新型脱细胞软骨基质三维多孔支架的制备

目的 探讨脱细胞软骨基质三维多孔支架的制备方法以及将其应用于关节软骨组织工程的可行性. 方法 取天然人软骨粉碎后,采用梯度离心法取100 nm～5μm软骨微丝,脱细胞处理后制备为质量体积比为3%的悬液,采用冷冻冻干法制备脱细胞软骨基质三维多孔支架.254nm紫外线和碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺对支架进行交联.冷冻冻干后,对支架材料进行组织学及扫描电镜观察,测定支架孔径和孔隙率、吸水率,并采用MTT法分析支架浸提液毒性.分离培养犬BMSCs,用TGF-β1成软骨诱导后种植至支架,倒置显微镜、电镜观察细胞在支架上的生长、分化情况. 结果 组织学观察显示,三维多孔支架中无软骨细胞碎片残留,甲苯胺蓝染色、番红O染色、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色均呈阳性.扫描电镜显示支架内孔洞相互连通,孔径为(155±34)μm,孔隙率为91.3%±2.0%,吸水率为2 451%±155%.MTT法显示不同浓度支架浸提液与对照DMEM培养液吸光度值比较,差异无统计学意义(P＞0.05),支架无细胞毒性.倒置显微镜观察,细胞在支架上黏附良好;扫描电镜下细胞在支架上均匀分布,细胞呈圆形或椭圆形,并有基质分泌. 结论 制备的脱细胞软骨基质三维多孔支架去细胞彻底,保留了软骨ECM主要成分,无毒,具备合适的孔径和孔隙率,生物相容性良好,是软骨组织工程良好的支架载体.     

自体BMSCs复合改建脱细胞真皮基质体内构建组织工程软骨的实验研究

[目的]目的:探讨BMSCs复合脱细胞真皮基质(ADM)三维多孔支架体内构建组织工程软骨的可行性。[方法]首先对支架材料进行大体及扫描电镜观察,分别测定支架的孔隙直径、孔隙率、降解率;其次,分离培养兔骨髓基质细胞(BMSCs),采用扫描电镜及MTT法检测BMSCs在支架材料上的生长、增殖情况;最后取3个月龄清洁级新西兰大白兔27只,雌性,体质量(2.4±0.2)kg,随机分为3组,即A组:空白对照组(仅髁部造缺损),B组:单纯ADM覆盖,C组:ADM+BMSCs,细胞支架复合物体外培养1周后植入兔股骨髁软骨缺损处,分别在4、8、12周后对标本进行组织学、免疫化学检测及ICRS评分。[结果]测量示支架孔隙直径为(101.2±9.3)um,孔隙率为88.6%±2.7%,降解率2周为(13.83±7.12)%,4周为(25.66±8.19)%。MTT法显示细胞在支架上生长良好,与对照组相比,吸光度值差异无统计学意义(P>0.05),提示支架相容性良好,无细胞毒性。经过最长12周培养后取材进行组织学、免疫化学检测,结果显示ADM+BMSCs组软骨缺损获得了更为满意的修复效果:关节表面平坦光滑,与周围组织未见明显界限;组织学染色证实软骨基质分泌旺盛并有典型软骨细胞形成,组织结构类似正常关节软骨,ADM+BMSCs组术后第4、8、12周ICRS评分均高于其他两组,差异具有统计学意义(P<0.05)。[结论]ADM孔隙均匀,组织相容性好,适于细胞粘附及长期生长,是一种适用于软骨组织工程的良好载体。BMSCs-ADM支架复合体在体内成功构建组织工程软骨,可进一步用于软骨组织工程研究。     

多孔左旋聚乳酸-脱细胞软骨基质支架性能研究

目的 研究不同实验条件下制备的多孔左旋聚乳酸-脱细胞软骨基质支架的结构与性能,分析其作为软骨组织工程支架材料的可行性.方法 在三种实验温度下,应用热致相分离法将左旋聚乳酸与猪脱细胞软骨基质按不同比例混合,制备生物多孔复合物支架,并对各支架材料孔径、孔隙率、亲水性、生物力学强度和降解率进行研究.结果 多孔左旋聚乳酸-脱细胞软骨基质支架孔径为100～300μm.形态自然圆润,取向规则,脱细胞软骨基质在左旋聚乳酸三维结构中均匀分布,其结构和性能均符合软骨组织工程支架材料的要求.结论 左旋聚乳酸-脱细胞软骨基质支架可用于软骨组织工程研究.     

