加壓環(huán)境下采用不同保存方法及自制FM保存液對羊關(guān)節(jié)軟骨及半月板保存的研究.pdf

1、由于人體運動的復(fù)雜性和連續(xù)性，關(guān)節(jié)面不可避免的反復(fù)接觸并發(fā)生摩擦和變形，在機體功能異常的情況下，會引起關(guān)節(jié)軟骨不同程度的磨損，帶來一系列病理性的問題。中國目前有3600～4000萬的骨關(guān)節(jié)炎患者，其中上百萬的患者需要進(jìn)行關(guān)節(jié)置換，同時每年也有大量患者因為意外事故需要進(jìn)行關(guān)節(jié)置換的治療。學(xué)者們根據(jù)天然關(guān)節(jié)軟骨的特性研制各種人工關(guān)節(jié)假體解決此類問題，有研究發(fā)現(xiàn)人工關(guān)節(jié)假體植入人體后，在實現(xiàn)膝關(guān)節(jié)本身復(fù)雜運動的同時承受人體載荷，關(guān)節(jié)假體的安裝

2、面和配合面都會因為摩擦而產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，最終引起假體的無菌性松動。為了最大限度減少假體松動，要預(yù)先對天然膝關(guān)節(jié)軟骨和人工假體的生物摩擦學(xué)性能進(jìn)行測試，目的在于再現(xiàn)臨床磨損機制，使假體的各項性能接近天然軟骨，天然關(guān)節(jié)軟骨的摩擦學(xué)行為是生物摩擦學(xué)重要的研究內(nèi)容。
　　關(guān)節(jié)軟骨的摩擦學(xué)問題也是生物力學(xué)領(lǐng)域的重要課題，又與關(guān)節(jié)接觸力學(xué)密切相關(guān)。對大多數(shù)人來說，人體關(guān)節(jié)在承受很大的載荷、造成很高的接觸壓力的情況下能保證光滑運動達(dá)70年，主要原

3、因是關(guān)節(jié)軟骨具有低摩擦系數(shù)的潤滑特性。盡管學(xué)者們已進(jìn)行了多年研究，但對長期保持有效潤滑過程的摩擦學(xué)機制仍不很清楚。天然關(guān)節(jié)軟骨的體外摩擦學(xué)測試研究，對于關(guān)節(jié)保健、病變康復(fù)、假體植入以及仿生機械的研究都有重要的意義。
　　國內(nèi)外有大量的研究采用了不同的細(xì)胞來源、支架材料和生長因子來刺激和加快軟骨組織的再生，但是只有少數(shù)的方法有實際轉(zhuǎn)化為臨床治療方案的可行性，即使在這些方法中關(guān)節(jié)軟骨長期的功能表現(xiàn)目前尚不清楚。更多的組織工程軟骨的體外

4、研究評估專注于新型材料的細(xì)胞生物學(xué)和生化特性，以分析和天然關(guān)節(jié)軟骨的相似性。但是只有少數(shù)的研究調(diào)查天然軟骨的生物力學(xué)和摩擦磨損性能，實際上后者具有更重要的意義。目前需要對天然關(guān)節(jié)軟骨的摩擦學(xué)特點進(jìn)一步研究，以使組織工程材料在細(xì)胞接種密度、培養(yǎng)時間、結(jié)構(gòu)和功能、摩擦力學(xué)等方面更接近天然軟骨。雖然許多體外研究都已對作為軟骨替代品（例如水凝膠材料）的摩擦學(xué)性能做出評估，但是幾乎沒有學(xué)者直接對關(guān)節(jié)軟骨本身做出合理的測試并同時闡明關(guān)節(jié)軟骨的摩擦情

5、況。其主要原因在于天然軟骨離體后的生物學(xué)特性維持的時間較短，對其各項數(shù)值的測定有限，無法對天然關(guān)節(jié)軟骨較長時間的摩擦學(xué)情況進(jìn)行動態(tài)分析。找到一種便捷有效的軟骨保存方法，延長軟骨生物學(xué)活性的維持時間是解決問題的辦法之一。
　　目前國內(nèi)外對關(guān)節(jié)軟骨最常見的保存方式有以下幾種，但是各有不足之處：
　　1、新鮮冰凍保存法的優(yōu)點為簡單、便捷，缺點為：
　?、俅婊罴?xì)胞較少。
　?、诿庖咴暂^強。
　　2、低溫冷凍保存法

6、的優(yōu)點為可使組織的保存期限延長，缺點為供體的軟骨細(xì)胞可能受到破壞。
　　3、低壓凍干或冷凍干燥保存法的優(yōu)點為保存較為方便，缺點為：
　?、賹?dǎo)致整個基質(zhì)的退變。
　　②組織內(nèi)的酶類發(fā)生破壞。
　　③易發(fā)生形體皺縮。
　　4、低濃度戊二醛保存法的優(yōu)點為較好的保持生物特性，缺點為易引起縮水。
　　本研究對天然軟骨的保存方法進(jìn)行探索，提出在加壓條件下，自制的FM保存液可以更長時間的地維持軟骨細(xì)胞的生物學(xué)活性。

7、在6～9周的時間內(nèi)，可以滿足體外關(guān)節(jié)軟骨摩擦學(xué)測試的要求。本實驗定期取部分關(guān)節(jié)軟骨組織進(jìn)行組織學(xué)、組織化學(xué)、細(xì)胞存活率、超微結(jié)構(gòu)、免疫組織化學(xué)等方面的檢測。實驗結(jié)果顯示加壓下的加壓FM保存液組在保存1、3、6、9周后，關(guān)節(jié)的軟骨細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)大體正常，基質(zhì)粘多糖含量比較豐富，細(xì)胞存活率較高；而加壓下的UW保存液組、正常條件下的UW保存液組和梯度降溫組經(jīng)過保存后的細(xì)胞大多出現(xiàn)細(xì)胞膜破裂的現(xiàn)象，細(xì)胞發(fā)生核固縮，細(xì)胞基質(zhì)中粘多糖含量降

8、低，細(xì)胞器結(jié)構(gòu)不清，經(jīng)統(tǒng)計學(xué)處理得知細(xì)胞存活率較低。經(jīng)過加壓FM保存液組保存的關(guān)節(jié)軟骨組織抗原表達(dá)率更低，與加壓下的UW保存液組、正常條件下的UW保存液組之間存在顯著差異，有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。不同的保存方法對各組的OD值（光吸收值）有影響并且各組之間有顯著差異：加壓FM保存液組有利于保持關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的活性，對關(guān)節(jié)軟骨組織的損傷更小。在關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞存活率方面和降低抗原表達(dá)率方面，加壓FM保存液組與加壓UW保存液組、正常條件下的U

9、W保存液組之間有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；加壓FM保存液組和梯度降溫組低溫保存對維持關(guān)節(jié)軟骨纖維軟骨細(xì)胞活性和降低抗原表達(dá)率方面無明顯區(qū)別，但更方便，保護(hù)作用更強。通過MTT法測量的OD值得知在軟骨細(xì)胞活性方面，加壓FM保存液組在第3、6周時和與加壓UW保存液組、正常條件下的UW保存液組相比具有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)；第9周與梯度降溫組之間有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。實驗二選取標(biāo)本為半月板組織，分組同為為加壓FM保存液組、加壓U