffolds,bone marrow mesenchymal stem cells,cytokines”和“软骨缺损,组织工程,生物支架,骨髓间充质干细胞,细胞因子 ”为检索词,由第一作者检索1990至2014年PubMed和中国知网数据库,查阅近年骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的相关文献,最终保留51篇文献进行分析。 结果与结论：骨髓间充质干细胞具有向软骨细胞分化的潜能,目前许多细胞因子可以促进骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化,很多生物支架可以作为骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的载体。但是骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的研究还在探索过程中,真正进入临床还有许多亟待解决和深入探究的问题。     

多孔PA66/n-HA复合MSCs修复兔膝关节骨软骨缺损的初步研究

为了探讨多孔聚酰胺66/纳米羟基磷灰石(Polyamide 66/nano-Hydroxyapatite,PA66/n-HA)复合骨髓间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)修复膝关节骨软骨损伤的效果,将18只6月龄新西兰兔造成膝关节4 mm×4 mm骨软骨缺损模型,随机分为A组:多孔PA66/n-HA+MSCs(MSCs数量为5×105个);B组:单纯植入多孔PA66/n-HA;C组:手术对照组.A、B组植入的材料均略低于周围关节面0.5～0.8 mm.于术后1月和4月,处死动物取材,进行大体观察、HE染色、甲苯胺蓝染色、Ⅰ和Ⅱ型胶原免疫组化检测. 结果:MSCs与多孔PA66/n-HA在体外可以较好复合;术后1月,根据大体观察和组织学检测结果,A组修复效果略优于B组,但不如C组好;术后4月,A组缺损处修复较平整,甲苯胺蓝染色有较多异染质,Ⅰ型胶原表达为弱阳性(+)、Ⅱ型胶原表达为阳性(++),B组在修复处表面不平整,甲苯胺蓝染色有一定的异染质,Ⅰ型胶原表达为弱阳性(+)、Ⅱ型胶原表达为弱阳性～阳性(+～++),C组由于修复处组织缺损,未见到Ⅰ、Ⅱ型胶原的表达.上述提示,A组修复明显优于B、C组,A组4月时修复的软骨Ⅱ型胶原的表达较多说明已接近透明软骨,原因可能在于PA66/n-HA提供了软骨下骨的生物力学支撑,同时其上的MSCs在软骨微环境的作用下,参与了软骨修复.     

低频脉冲磁场对兔膝关节软骨缺损修复作用的实验研究

目的研究低频脉冲磁场在间充质干细胞和双层PLGA支架构建复合体修复兔骨软骨缺损过程的作用.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构建成复合体植入兔膝股骨髁间设计骨软骨缺损模型,全过程施加低频脉冲磁场干预,于第24周取材,进行大体观察、组织学检查和病理评分.结果诱导MSCs+支架+2.0A·m-1脉冲电磁场刺激组在术后又继续进行脉冲电磁场照射后,兔膝关节骨软骨创伤修复明显加快,统计学分析各组单项评价指标得分差异有显著性(p＜0.05),与自体骨软骨移植组相当.结论在适当低频脉冲磁场作用下,诱导MSCs+双层PLGA支架能较好地修复兔膝关节骨软骨创伤.     

组织工程化软骨构建的研究进展

背景：组织工程学方法为关节软骨缺损的修复提供了新的治疗模式,具有广阔的应用前景。 目的：探究组织工程化软骨的构建方法、研究方向和应用前景。 方法：检索中国期刊全文数据库(CNKI:1991至2011年)和Web of Science(1991至2011年)数据库,检索词分别为“组织工程,软骨损伤,种子细胞,支架”和“Tissue Engineering,Cartilage Defects,Seed Cell,Scaffolds”,语言分别设为中文和英文。阅读文题和摘要进行筛选,选择具有原创性,论点论据可靠且分析全面,密切相关的文章,排除重复性研究以及质量较差文章。按纳入排除标准筛选后,共纳入30篇文章。 结果与结论：组织工程化软骨多以各种种子细胞与不同的支架材料进行复合,且在软骨缺损修复中体现了较好的应用价值,但应用于临床还有许多具体问题需要解决。     

