软骨组织工程研究的新进展

软骨组织的再生能力有限 ,组织工程软骨的构建对修复软骨缺损意义重大。本文从四方面介绍了软骨组织工程的研究的新进展 ,包括软骨种子细胞的研究、软骨细胞与支架的体外培养、细胞支架复合物植入体内的研究及软骨细胞移植的临床应用。     

以交联透明质酸钠为支架体外构建组织工程软骨

背景：采用组织工程技术再生和重建软骨是目前修复软骨组织缺损效果最好、最有应用前景的方法。 目的：以体外培养的软骨细胞和交联透明质酸钠为支架材料,开发一套体外构建组织工程软骨的完整方案。 方法：分离新西兰兔膝关节软骨细胞,制成细胞悬液滴加于交联透明质酸钠支架上,体外复合培养21 d,提取RNA进行RT-PCR检测,制备冰冻切片进行显微观察和免疫组织化学观察。 结果与结论：软骨细胞接种于交联透明质酸钠支架材料后,可贴附于支架上生长,并且大量细胞聚集成团,在支架材料的纤维间隙中生长或呈单层细胞附着于支架材料纤维。细胞-支架复合物表达软骨组织特异性蛋白聚糖基因和Ⅱ型胶原α1基因,以及软骨组织特异性蛋白Ⅱ型胶原蛋白,可维持软骨细胞表型。表明培养的细胞-支架复合物在体外培养可形成软骨细胞外基质,有望获得组织工程软骨组织。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;组织工程全文链接：     

气管软骨细胞和羧乙基壳聚糖-羟基磷灰石泡沫支架复合及裸鼠皮下植入

目的 探讨以兔气管软骨细胞为种子细胞在自制羧乙基壳聚糖-羟基磷灰石泡沫(NCECS-HA)支架合成组织工程气管软骨的可行性.方法 通过真空冷冻干燥法制得NCECS-HA泡沫支架.从6个月大的大耳白兔取气管软骨片段,Ⅱ型胶原酶消化,将所获得第3代软骨细胞种植于NCECS-HA三维支架上.细胞-支架复合物在24孔板中培养5 d以后,将其植入裸鼠皮下8周.然后取出分别进行HE染色、Ⅱ型胶原免疫组化染色和甲苯胺蓝染色,观察软骨细胞基质分泌情况.结果 8周后,构建出组织工程气管软骨示光泽良好,甲苯胺蓝染色、Ⅱ型胶原免疫组化染色显示细胞-支架复合物中的软骨细胞可以像天然软骨一样分泌糖氨多糖和Ⅱ型胶原.结论 生物材料NCECS-HA对于兔软骨细胞有良好的生物相容性,可作为生物组织工程支架.     

旋转生物反应器培养对组织工程气管软骨力学强度的影响

目的研究旋转生物反应器培养对组织工程气管软骨力学强度的影响，探索适宜的组织工程气管软骨培养方法。 方法分离2周龄Lewis大鼠剑突软骨细胞传代培养，收集第3代软骨细胞种植到DegraPol管状支架上，静态培养7d，然后将软骨细胞-支架复合物分别置于旋转生物反应器内培养（生物反应器组）或继续静态培养培养3周（静态培养组）。取出软骨细胞-支架复合物，以噻唑蓝（MTT）法测定软骨细胞增殖活性，结果以吸光度（A）值表示（每组n=6）；以Zwick1445型材料试验机测定软骨细胞-支架复合物的最大应变值和应力值（每组n=4）；并制备扫描电镜标本，观察软骨细胞在DegraPol支架中培养后的超微结构变化。 结果不同条件下培养3周，生物反应器组和静态培养组A值分别0.17±0.05、0.12±0.01，最大应力值分别为（0.33±0.04）和（0.26±0.01）MPa，最大应变值分别为（3.53±0.91）和（1.71±0.13）mm/mm，2组间3项指标的差异均有统计学意义（均P〈0.05）。扫描电镜观察显示生物反应器组获得更好的软骨样结构和更多的细胞外基质。 结论旋转生物反应器能够提供更好的体外培养条件，有利于组织工程气管软骨的形成。     

