简介:摘要气管外伤、狭窄、肿瘤以及部分先天性疾病可严重损伤正常通气功能,引起组织缺氧,危及患者的生命。气管病变切除重建是治疗这些疾病最为有效的方法。目前在临床中仍无长期安全可靠的方法能够实现长段气管损伤后的重建,组织工程化气管可能是目前这种情况的解决方案。软骨作为组织工程气管结构中最重要的部分之一,起到提供力学支撑并维持气管整体性的关键作用。组织工程气管软骨再生过程中的几个重要组成部分包括软骨细胞的来源、组织工程支架的构建策略和水凝胶材料复合支架的制备、生物活性因子的研究和应用等,本文通过对这几个部分进行探讨,综述了组织工程气管软骨再生的新策略以及所存在的障碍,以期为临床提供参考。
简介:目的探索组织工程软骨体外构建技术体系可行性。方法种子细胞选用胎儿软骨细胞(口服药物流产胎儿,胎龄3-6个月)。酶消化法获得第1代细胞,以50×106/ml浓度均匀接种于经聚乳酸(PLA)包埋聚乙醇酸(PGA)高分子聚合物支架,形成细胞-支架复合体,在体外静态培养。分别于2周、4周、8周进行大体观察、扫描电镜及组织学检测。结果体外构建的组织工程软骨,随培养时间延长,色泽由2周时的乳白色逐渐呈现半透明,8周时接近正常软骨外观。扫描电镜显示软骨细胞与材料具有良好相容性,培养7天PGA纤维之间有基质沉积。HE染色示2周有大量软骨陷窝形成和均匀嗜碱性基质分泌,Safranin’O染色示基质有酸性蛋白多糖分布,Massons’strichome染色示基质有胶原成分,但含量较少,经免疫组织化学检测为特异Ⅱ型胶原。培养4周胶原成分开始明显增多,软骨陷窝形态接近成熟,8周细胞外基质蛋白多糖和Ⅱ型胶原含量丰富且分布均匀。结论以成熟软骨细胞为种子细胞,运用组织工程技术在体外能构建出具有正常软骨组织结构特征的人组织工程软骨。
简介:摘要关节软骨缺损是常见的一种关节损伤,但由于软骨组织的特殊性,修复能力受到限制,常常进展为较为严重的骨关节炎,给许多患者带来极大的痛苦和经济负担。软骨组织工程的发展为这些患者带来福音的同时,也面临着极大的挑战。间质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)因其自体来源、易扩增、具有软骨分化潜能的特点而受到广泛重视,常常被作为软骨组织工程的种子细胞。在常用的间充质细胞移植分化关节软骨的治疗策略中,体外的预培养与分化显示出较好的治疗效果,即从自体收集得到的间质干细胞经浓缩后在体外先进行培养和诱导分化,得到一定数量的分化软骨细胞后,再将细胞与培养基质一起共同移植到患者体内。但是,目前利用间质干细胞获得的组织工程软骨还不能完全满足临床治疗的要求。而且由于疾病类型、程度和个体化差异,间质干细胞源性的组织工程软骨移植治疗的可优化因素多样;针对同一类型疾病的治疗,优化体系仍无统一公认的标准。为了获得能更好适应人体及临床要求的关节软骨组织,所以主要针对间质干细胞在骨科疾病治疗的可优化因素研究现状进行归纳、总结及分析,从环境因素、支架选择和种子细胞三个方面总结间质干细胞在体外进行软骨诱导的可优化因素,为利用间质干细胞获得更优良的组织工程软骨以及建立更好的优化体系提供了研究思路。
简介:摘要由于良好的机械性能和生物相容性,组织工程支架已经成为修复和再生关节软骨缺损的重要方法。随着组织工程技术的不断发展,过去十年已经开发和测试了许多支架的制备和形成方法,但是理想再生支架的制备一直存在争议。关节软骨作为人体关节内的承重组织,其基质结构和细胞组成呈带状,并且从软骨表层至软骨下骨存在着几个平滑的自然梯度,包括细胞表型和数量、特异性的生长因子、基质的组成、纤维的排列、力学性能、营养和氧气的消耗量等均有较为明显的不同。因此,在再生支架的设计中有必要通过重现这些梯度来原位再生关节软骨。