软骨细胞外基质/壳聚糖复合多孔支架和骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨

[目的]探讨软骨细胞外基质和壳聚糖制备复合多孔支架,同时并对小鼠骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨的可行性进行观察.[方法]以猪关节软骨细胞外基质和壳聚糖为原料,采用冷冻干燥法制备软骨细胞外基质/壳聚糖复合多孔支架.通过扣描电镜观察材料内部结构及孔径大小,液体位移法测定材料的孔隙率,MTT方法检测支架浸提液毒性.将小鼠的骨髓间充质干细胞(BMSCs)分离培养并用TGF-β1成软骨诱导后,与材料复合培养,扫描电镜观察细胞在材料上的生长粘附情况.[结果]软骨细胞外基质/壳聚精复合支架具有疏松多孔结构,孔径大小(159±36)μm,孔隙率为90.5%±2.3%,复合支架中的软骨细胞外基质成分甲苯胺蓝染色、番红O染色均呈阳性,MTT结果显示支架无细胞毒性.诱导的骨髓间充质干细胞在支架表面生长良好.[结论]软骨细胞外基质/壳聚糖复合材料具有合适的孔径和孔隙率,生物相容性良好,是组织工程软骨的良好支架载体.     

可塑形脱细胞软骨基质材料的制备及性状研究

目的 利用牛膝关节透明软骨进行脱细胞处理,制备新型可塑形生物材料,探讨脱细胞软骨基质作为组织工程载体材料的可行性. 方法 采集新鲜牛膝关节,切取关节表面透明软骨,冻干后低温粉碎为软骨微粒,胰酶、Triton X-100及低张Tris-HC1溶液联合作用进行脱细胞处理,冷冻干燥塑形,紫外线交联后制备脱细胞软骨基质材料.采用组织学、免疫组织化学、扫描电镜、孔隙率测定及生物力学检测等对材料的理化性状进行观察分析.取4只成年新西兰白兔骨髓制备BMSCs,传至第3代进行实验.观察浓度分别为100%、10%及1%的材料浸提液培养BMSCs 0、24、48及72 h后相对乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)释放率,以含5?S的DMEM培养基作为阴性对照,观察细胞毒性作用;并将浓度为1×107 个/mL的BMSCs单细胞悬液与材料复合培养,观察细胞黏附情况. 结果 制备的脱细胞软骨基质材料呈白色多孔状结构.HE染色示材料由纤维状的软骨微粒形成网状结构,基质内无细胞成分残留;阿尔新蓝染色示微颗粒呈蓝色.材料Ⅱ型胶原免疫组织化学染色呈阳性.扫描电镜材料为多孔状海绵结构,孔径30～150μm.压汞法测定材料平均孔隙率为89.37%,平均孔径为90.8μm.力学分析示脱细胞软骨基质材料的压缩模量为(17.91±0.98)MPa,未经脱细胞处理的软骨微粒材料压缩模量为(15.12 ±0.77)MPa,差异无统计学意义(P>0.05);与正常牛关节软骨的(26.30±1.98)MPa比较差异均有统计学意义(P<0.05).细胞毒性实验显示,培养0、24、48及72 h,100%、10%、1%浓度材料浸提液条件培养基和阴性对照DMEM培养基相对LDH释放率差异无统计学意义(P>0.05).细胞黏附实验显示细胞可黏附于材料上,生长状态良好. 结论 牛关节软骨经脱细胞处理后,制成的多孔状脱细胞软骨基质材料,既保持了软骨基质中的主要成分,又具有良好的理化性质和生物相容性,可作为组织工程研究的一种新型载体材料.     

交联温度对京尼平交联胶原／壳聚糖组织工程支架的影响

[目的]通过研究材料的孔径、交联度、溶胀率、降解率、细胞毒性及组织相容性的变化,探讨交联温度对京尼平交联胶原/壳聚糖支架的影响.[方法]采用冷冻干燥法制备胶原/壳聚糖复合多孔支架,分别于4℃、20℃、36℃条件下,在0.5%京尼平水溶液中交联24 h.以未交联的胶原/壳聚糖复合多孔支架作为对照,评价所得支架的孔径、交联度、溶胀率、降解率、细胞毒性及组织相容性特点.[结果]随交联温度升高,支架的交联度明显增大,溶胀率和降解率逐渐减小.4℃组支架交联度47.88%土6.4%,溶胀率为721%±46%,4周后降解3.95%±6.4%;20℃组支架交联度67.69%±3.6%,溶胀率为662%±72%,4周降解0.91%±5.9%;36℃组支架交联度70.32%±5.7%,溶胀率为635%±27%,4周降解0.66%±7.3%,三组上述观察指标均优于未交联组(P/0.01).[结论]京尼平交联可以显著降低胶原/壳聚糖支架的降解率和溶胀率,且对支架结构和生物相容性无明显影响.交联温度增加可以提高支架的交联度和抗降解能力,较快获得具有良好生物相容性和降解率的组织工程支架.     