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。     

人脐带Wharton胶中间充质干细胞体外无支架组织工程软骨的构建

背景:构建组织工程软骨的方法多为自体种子细胞复合天然或合成物支架,目前多存在种子细胞来源有限、支架安全性和生物相容性、以及细胞在支架中分布不均的问题。目的:探讨人脐带Wharton胶中间充质干细胞向软骨诱导分化并体外构建无支架组织工程软骨的可行性。方法:分离培养人脐带Wharton胶中的间充质干细胞,进行流式细胞学鉴定。对软骨诱导前后的细胞进行组织学和免疫组织化学染色,对其表达的葡萄糖胺聚糖和Ⅱ型胶原进行定量研究,并应用RT-PCR检测软骨诱导前后Ⅱ型胶原和Sox-9mRNA的表达。采用密集诱导培养→离心管培养→生物反应器培养,进行体外构建无支架软骨组织。结果与结论:人脐带Wharton胶富含干细胞,流式细胞仪检测结果显示这些细胞不表达造血干细胞标志,表达CD44,CD105、CD271等间充质干细胞表面标志;HLA-ABC阳性表达,HLA-DPDQDR阴性表达。未进行软骨诱导的细胞弱表达软骨细胞标志,诱导后葡萄糖胺聚糖和Ⅱ型胶原显著增高。RT-PCR结果显示人脐带Wharton胶间充质干细胞诱导前后均表达Sox-9、Ⅱ型胶原mRNA。说明人脐带Wharton胶间充质干细胞具有前软骨细胞的特性。采用密集诱导培养结合生物反应器培养,不用支架,体外可以构建成大块组织工程软骨。表明人脐带Wharton胶间充质干细胞是一种良好的构建组织工程软骨的种子细胞。     

聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架与兔软骨细胞的相容性

背景：传统的支架材料存在疏水性强,材料表面缺乏细胞表面受体特异结合的生物活性分子,材料的酸性降解产物易引发无菌性炎性反应等不足。根据仿生原理及软骨真实结构和构成来选择和制备组织工程软骨支架能够获得理想效果。 目的：制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架,评价其与兔膝关节软骨细胞的生物相容性,探讨其应用于关节软骨组织工程的可行性。 方法：采用二次相分离技术制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石复合支架,将第3代新西兰兔软骨细胞接种至复合支架材料上复合培养,倒置相差显微镜下观察细胞生长情况。细胞-支架复合物在24孔板中培养5 d以后,将其植入裸鼠皮下8周。 结果与结论：聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架材料经化学合成后,具有合适的三维多孔结构,孔隙率为90%,孔径300~450 μm;植入裸鼠皮下8周后Ⅱ型胶原免疫组织化学染色和甲苯胺蓝染色显示细胞-支架复合物中的软骨细胞可以像天然软骨一样分泌黏多糖和Ⅱ型胶原。提示生物材料聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石对于兔软骨细胞有良好的生物相容性,可作为生物组织工程支架。     

骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的研究进展

骨髓间充质干细胞(BMSCs)是存在于骨髓内的一种多能干结缔组织前体细胞,具有多向分化潜能,也是最有可能成为软骨组织工程的种子细胞来源。本文从BMSCs诱导成软骨细胞的方法和研究进展做一综述,如体外细胞团聚集诱导培养、体外单层细胞诱导培养、体外三维支架环境中诱导培养、体内软骨微环境诱导培养、和软骨细胞体外共培养诱导以及基因转染诱导培养等,这也是软骨组织工程研究中不可缺少的重要环节。     