最近的文献报道已经有许多新型的梯度仿生支架用于模拟天然关节软骨的自然梯度,这些支架在结构上呈现出不同的机械、物理、化学或者生物梯度,并且取得了不错的修复效果。通过检索关于梯度支架治疗关节软骨缺损的相关文献,首先对天然关节软骨组织的结构、生物化学、生物力学、营养代谢等梯度特性进行研究和总结,然后对目前关节软骨梯度支架的最新设计和构建进行了归类,其次从材料构成(如水凝胶、纳米材料等)以及制备工艺(如静电纺丝、3D打印等)进一步加深对梯度支架的认识,最后讨论了梯度仿生支架在软骨原位组织工程技术中的前景和挑战,为梯度支架成功用于临床转化提供理论基础。
简介:目的通过有限元仿真探究组织工程修复软骨缺损后缺损形状对修复区力学状态的影响。方法运用Abaous6.10软件建立软骨纤维增强的多孔黏弹性模型,包括软骨的两相结构、不同层区胶原纤维的作用、方向及渗透率的特征。在压缩载荷下分析缺损截面形状(矩形、梯形、圆弧形)和缺损深度(浅表层、中间层、深层、全层)对软骨修复区应力的影响。结果对于中间层缺损,矩形截面修复界面处的Mises应力最小,梯形次之,圆弧形最大。对于不同缺损深度,当弹性模量〈0.3MPa时浅表层修复界面处应力最大,其他缺损深度的应力相差不大;当〉0.4MPa时,应力由小到大依次为浅表层、中间层、全层、深层缺损;而在此之间时应力与泊松比大小有关。结论软骨缺损截面形状和深度对修复区应力都有影响,临床上可制作矩形缺损截面和不同的缺损深度,并选择合适的弹性模量和泊松比的软骨植入达到较好的修复效果。
简介:目的制备具备关节解剖形态的组织工程骨软骨,行原位移植修复兔关节大面积缺损,评价修复后效果。方法制备具有解剖形态的明胶-硫酸软骨素-透明质酸钠-胶原-陶瓷化骨软骨支架。分为复合细胞组,无细胞组和不修复组。进行体内原位移植,术后不同时间进行大体观、运动功能检查、HE染色观察,并进行O’Driscoll评分。结果复合细胞组与其他两组相比,运动功能基本无障碍,前行时双下肢运动对称,大体观可见与正常关节外形接近,表面软骨层呈现略透明白色,与正常组织界限不明显,HE染色可见组织结构逐步改建与正常关节组织结构类似。结论复合组织在功能恢复中起到了相当大的作用,但与正常关节还有较大差距。
简介:摘要目的探讨胶原-透明质酸-硫酸软骨素复合构建软骨组织工程三维纳米支架的可行性。方法2012年12月至2014年6月,在川北医学院组织工程与干细胞研究所将胶原-透明质酸-硫酸软骨素溶于三氟乙醇和水混合溶剂中制成静电纺丝溶液,制备组织工程软骨纳米支架材料。扫描电镜观察其表面形貌,测定其纳米纤维直径、吸水率、表面接触角和降解率及生物学特性。兔软骨细胞种植于支架上,用细胞计数试剂盒评估细胞存活情况。结果在静电纺丝浓度范围80~120 mg/ml,胶原-透明质酸-硫酸软骨素比例6.0∶0.5∶1.0条件下,可成功制备出组织工程软骨纳米支架,当电纺液浓度为10%时,纳米纤维直径相对均匀,无串珠形成,支架纤维直径(289.5±162.9)~(414.7±71.5) nm。经过理化检测显示:支架具有良好的亲水性,接触角最高达(34±15)°,30 d时降解比较稳定,降解率最高达68%,软骨细胞在支架上24 h存活率最高达70%。结论以胶原-透明质酸-硫酸软骨素制备的组织工程软骨纳米支架材料有良好的物理和生物学性能,在组织工程软骨构建中有一定应用前景。