膝关节腔内培养骨髓间充质干细胞复合脱钙骨的组织工程软骨

背景：如何更好地以组织工程学方法修复关节软骨缺损并达到良好的远期疗效目前尚无公识。 目的：创新性地在膝关节腔内培养兔骨髓间充质干细胞复合同种异体脱钙骨的组织工程软骨。  方法：采用全骨髓贴壁筛选法分离培养兔骨髓间充质干细胞,DMEM/F12完全培养基培养,成软骨诱导条件培养基诱导分化。取同种异体兔的髂骨和椎体骨制作成脱钙骨支架,诱导后的骨髓间充质干细胞种植于脱钙骨支架上,培养1 d后将细胞-支架复合物用筋膜包裹置于兔左膝关节腔内培养,单纯脱钙骨支架筋膜包裹置入右膝关节腔。于培养第4,8,12周分别取材,行大体观察并制成石蜡切片,采用苏木精-伊红染色、甲苯胺蓝染色,Ⅱ型胶原免疫组化染色方法进行组织学观察。 结果与结论：培养4,8周,细胞-支架组标本Ⅱ型胶原免疫组化的平均吸光度值(A)分别为0.263±0.031,0.340±0.052,单纯支架组标本分别为0.147±0.027,0.165±0.030,两组比较差异有显著性意义(P < 0.05);培养12周细胞-支架组标本Ⅱ型胶原免疫组化A值平均为0.362±0.037,标本类似正常软骨外观,Ⅱ型胶原免疫组化反应呈阳性;而单纯支架组脱钙骨支架降解。培养12周细胞-支架组苏木精-伊红染色结果显示细胞数量多,脱钙骨支架基本被吸收;而甲苯胺蓝染色结果显示有被染成紫红色的异染性基质形成。结果提示兔骨髓间充质干细胞复合同种异体脱钙骨可在兔膝关节腔内培养出组织工程软骨。     

关节软骨组织工程的研究进展

介绍了关节软骨组织工程中种子细胞、支架材料的研究现状以及生长因子在关节软骨组织工程中的应用进展，阐明了随着对细胞行为、支架材料特性、细胞与材料的组合构建研究的深入，组织工程在关节软骨修复方面应用前景十分广阔。     

组织工程技术修复损伤关节软骨的研究与应用

背景：软骨是一种无血管的组织,软骨损伤后自身修复能力有限。当前用于治疗关节软骨损伤的方法从保守治疗到手术治疗多种多样。随着组织工程技术的发展,关节软骨的修复又进入了新的高度。 目的：综述组织工程方法修复软骨损伤的新进展。 方法：由第一作者在2013年5月应用计算机检索2000至2013年PubMed 数据库及CNKI 数据库,英文以“cartilage tissue engineering,cartilage defect;stem cell,scaffold;growth factor”为关键词,中文以“软骨组织工程,软骨缺损,干细胞,支架,生长因子”为关键词,选择内容与软骨组织工程、软骨损伤修复相关的文章,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章,共纳入64篇文献。 结果与结论：软骨组织工程三大要素——种子细胞、支架和细胞因子,三者必须协调发展和互利。现阶段组织工程方法修复关节软骨损伤的研究虽已取得很大进展,但大多停留于实验探索阶段,尚未应用于临床。随着新材料的不断研发,新的组织工程软骨修复材料将兼顾材料学和生物科学的需要,使其更接近机体自身组织生物学特性。在新的技术支持下,动物实验研究也将向临床试验转变,使关节软骨损伤的治疗取得突破性进展。     

三维动态培养构建注射型组织工程软骨远期修复效果的实验研究

目的三维诱导自体细胞软骨分化构建注射型组织工程软骨，探讨动物模型的远期修复效果。方法 分离培养兔自体骨髓间充质干细胞，分别三维动态诱导及二维平面培养诱导，诱导软骨细胞分化并鉴定，比较分化效果。分别收获两种方法诱导后的细胞，与蛋白胶混合制备注射型组织工程软骨，注射修复兔关节软骨缺损。随机设定三维动态培养组、二维平面培养组及空白对照组3组，24、48周后，观察大体和组织学形态，组织学评分比较远期效果。结果二维平面培养诱导后只有低水平的蛋白多糖沉积和Ⅱ型胶原等标志物表达，三维动态培养后的分化质量明显提高，大量表达蛋白多糖及Ⅱ型胶原。在动物模型中，三维动态培养组：24、48周后缺损基本修复，表面光滑坚韧，修复组织与周围软骨无界限，仍保持类透明软骨形态。二维平面培养组：24、48周后明显退化，失去软骨组织形态。空白对照组：无明显修复，缺损长期残留。结论三维动态培养显著改善自体MSC注射型组织工程软骨的修复效果，为提高关节软骨的微创修复提供新思路。     