胶原复合梯度磷酸三钙负载软骨细胞的体外培养

目的 观察新型三维支架材料胶原复合梯度磷酸三钙在体外与软骨细胞的相容性和黏附性,评价其作为软骨组织工程支架的可行性.方法 取8周龄新两兰大白兔膝关节软骨,以酶消化法获得高纯度软骨细胞,培养3代后与三维支架材料胶原复合梯度磷酸三钙在体外复合培养.用倒置相差显微镜、HE染色、免疫组织化学及扫描电镜观察软骨细胞形态、Ⅱ型胶原表达及成软骨能力,同时观察支架材料与软骨细胞的相容性.结果 扫描电镜观察显示支架材料具有疏松多孔结构,孔隙结构规则,孔径100～150 μm,材料内部孔与孔之间贯通良好.支架亲水性好.软骨细胞吸附于支架表面,增殖并逐渐顺孔隙迁徙至支架内部,在孔壁贴附良好,表型维持稳定,可分泌细胞外基质.结论 胶原复合梯度磷酸三钙三维支架具有良好的细胞相容性.     

同种异体兔软骨细胞体内培育组织 工程化人工软骨的实验研究

将同种异体兔关节软骨细胞种植到聚乳酸 ( D,L- PLA)泡沫材料上 ,体外培养 1周后 ,进行体内移植。结果表明 :软骨细胞——材料复合体组在兔背部皮下有新生软骨形成 ,聚乳酸 ( D.L- PLA)泡沫材料可以作为软骨组织工程的细胞支架材料     

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。     

组织工程关节软骨:新生软骨与移植物周围正常软骨的整合及重塑

背景:由于关节软骨的组织再生能力非常低,因此创伤或退变疾病导致软骨缺损很难实现自身修复。目的:通过资料分析了解关节软骨组织工程学的研究现状。方法:以"Articular cartilage,Tissue engineering,Signaling molecules,Scaffolds"为英文检索词,"关节软骨,组织工程学,细胞来源,信号分子,支架"为中文检索词,检索Pubmed数据库、CNKI数据库2000至2013年发表的相关文献。共检索到202篇文献,排除无关重复的文献,保留70篇进行综述。结果与结论:软骨细胞和干细胞是当前软骨组织工程研究的主要细胞来源。多种细胞因子、激素类物质及生长因子会影响软骨细胞的合成及分解代谢过程。新型生物材料支架可为细胞提供一个适宜的环境,刺激细胞软骨基质合成,临时替代天然软骨基质的功能,直至新生软骨形成。而随着研究的不断深入,组织工程学关节软骨必将表现出良好的应用前景。     

组织工程软骨研究进展

组织工程学是 2 0世纪 80年代末期发展起来的一门新兴边缘学科。它是综合应用工程学和生命科学的基本原理、理论和技术 ,在体外预先构建有生命的种植体 ,然后植入体内修复组织缺损 ,替代组织器官的一部分或全部功能。软骨为单一细胞 (软骨细胞 )构成组织 ,透明软骨、弹性软骨和纤维软骨组成人体重要结构 ,具有十分重要的生理功能。组织工程软骨是第一个组织工程化组织 ,在矫形外科和整形外科领域 ,组织工程软骨研究受到高度重视 ,发展迅速。本文介绍矫形外科领域中组织工程软骨研究发展。1　种子细胞1 1　软骨细胞多数研究以软骨细胞为种子…     

壳聚糖及其衍生物在软骨组织工程中的应用

背景：作为生物型支架,壳聚糖因其独特的多孔三维结构、易于改性的特征及良好的生物相容性成为了软骨组织工程支架材料的研究热点。 目的：就壳聚糖及其衍生物的设计、改性及在软骨组织工程中的应用作一综述。 方法：应用计算机检索PubMed数据库和CNKI数据库,中文关键词为“壳聚糖,壳聚糖衍生物,支架材料,组织工程,软骨组织”,英文检索词为“chitosan;chitosan derivatives;scaffold;tissue engineering;cartilage”,检索文献时间范围为1990年1月至2015年1月。 结果与结论：壳聚糖是一种天然的生物多糖,通过化学改性、共混改性等方法可以改变壳聚糖的溶解度、机械强度、生物活性甚至生物降解性等自身特性,从而制成更为合适的生物支架材料。进一步研究表明,将壳聚糖与种子细胞进行共同体外培养可以获得正常形态的软骨细胞并能合成特异性的细胞外基质成分,在动物体内,壳聚糖支架与种子细胞所构建的组织工程软骨能够修复软骨损伤,形成与周围正常软骨相似的组织。壳聚糖及其衍生物支架材料在软骨组织工程中有较为广阔的研究前景。  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     

