关节软骨细胞外基质源性软骨组织工程取向支架的制备

背景:仿生天然软骨细胞外基质特殊的力学、结构特性和生化成分的软骨组织工程支架具有巨大的应用潜能。目的:观察仿生天然关节软骨细胞外基质的生化和结构特性,探讨关节软骨细胞外基质材料及软骨组织工程取向支架的制备方法,并对其理化性质进行检测。设计、时间及地点:组织工程材料支架制备及性能分析的体外实验,于2007-07/2008-07在解放军总医院骨科研究所完成。材料:将新鲜猪关节软骨湿法粉碎,差速离心,收集无细胞的软骨细胞外基质成分。脱氧核糖核酸酶、核糖核酸酶及碳化二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺均为美国Sigma公司产品。方法:对关节软骨细胞外基质材料进行组织学和形态学检测后,用pH3.2的稀盐酸制成质量浓度为20g/L溶液,采用定向结晶及冷冻干燥技术制成关节软骨细胞外基质源性取向支架,再采用物理化学方法交联,同时制备多孔软骨细胞外基质源性非取向支架。主要观察指标:①关节软骨细胞外基质材料的生化组成和形态。②软骨细胞外基质取向支架和非取向支架的表面特征及孔道结构。③取向和非取向软骨细胞外基质支架的孔隙率、吸水膨胀率、力学特性的比较。结果:收集的关节软骨细胞外基质材料中无细胞存在,纤维为纳米尺度,甲苯胺蓝、番红花O、奥新蓝染色及Ⅱ型胶原染色阳性;制备的取向支架具有纵向排列的孔道结构,孔径100～200μm,分布均匀,非取向支架的孔呈海绵样结构;两种支架孔隙率均≥95%,吸水膨胀率均≥96%。取向支架纵向压缩模量和拉伸模量为:(2.02±0.02),(22.10±0.67)MPa,均大于非取向支架,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:天然关节软骨细胞外基质材料与天然关节软骨的生物力学特性相似,可满足软骨组织工程的需要,是一种比较理想的软骨组织工程支架。