简介:摘要目的体外构建的仿生组织工程软骨修复羊膝关节软骨损伤,通过组织学染色、点压力学分析、超声弹性成像检查来评价修复效果,探讨超声弹性成像方法评估再生软骨质量的可行性。方法共选用雄性山羊12只,随机分A、B、C三组,A组空白对照组2只,仅做股骨髁负重区直径6 mm全层软骨缺损;B组单纯仿生软骨(ECM)支架修复组4只,在股骨髁负重区软骨缺损处仅植入仿生软骨支架;C组仿生软骨支架复合自体骨髓间充质干细胞(BMSCs)组6只。取自体髂骨骨髓血分离骨髓间充质干细胞培养,细胞浓度达到1×107个/毫升后加入仿生软骨支架中,将构建好的仿生组织工程软骨植入股骨髁软骨缺损中。每组的羊均先在左膝造模,术后3个月再右膝造模,待右膝术后3个月时先行超声弹性成像检查,然后取材行评分,病理染色、糖胺多糖(GAG)含量测定、力学检测分析。结果3个月和6个月的A组基本无软骨组织修复。在大体评分、病理评分、GAG含量测定、点压力学测试的结果显示C组优于B组(P<0.05),并且B组与C组中的6月数据均明显优于3个月(P<0.05)。其中C组动物6个月取材发现重建软骨更接近正常软骨组织。修复组织大体形态结果,点压力学测试结果与超声弹性成像检查结果对比基本一致。结论利用组织工程方法构建仿生软骨可治疗早期软骨损伤,复合自体骨髓间充质干细胞的仿生支架能达到更好的修复效果。软骨损伤经过仿生软骨修复后恢复周期在6个月以上。超声弹性成像检查软骨修复效果可作为术后复查简单快捷有效的方法。
简介:目的探讨在周期性压力条件下构建组织工程软骨每天加压的最佳持续时间。方法构建自行设计的生物反应器和往复式加压泵组成的“周期性压力场培养系统”,将体外培养的第二代乳兔关节软骨细胞接种到聚乳酸一聚羟基乙酸共聚物(PLGA)支架上,随机分成四组。第一、二、三组分别在每天持续时间为4、8、12h的周期性压力(强度0~200kPa,频率为0.1Hz)下培养,第四组(对照组)为不加压的静态培养,各组培养时间均为2周。2周后肉眼大体观察,HE染色组织学观察工程软骨细胞增殖及分布;甲苯胺蓝染色法观察硫酸糖氨多糖(GAG)的分泌及分布,并用1,9-二甲基亚甲蓝法定量检测GAG的含量;采用Ⅱ型胶原免疫组织化学法观察Ⅱ型胶原的分泌及分布,并用image—proplus图像分析系统对Ⅱ型胶原染色面积行半定量分析。结果在强度0~200kPa,频率为0.1Hz周期性压力作用下,8h组支架.细胞复合体体积最大,表面光滑、有光泽、有弹性,支架内软骨细胞数量最多,排列最为规则,Ⅱ胶原和GAG含量也最高(P〈0.01)。结论软骨细胞的新陈代谢受周期性压力持续时间的影响,在0~200kPa、0.1Hz频率作用下,每天持续8h的周期性压力能更好地促进软骨细胞增殖,合成Ⅱ型胶原、GAG等细胞外基质。
简介:摘要各种原因导致的关节软骨(articular cartilage, AC)损伤的治疗至今仍是临床一大难题;而软骨组织工程技术的出现为AC损伤治疗带来了新的希望。软骨组织工程技术可分为两类,即基于细胞的组织工程技术和无细胞的组织工程技术。虽然基于细胞的组织工程技术可以在一定程度上修复软骨损伤,但仍然具有细胞来源受限、成本高、疾病传播风险和操作程序复杂等缺陷;而无细胞的组织工程技术避免了这些缺点,为原位AC再生带来了希望。无细胞的组织工程技术主要是通过募集内源性干细胞/祖细胞(stem cells/progenitor cells, SCPCs)到达软骨损伤部位,并提供合适的再生微环境促进细胞的增殖和成软骨分化,进一步促进新生软骨组织成熟,因此也被称为细胞归巢的原位组织工程技术。成功地募集内源性SCPCs是原位软骨组织工程中的第一步。选择合适的趋化剂来实现内源性SCPCs的募集尤为重要。因此,通过简要介绍软骨损伤后趋化反应,系统综述传统趋化剂(如趋化因子、生长因子等)和新兴趋化剂(如功能性多肽、外泌体和核酸适配体等),评估趋化剂与递送装置之间的结合方式,讨论趋化剂介导的原位组织工程技术的前景与挑战,为基于内源性SCPCs归巢的原位组织工程技术的设计提供理论基础。