环境、材料、安全、可控：组织工程技术修复关节软骨的症结*

背景：传统的软骨缺损的修复方法都有其局限性,组织工程技术的出现从根本上改变了“以创伤修复创伤”的传统治疗模式。 目的：总结分析目前组织工程技术修复关节软骨的研究进展。 方法：由第一作者检索1990年至2011年 PubMed数据及中国知网数据库有关应用组织工程技术修复关节软骨方面的文献。共检索中文187 篇,英文211 篇,最终保留49篇进入结果分析。 结果与结论：软骨组织工程的主要方法就是应用工程学和生命科学原理,在体外分离、培养、扩增所需要的种子细胞,然后将之种植于合适的生物支架材料上,将细胞支架复合体植入体内组织缺损部位,并加入一定的诱导条件,逐渐形成新的有功能的软骨组织。文章在种子细胞的选择方面重点叙述了自体软骨细胞、异体软骨细胞、胚胎干细胞、骨髓间充质干细胞的研究进展;在细胞诱导及条件培养方面重点叙述了细胞因子、细胞条件培养、转基因技术的研究进展;并对生物支架材料的选择和研究进行了相关叙述。找到最理想的种子细胞,合理联合应用细胞因子,更加真实的模拟细胞生存的微环境,基因工程安全、高效、可控转染,构建理想的支架材料,将是今后组织工程研究的重点和热点。     

骨、软骨组织工程种子细胞及其免疫学相关研究进展

近年来,细胞生物与生物材料学的迅速发展加快了骨、软骨组织工程的研究.骨、软骨组织工程的系列研究中,种子细胞是骨、软骨组织工程研究的核心内容.本文就骨、软骨组织工程的种子细胞成骨细胞、软骨细胞、骨髓基质细胞、间充质干细胞、胚胎干细胞及其免疫学相关研究进展作一讨论.     

以壳聚糖-胶原共混膜为三维支架同种异体工程化软骨的构建

目的探讨以壳聚糖-胶原共混膜为三维支架材料的同种异体软骨细胞构建组织工程化软骨的能力。方法将分离、培养、扩传兔软骨细胞，接种在壳聚糖-胶原共混膜上，倒置显微镜下观察细胞在共混膜上的生长情况。体外培养7d后，将细胞-材料复合物种植在新西兰兔皮下，6周取材，对获得的同种异体工程化软骨进行组织学评价。结果兔软骨细胞接种于壳聚糖-胶原共混膜上4h后有贴壁现象出现，细胞呈梭形。培养48h后，软骨细胞分裂增殖越来越多并向周围延伸，培养第7天取材，HE染色示细胞生长良好，呈梭形。体内培养6周取材，HE染色、Masson染色为均一的成熟软骨组织，且共混膜已降解。结论以壳聚糖-胶原共混膜为支架材料同种异体软骨细胞在有免疫力的动物体内可形成工程化软骨。     

提高关节软骨脱细胞支架孔隙率及细胞渗透性方法的研究进展

关节软骨损伤后的再生与修复一直是临床上的难题。由于外科治疗手段具有较大的局限性,近年来,软骨组织工程领域不断发展并备受关注。在软骨组织工程中,具有软骨诱导特性的软骨基质,是一种很有前景的生物材料。这种天然的生物材料能够作为支架,为软骨组织再生提供结构框架和生物信号分子。脱细胞处理能够有效去除软骨组织中的细胞成分,获得天然的细胞外基质支架。然而,由于软骨组织具有缺乏血管、结构致密、细胞成分较少的特性,因此,经脱细胞的软骨组织能否获得足够的孔隙率,为再植的软骨细胞或干细胞提供有效的渗透途径,逐渐成为研究者关注的焦点。重点关注关于提高细胞渗透性的实验研究,总结提高支架孔隙率以及促进细胞迁移的实验方法,主要包括脱细胞处理、浓度调控、取向性冻干技术、人为制备孔道,以及激光刻蚀等。通过文献检索,对不同方法技术的原理与优势进行总结、分析,进一步强调孔隙结构在支架性能中的重要性,并阐明支架性能与调控方法之间的关系。     