改进型纤维蛋白凝胶种植技术在组织工程骨体外构建中的应用

目的探讨纤维蛋白凝胶种植技术在组织工程骨体外构建中的应用,从而改善目前常规构建技术的缺陷。方法首先采用逆转录病毒pLEGFP-N1对人骨髓间充质干细胞进行荧光蛋白标记,经成骨诱导培养作为种子细胞,然后分别应用纤维蛋白凝胶种植技术(A组)和沉淀种植技术(B组),体外构建细胞-材料复合体,通过倒置荧光显微镜和扫描电镜等观测种子细胞在支架材料内的分布与数量。结果逆转录病毒载体pLEGFP-N1成功标记骨髓间充质干细胞,并应用于工程化组织体外构建的示踪;A组细胞在材料内分布更均匀、数量更多,构建第2天细胞数量为(6.83±0.15)×105/个复合体,而B组细胞为(3.28±0.18)×105/个复合体,两组数据有非常显著统计学意义(P<0.01)。结论纤维蛋白凝胶种植技术简单易行,不仅改善种子细胞在骨支架材料内的分布,而且提高细胞种植效率,为体外高效构建组织工程骨创造了条件。     

关节软骨损伤修复技术的研究与进展

背景：自体软骨因为软骨细胞密度低,新陈代谢率低以及没有血供而导致自我修复效果不理想。目的：就近年来组织工程技术的最新研究和外科治疗软骨损伤最新疗效方面一些最新研究及进展做一综述。方法：由第一作者检索PubMed数据库1992年1月至2013年12月文献,在标题和摘要中以“Articular cartilage;injury;tissue engineering;repair”为检索词进行检索。根据纳入排除标准最终选取61篇文献进行分析。  结果与结论：目前临床上常见的治疗关节软骨损伤方法有关节清理、镶嵌式成形技术、软骨膜及自体软骨细胞移植技术等,但都没研究表明某种治疗方法可以达到满意的长期疗效。其中主要的一个原因就是无法在软骨损伤处形成新的透明软骨,且修复的组织在机械性能上也无法和原有的自体软骨相比较。组织工程技术是今年来研究的热点,因其可以诱导自体软骨的形成而成为一种最有前景的治疗方法。组织工程技术利用内源性或者外源性的种子细胞,辅以诱导因子及营养因子诱导软骨的自身修复,以修复再生成有和自身软骨相似,甚至相同生物性能的透明软骨为最终的目标。如何简化治疗步骤和降低治疗费用是促进软骨再生修复进一步研究的动力。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

人骨髓间质干细胞作为骨、软骨组织工程种子细胞的实验研究

目的 :探讨经体外扩增、诱导分化的人骨髓间质干细胞(humanbonemarrowmesenchymalstemcells,hMSC)作为组织工程化骨、软骨种子细胞的可行性。方法 :体外分离、培养、扩增hMSC ,以流式细胞仪检测hMSC的表面抗原。诱导hMSC向成骨细胞、软骨细胞分化。以倒置显微镜和电子显微镜观察细胞的形态 ;以组织化学、免疫组织化学和RT PCR ,检测成骨细胞、软骨细胞的特异性标志物。结果 :分离得到的细胞可表达hMSC的特异抗原 ,在体外扩增 15代以上 ,其形态及表面抗原保持不变。成骨诱导培养的细胞上清液中ALP的含量高于对照组 (P <0 .0 5 )。成骨及成软骨诱导的细胞形态均由成纤维样梭形向多边形转变。透射电镜观察可见大量扩张的粗面内质网、高尔基体及线粒体。扫描电镜观察可见经成骨诱导后的细胞表面有钙盐沉积 ,成软骨诱导的细胞表面有胶原样突起。成骨诱导培养后 ,可见碱性磷酸酶 (ALP)染色、Ca结节染色、胶原 Ⅰ (COL Ⅰ )及骨钙素 (osteocalcin ,OC)免疫组化染色阳性 ,同时RT PCR检测COL Ⅰ、OCmRNA表达阳性。成软骨诱导后 ,甲苯胺蓝染色见细胞周围有大量的异染性基质 ,免疫组化和RT PCR检测COL Ⅱ表达阳性。结论 :hMSC在体外可大量扩增。在特定培养液诱导下 ,可向成骨细胞及软骨细胞转化 ,可作为骨、软骨组     

组织工程方法修复类风湿性关节炎软骨缺损的研究进展

类风湿性关节炎作为一种自身免疫疾病,会造成关节腔内关节软骨损伤.由于关节腔内没有血管和淋巴组织,营养物质主要通过弥散方式抵达,导致受损伤的关节软骨自身修复能力有限,这是治疗关节炎的瓶颈所在.目前临床上修复关节软骨的措施主要有微骨折术、自体骨软骨移植、异体骨软骨移植等,但都存在一定不足.当前关节软骨缺损修复的研究热点是利用组织工程方法获得稳定的自体软骨细胞,并与相应的支架结合后移植到病变关节处,其优点是创伤小、副作用少且方便使用,可能成为未来治疗类风湿性关节炎软骨缺损的发展方向.本文针对该方法的具体步骤进行简述,包括动物模型、种子细胞、支架材料、复合体的构建及体内移植后的修复情况.     

