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软骨组织工程中骨软骨复合支架与宿主的接合界面问题研究进展
组织工程支架在软骨的修复中起到重要的作用,近年来骨软骨复合支架因能够起到同时修复软骨与软骨下骨的作用逐渐受到重视.骨软骨复合支架的远期稳定性与支架和宿主的接合程度相关,移植的骨软骨双相支架存在支架软骨相与宿主软骨的接合问题、支架软骨相与支架骨相的接合问题以及支架骨相与宿主软骨下骨的接合问题.本文就近年来骨软骨复合支架与移植宿主组织的接合问题进行探讨,总结骨软骨复合支架在3种接合问题上的研究进展.
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新型一体化纤维环-髓核双相支架的制备与评估
目的 用脱细胞脱钙骨基质和脱细胞髓核基质构建新型一体化纤维环-髓核双相支架,并进行理化检测,探讨其作为组织工程椎间盘支架的可行性. 方法 取猪股骨近端松质骨,塑形成外径10 mm、内径5 mm、厚3 mm的骨环,经脱脂、脱钙、脱细胞处理制备成纤维环相支架；取猪尾髓核组织,Triton X-100和脱氧胆酸联合脱细胞后粉碎、离心,制备脱细胞髓核基质；将制备的脱细胞髓核基质注入纤维环相支架中央,冷冻干燥,联合应用紫外照射和碳化二亚胺进行交联,制备一体化纤维环-髓核双相支架.通过大体观察、HE染色、扫描电镜观察支架结构；测定支架的孔隙率、吸水率、压缩弹性模量；MTT法检测25％、50％、100％支架浸提液对新西兰大白兔脂肪来源干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)增殖的影响；将ADSCs接种到支架上,活/死细胞染色观察细胞在支架上的活性. 结果 大体观察支架呈乳白色；HE染色可见支架均质红染,无细胞成分残留；扫描电镜可见外层纤维环相支架孔径大小均匀一致,孔隙相互贯通,中央脱细胞髓核基质微丝相互连接,形成均匀网状结构,交界处连接紧密.纤维环相支架孔径为(343.00±88.25)μm,一体化纤维环-髓核双相支架孔隙率为82.98％±7.02％、吸水率为621.53％±53.31％,压缩弹性模量为(89.07±8.73)kPa.经MTT测定支架浸提液对ADSCs增殖无影响；活/死细胞染色可见细胞在支架上生长良好,无死细胞. 结论 用脱细胞脱钙骨基质和脱细胞髓核基质构建的一体化纤维环-髓核双相支架具有合适的孔径和孔隙率且无毒,力学性能与人正常椎间盘接近,是构建组织工程椎间盘的理想支架载体.
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BMSCs种植双相复合支架修复兔关节软骨及软骨下骨缺损
目的 关节软骨的病变常伴有软骨下骨缺损,其修复重建一直是骨科难题.探讨BMSCs-双相支架复合物修复骨软骨缺损的可行性,比较其与植入单纯双相支架及动物自身修复效果的差别具有重要意义. 方法 以聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物(poly-lactic-co-glycolic acid,PLGA)、羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)为原料制备由软骨相和骨相构成的三维支架,提取天然Ⅰ型胶原(collagen type Ⅰ,Col Ⅰ)涂于表面制成PLGA-HA-Col Ⅰ双相支架.取新西兰乳兔骨髓分离培养获得的第2代BMSCs,以1×10~6个/mL接种于双相支架,扫描电镜观察支架结构和细胞分布.取30只6月龄新西兰大白兔,建立股骨远端关节面骨软骨缺损模型,随机均分为3组,A、B组分别于缺损区植入单纯双相支架和BMSCs-双相支架复合物,C组作为空白对照组未植入支架材料.于术后1、3、6、9个月取材行大体及组织学观察,术后9个月对A、B组标本行大体评分比较、micro CT扫描定量分析及免疫组织化学染色观察. 结果 扫描电镜示双相支架孔隙连通性好,软骨相和骨相孔径不同,BMSCs在双相支架内生长良好.大体观察示术后9个月内A组关节表面逐渐形成类软骨样组织,部分出现塌陷或不规则缺损;B组关节面无塌陷或碎裂,新生组织质地更接近正常组织;C组缺损一直存在.大体评分显示3组修复效果比较差异均有统计学意义(P<0.001),B组优于A组,C组差.micro CT扫描示A、B组软骨下骨得到良好的修复重建,定量分析示B组骨组织体积分数、结构模型指数及骨小梁数目均高于A组,但差异无统计学意义(P>0.05).组织学观察示术后1个月A、B组缺损区存在炎性反应;术后3个月新生组织长入;术后6个月支架完全降解,新生组织在植入物及缺损边缘爬行生长;术后9个月形成大量胶原纤维,表面多为纤维软骨.C组观察期内缺损持续存在.术后9个月免疫组织化学染色示A、B组标本缺损区Col Ⅱ染色呈弱阳性,Col Ⅰ染色阳性. 结论 PLGA-HA-Col Ⅰ双相支架具备较适宜的一体化修复骨软骨缺损的物理特性,接种BMSCs后整体修复效果更好.
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组织工程双相支架修复关节软骨及软骨下骨缺损研究进展
通过回顾近年来国内外采用的组织工程双相支架修复软骨及软骨下骨缺损的文献,比较不同双相支架修复软骨及软骨下骨效果差别,分析其优势及存在的主要问题,并初步探讨软骨修复的合理方式和发展趋势.研究结果表明,以双相支架作为载体材料一体化修复软骨及软骨下骨缺损,较之传统方式以及其他组织工程修复途径有着不可比拟的优越性,而复合理想的种子细胞及合适生长因子后,更能促进修复效果.由此可见,双相支架有利于修复骨软骨缺损,而构建仿生化多相支架是未来研究的趋势.
