組織工程化人工軟骨的實驗研究.pdf

1、目前，由創(chuàng)傷和各種疾病引起的關節(jié)軟骨缺損在臨床上十分常見。由于軟骨內無血管，缺乏血液供應，因此，關節(jié)軟骨自身修復能力有限。目前，用于臨床治療關節(jié)軟骨損傷的方法(軟骨、骨膜移植、軟骨下骨鉆孔以及關節(jié)削磨成形術等)都有其局限性，均不能實現(xiàn)長期的軟骨修復。 組織工程方法的出現(xiàn)，為解決人體軟骨組織修復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)細胞或軟骨前體細胞經(jīng)體外培養(yǎng)、擴增后接種到一種組織相容性好、可降解吸收的生物

2、材料上形成細胞-生物材料復合物后將其植入體內組織缺損部位，從而達到修復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胞被周圍大量的細胞外基質(EMCs)包裹，因此，細胞與基質之間的相互作用在軟骨修復中非常重要。細胞的支架材料當于體內EMCs環(huán)境，因此，良好的支架材料應提供與天然軟骨組織相似的環(huán)境。 膠原(Col)材料以其優(yōu)良的物理化學性質以及良

3、好的生物相容性廣泛用于組織工程中。本研究根據(jù)天然軟骨組織細胞外基質成分的特點，將軟骨ECMs的主要成分透明質酸(HA)、硫酸軟骨素(CS)及其結構類似物殼聚糖(Chi)引入到膠原支架中重點進行了以下研究： 1.用冷凍干燥技術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構、理化性能。 2.將

4、提取的幼兔關節(jié)軟骨細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)支架材料對軟骨細胞黏附與增殖的影響。 3.利用Col-HA-CS以及Col-Chi-CS復合三維多孔支架材料，體外構建了組織工程化人工軟骨組織，并從組織學、生化功能、以及分子生物學mRNA的水平對體外構建的軟骨細胞-支架復合物進行了檢測。 4.將體外培養(yǎng)一周的軟骨細胞/Col-Chi-CS復合物植入裸鼠皮下，利

5、用組織學方法考察支架材料在動物體內的生物相容性以及降解情況。 l實驗結果表明，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度以及降解性能，能夠在液體環(huán)境下保持支架結構完整。細胞黏附增殖(MTT)實驗結果表明，1％，5％HA/Col(w/w)的支架能促進軟骨細胞的黏附和生長。在Chi較低的重量比(10％～40％)時，有利于細胞的生長繁殖。 軟

6、骨細胞種植在Col-HA-CS以及Col-Chi-CS復合支架上，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胞外基質成分糖胺聚糖(GAG)同時保持軟骨特有分泌膠原Ⅱ的能力。 體外培養(yǎng)一周的軟骨細胞/Col-Chi-CS復合物經(jīng)過12周的體內植入實驗，在裸鼠皮下已形成與天然軟骨組織結構相似的軟骨組織結構，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。 以上結果表明，仿生膠原基復