两种可注射Pluronic F-127水凝胶复合物修复兔软骨缺损的效果差异

文题释义：Pluronic F-127：是一种聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯三嵌段共聚物,具有在低温下为液态、常温下为固态的特性,为温固化水凝胶,具有良好的生物相容性与生物可降解性。作为组织工程中的细胞支架,Pluronic F-127已被广泛应用于软骨与皮肤等的构建。 SOX9基因：在性别决定与分化过程中具有重要的作用,在胚胎发育过程中参与骨的形成,同时其也参与神经系统与胰腺的发育及肿瘤的发生。在骨骼形成过程中,SOX9通过与 DNA 特定区域结合促进间充质细胞的聚集：首先是在软骨前体细胞中,随后是在分化中的或成熟的前体细胞中表达,维持软骨细胞增殖,抑制其向肥大软骨细胞分化,因此SOX9在软骨形成过程中起着十分重要的作用。 背景：预实验显示,SOX9基因转染的骨髓间充质干细胞可在Pluronic F-127水凝胶内良好的生长与增殖,促进细胞外基质的分泌,增加软骨基质的表达。 目的：利用慢病毒基因诱导方式将SOX9基因转导至骨髓间充质干细胞中,将其与可注射Pluronic F-127水凝胶复合,观察Pluronic F-127水凝胶复合物修复软骨缺损的效果。 方法：利用慢病毒基因诱导方式将SOX9基因转导至骨髓间充质干细胞中,转染48 h后与Pluronic F-127水凝胶复合。取60只新西兰大白兔(武汉科技大学实验动物中心提供),建立右侧膝关节股骨髁软骨缺损模型,随机分3组处理：模型组缺损部位未植入任何材料,对照组植入未转染的骨髓间充质干细胞与Pluronic F-127水凝胶复合物,实验组植入SOX9基因转染的骨髓间充质干细胞与Pluronic F-127水凝胶复合物。术后4,12周取缺损部位组织,分别进行Micro-CT三维重建、苏木精-伊红染色、番红O染色、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色与Wakitani软组织损伤修复组织学评分。实验获得武汉科技大学伦理委员会批准。 结果与结论：①术后12周Micro-CT三维重建显示,模型组缺损区域未见明显的修复,中央仍有较大的凹陷;对照组可见明显的修复,中央凹陷区域明显减小,可见较多的再生骨小梁结构;实验组缺损部位基本完成修复;②术后12周苏木精-伊红染色显示,模型组缺损区仍未见骨小梁结构,细胞分布紊乱,未见软骨陷窝;对照组可见较多的骨组织重建,缺损区域主要由软骨样组织与纤维组织填充;实验组骨组织重建较充分,缺损区域主要由软骨样细胞与软骨样细胞外基质填充,细胞呈柱状排列,与周围软骨相似;③术后12周番红O染色与Ⅱ型胶原免疫组织化学染色显示,模型组可见少量糖胺多糖表达,未见Ⅱ型胶原表达;对照组可见较多的糖胺多糖与Ⅱ型胶原表达,实验组糖胺多糖与Ⅱ型胶原表达最多;④实验组Wakitani软组织损伤修复组织学评分高于对照组与模型组(P < 0.05);⑤结果表明,负载SOX9基因转染骨髓间充质干细胞的Pluronic F-127水凝胶复合物可促进软骨缺损的修复。 ORCID: 0000-0002-9648-5297(樊薰勤) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

骨髓间充质干细胞作血管组织工程种子细胞的研究进展

骨髓间充质干细胞易于分离培养,增殖能力强,体外培养多次传代后仍保持多向分化潜能其以自身多方面的特点已成为血管组织工程又一种可选择的种子细胞,对临床应用具有重要价值,但其进一步体外成血管的条件尚需深入研究。综述人骨髓间充质干细胞hMSCs体外培养、定向分化为内皮细胞的条件及相关研究进展。