組織工程化人工軟骨的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目前，由創(chuàng)傷和各種疾病引起的關(guān)節(jié)軟骨缺損在臨床上十分常見。由于軟骨內(nèi)無血管，缺乏血液供應(yīng)，因此，關(guān)節(jié)軟骨自身修復(fù)能力有限。目前，用于臨床治療關(guān)節(jié)軟骨損傷的方法(軟骨、骨膜移植、軟骨下骨鉆孔以及關(guān)節(jié)削磨成形術(shù)等)都有其局限性，均不能實(shí)現(xiàn)長期的軟骨修復(fù)。 組織工程方法的出現(xiàn)，為解決人體軟骨組織修復(fù)問題提供了一種新的途徑。軟骨組織工程的基本方法是將自體(異體)細(xì)胞或軟骨前體細(xì)胞經(jīng)體外培養(yǎng)、擴(kuò)增后接種到一種組織相容性好、可降解吸收的生物

2、材料上形成細(xì)胞-生物材料復(fù)合物后將其植入體內(nèi)組織缺損部位，從而達(dá)到修復(fù)組織或器官缺損的目的。其中，生物可降解支架材料一個重要的作用是為細(xì)胞生長繁殖以及營養(yǎng)交換提供一個場所。軟骨組織的特征就是少量的軟骨細(xì)胞被周圍大量的細(xì)胞外基質(zhì)(EMCs)包裹，因此，細(xì)胞與基質(zhì)之間的相互作用在軟骨修復(fù)中非常重要。細(xì)胞的支架材料當(dāng)于體內(nèi)EMCs環(huán)境，因此，良好的支架材料應(yīng)提供與天然軟骨組織相似的環(huán)境。 膠原(Col)材料以其優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)以及良

3、好的生物相容性廣泛用于組織工程中。本研究根據(jù)天然軟骨組織細(xì)胞外基質(zhì)成分的特點(diǎn)，將軟骨ECMs的主要成分透明質(zhì)酸(HA)、硫酸軟骨素(CS)及其結(jié)構(gòu)類似物殼聚糖(Chi)引入到膠原支架中重點(diǎn)進(jìn)行了以下研究： 1.用冷凍干燥技術(shù)制備了含有不同濃度(w/w)HA的Col-HA和Col-HA-CS多孔支架以及含有不同濃度(w/w)Chi的Col-Chi和Col-Chi-CS多孔支架，并考察了不同支架的形貌結(jié)構(gòu)、理化性能。 2.將

4、提取的幼兔關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞種植在支架材料上，考察了不同比例的組成的Col/HA(w/w)以及Col/Chi(w/w)支架材料對軟骨細(xì)胞黏附與增殖的影響。 3.利用Col-HA-CS以及Col-Chi-CS復(fù)合三維多孔支架材料，體外構(gòu)建了組織工程化人工軟骨組織，并從組織學(xué)、生化功能、以及分子生物學(xué)mRNA的水平對體外構(gòu)建的軟骨細(xì)胞-支架復(fù)合物進(jìn)行了檢測。 4.將體外培養(yǎng)一周的軟骨細(xì)胞/Col-Chi-CS復(fù)合物植入裸鼠皮下，利

5、用組織學(xué)方法考察支架材料在動物體內(nèi)的生物相容性以及降解情況。 l實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HA的加入提高了支架材料的親水性，同時也提高了支架的斷裂伸長率，還延緩了支架的降解時間。Chi的加入大大提高了支架材料的抗拉強(qiáng)度以及降解性能，能夠在液體環(huán)境下保持支架結(jié)構(gòu)完整。細(xì)胞黏附增殖(MTT)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，1％，5％HA/Col(w/w)的支架能促進(jìn)軟骨細(xì)胞的黏附和生長。在Chi較低的重量比(10％～40％)時，有利于細(xì)胞的生長繁殖。 軟

6、骨細(xì)胞種植在Col-HA-CS以及Col-Chi-CS復(fù)合支架上，體外培養(yǎng)三周后已有軟骨樣組織形成，出現(xiàn)軟骨陷窩，并隨時間增加分泌大量的軟骨特殊細(xì)胞外基質(zhì)成分糖胺聚糖(GAG)同時保持軟骨特有分泌膠原Ⅱ的能力。 體外培養(yǎng)一周的軟骨細(xì)胞/Col-Chi-CS復(fù)合物經(jīng)過12周的體內(nèi)植入實(shí)驗(yàn)，在裸鼠皮下已形成與天然軟骨組織結(jié)構(gòu)相似的軟骨組織結(jié)構(gòu)，并且軟骨的形成速度與植入支架材料的降解速度能較好匹配。 以上結(jié)果表明，仿生膠原基復(fù)