关节软骨钙化层界线结构特异性染色方法建立

目的建立关节软骨钙化层界线结构特异性染色方法。方法从组织库获取成人股骨髁标本10例,修剪、固定后常规方法制备石蜡切片,联合应用HE、天狼猩红、番红O/固绿和冯库萨等染色方法,对关节软骨钙化层界线结构进行观察。结果HE染色仅能依据各层组织的结构、形态区分3层结构,两界线显示不清;天狼猩红染色和番红O/固绿染色可以清晰区分粘合线结构,但潮线界面显示不清;冯库萨染色可以清晰显示钙化软骨层两界线结构,但软骨下骨的形态结构显示不清。结论通过对不同方法染色结果进行比较,番红O/固绿染色和冯库萨染色联合应用可以清晰显示钙化层界线结构。

实验性骨关节炎中关节软骨钙化层厚度测定及其意义

作者借助髋关节骨关节炎（ＯＡ）实验动物模型、观察到：（１）关节软骨钙化层在负重区分布最厚，非负重区最薄。（２）ＯＡ严重度和钙化层厚度呈正相关，和软骨非钙化软骨厚度呈负相关。（３）ＯＡ病理发展过程中具有非钙化软骨层变薄，钙化软骨层增厚，潮线前移等特征。该结果为分析ＯＡ病因及病理机制提供直接依据。

人体正常膝关节钙化软骨层组成成分研究

目的分析构成关节软骨钙化层有机成分中胶原蛋白类型与含量及无机成分中羟基磷灰石含量。方法组织库获取20例自愿捐献的人体正常股骨髁新鲜标本,组织切片采用天狼猩红染色和免疫组织化学对胶原蛋白进行定性分析;用氨基酸分析和X-射线衍射法分别对胶原蛋白和羟基磷灰石进行定量分析。结果天狼猩红染色见钙化软骨层与透明软骨层一样黄绿色淡染、弱双折光性;Ⅱ型胶原蛋白免疫组织化学分析,钙化软骨层呈强绿色荧光,潮线附近的胶原蛋白呈板层平行分布;氨基酸定量分析钙化软骨层Ⅱ型胶原蛋白含量占组织干质量的(20.16%±0.96%);X射-线衍射定量分析钙化软骨层中的羟基磷灰石含量占无机成分的(65.09%±2.31%)。结论在关节骨软骨复合组织中,钙化软骨层是位于透明软骨层与软骨下骨之间的界面连接结构,其细胞外基质主要由Ⅱ型胶原蛋白和羟基磷灰石组成。

钙化软骨层硬度变化对骨软骨结构应力影响的有限元分析

背景:从少年到成年,再到老年阶段,钙化软骨层的硬度逐渐增加。然而钙化软骨层的硬度变化对关节骨软骨结构的应力有何影响目前并不十分清楚。目的:运用有限元分析法,探讨钙化软骨层的硬度改变对关节骨软骨结构应力的影响。方法:建立包含透明软骨、钙化软骨层和软骨下骨的骨软骨结构有限元模型,并模拟少年、成年和老年时期的特点,建立对应的钙化软骨层柔软、正常和坚硬有限元模型,施加压缩载荷(0.5-3.0MPa),对比分析3个模型中3层结构的应力分布情况。结果与结论:(1)当钙化软骨层坚硬时,其应力峰值比正常时增加26.51%,而透明软骨的应力峰值与正常时相似;(2)当钙化软骨层柔软时,其自身和透明软骨的应力峰值分别比正常时减少52.09%和33.93%,且当载荷大于1.0 MPa时模型失效;(3)可见坚硬的钙化软骨层承受着更大的应力,并对透明软骨无明显影响;而柔软的钙化软骨层使自身和透明软骨受到的应力明显小于正常,并造成骨软骨结构仅能承受较小的压缩负荷。

基于有限元法分析钙化软骨层的生物力学作用

背景:钙化软骨层为柔软的透明软骨与坚硬的软骨下骨能够稳定连接提供了重要保障。但目前对钙化软骨层在此中发挥的生物力学作用并不十分清楚。目的:利用有限元分析技术探讨钙化软骨层的生物力学作用。方法:自愿捐赠的人体正常股骨髁标本1个,依据仿生学原理,构建骨软骨复合组织的三维有限元模型。该模型包含透明软骨、钙化软骨层和软骨下骨3层结构。对模型分别施加压缩载荷(0.5-3.0 MPa)与剪切载荷(0.1-0.5 MPa),分析3层结构的应力分布情况。结果与结论:(1)在压缩与剪切载荷作用下,透明软骨的应力峰值范围分别为0.15-0.86 MPa与0.58-0.74 MPa,钙化软骨层的应力峰值范围分别为0.33-1.91 MPa与1.27-1.62 MPa,软骨下骨的应力峰值范围分别为0.55-3.22 MPa与2.36-2.98 MPa;(2)有限元分析法通过钙化软骨层的应力分布特征揭示了其生物力学作用,即介导负荷以逐级递增方式从透明软骨传至软骨下骨,使负荷在骨软骨复合组织的3层结构中得以顺利传递。

3D打印技术构建含界层结构关节骨软骨支架的现状与展望

关节骨软骨缺损在临床上十分常见,组织工程技术方法可为这一病损提供具有广阔前景的再生治疗方案。关节骨软骨单元由透明软骨、钙化软骨层、软骨下骨构成,其中钙化软骨层作为关节骨与软骨的界层结构,在应力传导和微环境调控方面均具有重要作用;含有界层结构复合支架用于再生修复这类缺损是未来关节骨软骨复合组织工程的发展方向。3D打印制造技术具有快速、精准、个性化定制的优势和特点,能够满足含界层结构的关节骨软骨支架不规则几何外形与多层结构、成分差异化构建的需求。本文概述了关节骨软骨单元的形态结构、生化组分及生理功能,评述了关节骨软骨复合组织工程支架中构建其界层结构的必要性,以及利用材料挤出、熔融电写、静电纺丝、光固化和数字光处理等3D打印技术构建含界层结构骨软骨支架的方案。未来需要深入骨软骨界层结构的基础研究,并且积极开发和拓展3D打印技术在含有界层结构的关节骨软骨支架构建方面的应用,从而更好地实现骨软骨支架的功能和结构的仿生,最终提升各类伤病所致关节骨软骨缺损的再生治疗水平。

实验性兔膝骨关节炎滑液引起正常关节软骨的形态学改变

目的探讨内源性骨关节炎(osteoarthritis,O A)生物学致病因子对正常关节软骨的初始破坏作用。方法兔14只随机分为实验组和对照组。实验组切断一侧膝关节前交叉韧带,第12周晚期OA形成。抽取OA滑液随机注入自身一侧肘关节内(SF组),对侧肘关节注入等量生理盐水(N S组)。每周一次。对照组肘关节不注射任何液体。肘关节注射20周后SF组、NS组和对照组行大体、光镜和电镜观察。结果SF组、NS组和对照组肘关节关节软骨在大体上无明显区别。光镜下NS组和对照组关节软骨表面光滑,各层软骨细胞排列正常;SF组软骨细胞数量减少,移行层和放射层见到大量软骨细胞巢聚,出现双潮线,并且软骨钙化层增厚,非钙化层明显变薄。透射电镜下N S组和对照组软骨细胞形态大多正常,SF组软骨细胞发生退变和凋亡。扫描电镜下NS组和对照组软骨表面结构完整,SF组软骨表面出现表浅溃疡,胶原中断且排列紊乱。结论OA内源性生物学致病因子对正常关节软骨存在损害作用,但明显弱于力学因素。