关节软骨缺损的组织工程修复

背景：软骨组织工程主要由种子细胞、生物支架、生长因子3方面组成,如何完善软骨组织工程修复一直是科研工作者研究的重点。 目的：全面了解应用软骨组织工程修复软骨损伤的研究现状。 方法：计算机检索PubMed和CNKI数据库中2005/2010相关文献。以“Cartilage, tissue engineering, repair”或“关节软骨、组织工程、修复”为检索词进行检索。纳入与软骨组织工程密切相关的文献,排除重复性研究。 结果与结论：共检索到167篇文献,排除无关重复的文献,保留20篇文献进行综述。研究认为种子细胞是软骨组织工程最关键的方面,包括软骨细胞、骨髓间充质干细胞、胚胎干细胞和通过基因工程得到的种子细胞。目前应用最多、应用前景最好的是骨髓间充质干细胞。生物支架经历了一个漫长的过程,趋向于复合性和功能性的方向发展。各种生长因子在组织工程中必不可少。转化生长因子、胰岛素样生长因子、骨形态发生蛋白等在软骨修复中发挥了重要的功能。     

间歇静水压对ATDC5软骨细胞分化早期的影响

文题释义： 间歇静水压：软骨细胞的新陈代谢及发育,除了有必要的营养成分支持外,力学刺激也是必不可少的,而力学刺激又有许多方式,如剪切力、流水动力、持续压力、间歇压力等,这些力学刺激对软骨细胞的诱导分化结果不尽相同,而最接近生理状态下的力学刺激最有利于软骨细胞的发育与分化,间歇静水压就是模仿关节运动的方式,把细胞放在培养液里间断对细胞进行力学刺激,进而促进细胞分化和发育。 软骨组织工程：软骨组织损伤后很难再生,如何修复受损伤的软骨组织是目前国际关注的焦点,利用工程学原理,重新构建新的软骨组织,是修复软骨组织最有效的方法,但构建新的软骨组织非常复杂,需要能够分化成软骨细胞的干细胞,需要分化所必需的培养液、培养支架、力学环境等因素,还需要稳定的生长发育环境,因此从种子细胞到软骨细胞,最后形成软骨组织是一个复杂的生物工程。 背景：软骨组织修复是组织工程研究的重要领域,如何利用工程学技术有效将种子细胞定向分化成软骨细胞是组织工程的重点和难点。目前,单纯应用各种定向诱导培养试剂很难使其分化为成熟稳定的软骨细胞,正是在这一背景下,作者利用ATDC5软骨细胞的特点,除了应用有效的培养液处理外,还采用间歇净水压的压力刺激方法,对其定向诱导分化进行早期研究。 目的：了解间歇静水压对ATDC5软骨细胞早期软骨方向分化成熟的影响。 方法：将ATDC5软骨细胞株在单层条件下培养,3 d细胞贴壁良好,并形成复层,而后在密封条件下进行间歇静水压(施加强度10 MPa,加压频率1 Hz,4 h/d)培养,设立无间歇静水压且其他条件相同的培养细胞为对照组。在第4,7,11,14,17天,通过显微镜观察细胞形态变化,应用Real-time PCR检测Aggrecan,COL-2,SOX-9的mRNA表达水平。 结果与结论：经间歇静水压作用后,ATDC5细胞表现出较明显的斑块样改变和细胞浓聚现象;Aggrecan、COL-2 mRNA表达水平明显升高,SOX-9 mRNA虽然与对照组变化不大,但也出现了先抑后扬的特点。结果表明,间歇静水压影响ATDC5软骨细胞向软骨方向分化的基因表达,促进软骨特征基质的分泌,利于向软骨细胞分化成熟。 ORCID: 0000-0003-0911-8294(张强) 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