载姜黄素电纺膜包裹模式维持干细胞再生软骨体内稳定性的实验研究

目的探索载姜黄素电纺膜包裹模式用于维持干细胞再生软骨体内稳定性的可行性。方法将具有抗血管化作用的姜黄素与聚L-丙交酯-己内酯(PLCL)混合,并采用静电纺丝技术制备载姜黄素PLCL电纺膜,以单纯PLCL电纺膜作为对照组,行大体观及扫描电镜观察其表面形貌。随后在体外与人脐静脉血管内皮细胞共培养6 h,以探究载姜黄素PLCL电纺膜抗血管生成能力。另外,取兔骨髓间充质干细胞(BMSC)接种于明胶多孔支架,经体外成软骨诱导培养3周后,行大体及组织学检测以验证再生软骨组织。最后,将载姜黄素PLCL电纺膜紧密封装BMSC再生软骨组织,并植入裸鼠皮下培养6周后,行大体观察、Micro-CT及组织学检测,观察BMSC再生软骨的骨化及稳定软骨表型情况。结果有别于白色的PLCL电纺膜,载姜黄素PLCL电纺膜呈黄色大体观,但两者具有相似的纳米纤维样结构。体外血管形成实验表明,相较于PLCL电纺膜,载姜黄素PLCL电纺膜具有显著的抗血管生成能力。体外成软骨诱导实验表明,BMSC-明胶支架呈软骨样大体观,HE染色显示软骨陷窝结构及软骨特异性细胞外基质分泌,番红O染色证实有蛋白聚糖基质产生。裸鼠体内实验表明,PLCL组出现明显的血管入侵,而载姜黄素PLCL组无肉眼可见的血管入侵。Micro-CT图像显示PLCL组出现大量骨小梁组织,而载姜黄素PLCL组仅出现极少的骨小梁结构。HE及番红-固绿染色进一步证实PLCL组具有大量典型的骨小梁结构和典型骨特异性细胞外基质,而载姜黄素PLCL组为典型的陷窝结构及软骨特异性细胞外基质。结论载姜黄素电纺膜包裹模式可以有效维持干细胞再生软骨的体内稳定性。

“双相”组织工程软骨修复兔关节骨软骨缺损

目的探讨“双相”异体骨基质明胶(bonematrixgelatin,BMG)作为组织工程软骨载体,与同体骨髓间充质干细胞(marrowmesenchymalstemcells,MSCs)结合,构建组织工程软骨修复兔关节骨软骨缺损的效果。方法4月龄新西兰兔32只,雌雄不限,体重2～3kg。1体外实验:取5只新西兰兔,处死后取髂骨和四肢骨,制备一侧松质骨,一侧皮质骨的“双相”异体BMG载体,扫描电镜观察。另取新西兰兔18只,抽取骨髓,分离MSCs并诱导成软骨分化;将诱导而来的软骨前体细胞与“双相”BMG载体复合构建组织工程软骨,分别于1、3和5周取材行Masson、PAS染色和扫描电镜观察。2体内实验:将抽取骨髓的18只及余下的9只新西兰兔制成双侧股骨内髁骨软骨缺损模型,将前期制备的组织工程软骨同体植入18只兔的右股骨内髁骨软骨缺损(A组),左侧缺损移植异体BMG(B组),其余9只双侧软骨缺损未予处理作为空白对照(C组),分别于术后1、3和6个月取材,行大体、组织学和型胶原mRNA原位杂交观察,改良Wakitani法评分,比较各组修复效果差异。结果1体外实验:“双相”BMG松质骨面孔隙大小100～800μm,细胞于其中增生,形成富含细胞的软骨层;皮质骨面孔隙大小10～40μm,细胞层状覆盖于其表面,可作为起支撑作用的软骨下骨。2体内实验:A组术后1个月即可重建关节骨软骨缺损;修复软骨在观察期内逐渐变薄,但在6个月内始终保持关节面及软骨下骨结构完整。B、C组未能修复缺损,缺损周边软骨磨损加剧。改良Wakitani评分显示A组在3个时间点的各项评分结果,除6个月软骨厚度外,其它指标均优于B、C组,且差异有统计学意义(P<0.01)。型胶原mRNA原位杂交显示,A组缺损区修复组织中细胞阳性染色率明显高于B、C组,且差异有统计学意义(P<0.01)。结论“双相”异体BMG可作为组织工程软骨载体材料,其结合自体MSCs诱导的软骨前体细胞制备的组织工程软骨,可修复兔关节软骨和软骨下骨。