软骨脱细胞基质仿生支架的制备及其对骨髓基质干细胞成软骨分化的影响

目的探讨软骨脱细胞基质(ACM)仿生支架的制备及其对骨髓基质干细胞(BMSCs)成软骨分化的影响。方法将软骨组织粉碎后脱细胞处理,并以不同的比例与明胶(GT)溶液混合并交联,冷冻干燥制成多孔仿生支架。用扫描电镜(SEM)观察不同交联比例制成的ACM/GT支架,并对其孔径、孔隙率、生物力学、降解速率进行评估,从而选取最优组用于体外软骨构建。分离并培养山羊BMSCs,接种于单纯GT和ACM/GT支架上,SEM观察培养1、7、14 d后细胞在支架上的黏附、分布与基质分泌情况,并通过实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)评估成软骨分化能力。结果制备的ACM无细胞残留。随着ACM占比增加,孔径逐渐增大,降解速率逐渐增快,力学强度逐渐降低。其中G2A2组在孔径、孔隙率、生物力学和降解速率方面均适宜体外构建软骨组织。SEM显示细胞在单纯GT和G2A2支架上均匀分布,增殖显著,基质分泌明显。qRT-PCR显示G2A2显著促进了BMSCs的成软骨分化。结论ACM可以制备成适宜软骨再生的支架材料,并可促进BMSCs的成软骨分化。     

基于鸡蛋清制备的多孔支架用于组织工程软骨构建的实验研究

目的探究鸡蛋清制备多孔支架用于组织工程软骨构建的可行性。方法将鸡蛋清与去离子水以不同体积比(1:0、1:1和1:2)混合,通过冷冻干燥制备成多孔支架,行大体观、孔隙率及力学性能检测。取兔耳软骨细胞接种于不同体积比支架,于体外培养1 d、4 d、7 d后进行细胞染色和细胞增殖实验;体外培养至3周后,行组织学检测,观察其成软骨情况。结果三种不同体积比的蛋清均能制备成多孔结构的支架材料。随着去离子水比例的增加,其孔径大小明显提高,但是力学强度却呈下降趋势。活死细胞染色及细胞增殖实验证明,细胞可以在支架上黏附、增殖。延长体外培养时间至3周,HE染色显示三组蛋清支架上均有稚嫩的新生软骨基质形成,证实蛋清支架体外构建软骨的可行性。值得注意的是,随着去离子水比例的增加,残余的支架材料减少,新生软骨基质成分增多。结论基于鸡蛋清制备的多孔支架适合用于组织工程软骨构建。     

软骨细胞在异体脱细胞软骨基质上的体外培养实验

目的探讨脱细胞软骨基质对软骨细胞体外生长的影响。方法以脱细胞异体兔耳软骨基质为支架材料,以脱细胞异体兔耳软骨膜为对照,体外种植兔耳软骨细胞进行常规培养,观察软骨细胞的生长状况和增殖情况。结果软骨细胞进入脱细胞异体软骨基质构架裸露的空穴,生长旺盛。而在脱细胞异体软骨膜上,软骨细胞不易生长。结论支架材料的表面性状对细胞生长有显著影响,异体脱细胞软骨基质可提供适宜于软骨细胞生长的良好环境,有可能发展成为软骨组织工程的一种天然支架材料。     

软骨细胞在异体脱细胞软骨基质上的体外培养实验

目的探讨脱细胞软骨基质对软骨细胞体外生长的影响。方法以脱细胞异体兔耳软骨基质为支架材料,以脱细胞异体兔耳软骨膜为对照,体外种植兔耳软骨细胞进行常规培养,观察软骨细胞的生长状况和增殖情况。结果软骨细胞进入脱细胞异体软骨基质构架裸露的空穴,生长旺盛。而在脱细胞异体软骨膜上,软骨细胞不易生长。结论支架材料的表面性状对细胞生长有显著影响,异体脱细胞软骨基质可提供适宜于软骨细胞生长的良好环境,有可能发展成为软骨组织工程的一种天然支架材料。