定向结构软骨支架材料修复运动性关节软骨损伤

背景:软骨支架材料虽然在运动关节软骨损伤中发挥了重要的作用,但是在实际开展过程中仍受到较多的限制,导致组织工程化软骨修复达不到预期目标。目的:探讨定向结构软骨支架材料制备方法及在大白兔运动关节软骨损伤中的修复效果。方法:利用温度梯度热诱导相分离技术制备定向结构软骨支架材料,采用京尼平完成对软骨支架材料的交联,并测定支架材料的物理、力学性能。48只大白兔建立运动关节软骨损伤模型,随机将大白兔分为非定向支架组和定向支架组(n=24),分别于运动关节软骨损伤处植入非定向支架和定向支架,6,12,24周后取材,比较2种支架在大白兔运动关节损伤中的修复效果。结果与结论:1扫描电镜观察:定向支架组纵切面上可见排列相对整齐的微管样结构,且方向一致;而非定向支架组纵切面与横切面表现为多孔蜂窝状结构;2弹性模量:定向支架组支架材料弹性模量显著高于非定向支架组(P<0.05);3O'Driscoll量表评分:定向支架组大白兔术后6,12,24周显微CT下O'Driscoll量表评分显著高于非定向支架组(P<0.05);4CT扫描:术后24周定向支架组大白兔CT下三维重建可见缺损部位平坦、光滑,冠状面二维扫面可见新生类软骨厚度与周围正常骨十分接近;非定向组大白兔3D下显示软骨表面比较平整,冠状面2D显示修复软骨与正常软骨基本相同;5苏木精-伊红染色:定向支架组术后24周缺损部位消失,软骨细胞呈垂直方向排列;非定向支架组术后24周缺损部位存在典型软骨陷窝,与周围软骨组织存在差异;6结果提示,采用温度梯度热诱导相分离技术制备的定向微管结构软骨支架具有良好的物理、力学性能,将其植入大白兔运动关节损伤软骨中能促进损伤部位修复,获得理想的机械力学性能。

致密层骨软骨复合支架的制备及其修复关节骨软骨缺损

背景:理想的骨软骨组织工程支架应巧妙地模拟人体正常关节骨软骨结构。目的:基于关节骨软骨的解剖结构、生理功能,制备致密层骨软骨复合支架,同时观察其修复兔关节骨软骨缺损的效果。方法:利用快速成型技术在三维立体包芯结构骨架表面喷涂乳酸-羟基乙酸共聚物/β-磷酸三钙有机溶液,形成0.5 mm的致密层;利用"溶解-粘连"工艺能将定向微管结构软骨支架与致密层相互连接,形成致密层骨软骨复合支架。取60只家兔,制备左膝关节软骨全层缺损,随机分3组,实验组植入致密层骨软骨复合支架,对照组植入定向微管结构软骨支架,空白对照组不植入任何材料,修复后12,24周进行缺损部位大体与组织学观察。结果与结论:1大体观察结果:对照组修复后12周存在明显缺损部位,未见明显修复痕迹;24周缺损面积减少,可见新生组织覆盖,但表面粗糙。实验组修复12周后缺损部位表面平整,质地较软,与周围组织边界不清;修复后24周,被透明软骨样组织覆盖,表面平整。空白对照组修复效果较差;2组织学观察结果:修复后12周,对照组缺损部位出现形态不规则的骨痂,但未形成骨小梁;实验组出现新生骨,软骨厚度与正常软骨接近,并且软骨下存在不规则骨小梁。修复后24周,对照组出现新生软骨,但厚度不均,高低不平,骨小梁结构不规则;实验组组织与正常组织无明显差异,软骨表面光滑;空白对照组修复效果较差;3结果表明:致密层骨软骨复合支架接近人体正常关节骨软骨结构,可促进关节软骨缺损的修复。

定向结构支架复合BMSCs体内构建组织工程软骨的实验研究

目的探讨软骨基质来源定向结构支架复合成软骨诱导BMSCs体内构建组织工程软骨的可行性。方法利用温度梯度热诱导相分离技术制备牛膝关节软骨基质来源定向结构支架并检测其力学性能;同时采用传统冷冻干燥方法制备普通多孔状非定向结构支架。分离、培养2月龄新西兰大白兔BMSCs并成软骨诱导分化,按5×105个/块分别接种于两种支架,扫描电镜和MTT法观测细胞在支架上增殖情况。体外培养1周后,将两种细胞-支架复合物植入4周龄裸鼠皮下,分别在2、4周后取材对构建的组织工程软骨进行组织学、生物化学及生物力学检测。结果定向结构支架压缩弹性模量显著高于非定向结构支架(t=201.099,P=0.000),体外培养3～9 d时定向结构支架上细胞增殖亦高于非定向结构支架(P<0.05)。裸鼠体内培养4周后构建的定向及非定向组织工程软骨番红O染色、甲苯胺蓝染色及Ⅱ型胶原免疫组织化学染色均呈阳性,Ⅰ型胶原免疫组织化学染色呈阴性;在定向组织工程软骨中可见大量规则平行排列的粗大胶原纤维。培养2、4周,两组新生软骨总DNA、总糖胺聚糖及总胶原含量比较,差异均无统计学意义(P>0.05);定向组织工程软骨压缩弹性模量均高于非定向组织工程软骨(P<0.05);但两组上述指标均显著低于正常膝关节软骨(P<0.05)。结论软骨基质来源定向结构支架复合BMSCs后在体内成功构建定向组织工程软骨,并有效提高了新生软骨的机械力学性能,可进一步用于软骨组织工程研究。