可视化分析关节软骨修复领域的研究热点与趋势

背景:由于关节软骨的自我修复能力非常有限,自然退变或创伤等引起的关节软骨缺损往往无法自行修复,进而引发或加重骨关节炎,甚至导致严重残疾,因此关节软骨损伤的修复治疗已成为临床上亟待解决的问题。目的:运用文献计量学方法分析归纳关节软骨修复领域的研究热点及发展趋势。方法:从Web of Science核心合集中检索2000-2023年关节软骨修复的相关文献,运用VOSviewer、Citespeace和Bibliometrix R-package进行文献计量与可视化分析。结果与结论:关节软骨修复领域年度发文量总体呈现上升趋势,美国、中国、德国是发文量前三的国家,研究机构集中于大学和医院,哈佛大学、纽约特种外科医院、上海交通大学是发文量前三的机构。《AMERICAN JOURNAL OF SPORTS MEDICINE》是出版该领域研究文献最多的期刊,《BIOMATERIALS》则是该领域被引次数最多的期刊。“Injectable hydrogels for cartilage and bone tissue engineering”是近10年间发表的被引次数最多的文献,发文量最多的作者是Madry Henning,该领域的活跃作者相互之间形成了多个结构稳定的研究团队,不同团队间的合作有待进一步加强。关节内注射、胫骨高位截骨、水凝胶、药物递送、炎症、软骨再生及支架是当前该领域研究的热点内容,3D打印技术、生物墨水、蚕丝蛋白、可注射水凝胶、外泌体等在关节软骨修复中的应用可能是该领域研究前沿。整合各种创新技术和方法以实现更有效、持久且功能性的关节软骨再生和修复,并通过开展更多高质量的临床研究以促进相关技术和方法的临床转化可能是该领域未来的研究趋势。

应用同种异体组织工程软骨修复关节软骨缺损观察

目的用胶原蛋白和人血纤维蛋白混合物为载体支架在体外进行软骨细胞三维立体培养,构建人工软骨组织,利用此人工软骨修复关节软骨缺损。方法取2周龄兔关节软骨,经消化、分离的软骨细胞体外培养。培养第3周时,进行免疫组织化学分析;利用培养3周的人工软骨对异体成兔的关节软骨损伤进行修复。结果培养物内软骨细胞均得到较好存活,形成软骨陷窝,出现同源性细胞簇,分泌软骨基质;DNA和糖胺多糖(GAG)在培养第24天时达到高峰,分别为(5.18±0.19)、(214.3±2.8)μg/块;对异体关节软骨损伤的移植修复结果良好,在12周时,移植物与周边正常组织结合紧密、齐高,移植的软骨细胞趋于柱状排列,为透明软骨组织。结论用胶原蛋白和人血纤维蛋白为载体支架体外培养软骨细胞,可构建较大的组织工程软骨,能较好地修复同种异体关节软骨缺损。

Ⅱ型胶原海绵修复兔膝关节软骨缺损的组织学观察

目的:观察Ⅱ型胶原海绵修复兔膝关节软骨缺损的组织学变化。方法:将28只成年雄性新西兰兔制作膝关节缺损模型并随机分成2组,A组在缺损局部植入Ⅱ型胶原海绵,B组不植入以作对照。手术后2、4、6、8、10、12周分别作HE、Safranin O染色及S-100蛋白检测。结果:(1)HE染色显示A组2周后即出现新生软骨细胞,12周后新生软骨组织完全填满缺损区并与周围组织整合,而B组直至术后第12周仍由纤维组织所填充;(2)S-100蛋白免疫组化检测结果显示A组新生软骨细胞具有正常兔软骨细胞的表型;(3)Safranin O染色结果显示A组新生软骨细胞具有分泌软骨基质的功能。结论:Ⅱ型胶原具有较强的诱导软骨细胞生长的能力,其诱导生长的新生软骨具有正常透明软骨的表型和功能。

甲基丙烯酰化明胶水凝胶在软骨损伤与修复中的应用研究进展

甲基丙烯酰化明胶(GelMA)水凝胶是一种新型的生物材料,近年来在软骨组织工程领域受到广泛关注。本文旨在从GelMA水凝胶的物理化学性质和制备方法、国内外学者对GelMA水凝胶在软骨组织工程方面的研究成果、GelMA水凝胶在软骨组织工程中应用存在的问题和未来的发展方向概述GelMA水凝胶在软骨损伤与修复方面的最新研究进展,并提出未来的研究应该侧重于提高GelMA水凝胶的力学性能、生物相容性和细胞亲和性,以及与其他生物材料的结合应用等方面,进一步推动其在软骨损伤与修复方面的应用。

人重组骨形态发生蛋白2及碱性成纤维细胞因子纤维蛋白复合物修复兔陈旧性关节软骨缺损:18周组织学观察

背景:纤维蛋白的天然网状结构为骨髓细胞黏附、增殖提供了良好的三维空间环境,且同时又限制了人重组骨形态发生蛋白 2和碱性成纤维细胞生长因子的快速扩散,使两者随着纤维蛋白的逐渐降解而缓慢释放,最终诱导间充质细胞向软骨转化。目的:观察人重组骨形态发生蛋白 2 和碱性成纤维细胞生长因子分别复合纤维蛋白后,修复兔陈旧性关节软骨缺损的效果。设计、时间及地点:组织形态学观察,于 2005-07/2006-02 在石河子大学医学院完成。材料:清洁级健康 8 周龄新西兰大白兔 18 只 36 膝,随机分为 3 组:人重组骨形态发生蛋白 2 组、碱性成纤维细胞生长因子组、对照组,6 只 12 膝/组。人重组骨形态发生蛋白 2,碱性成纤维细胞生长因子为英国 BioSource 产品;冻干人纤维蛋白原为上海莱士血制品有限公司产品。方法:各组兔均于双侧膝关节股骨髌股关节面制备直径 4 mm、深 3 mm 的全层软骨缺损,4 周后在原切口再次开腔,清除缺损区内的纤维组织,钻通骨髓腔,成为陈旧性关节损伤。人重组骨形态发生蛋白 2 组用注射器注入人重组骨形态发生蛋白 2+冻干人纤维蛋白原,使复合物添满缺损区;碱性成纤维细胞生长因子组同法注入碱性成纤维细胞生长因子+冻干人纤维蛋白原;对照组单纯注入等量的冻干人纤维蛋白原。主要观察指标:光镜及电镜观察骨缺损区组织修复及软骨再生情况,并进行组织学评分。结果:18 只兔(36 膝)均进入结果分析。人重组骨形态发生蛋白 2 组修复后 10,14 周,软骨缺损被白色半透明坚硬组织平滑修复,富有光泽,与正常软骨边界清楚,至 18 周时修复组织与正常软骨边界模糊,质地坚硬,表面平滑光润;碱性成纤维细胞生长因子组修复后 10,14,18 周时均有 1 膝关节缺损区未能完全修复;对照组全程均未见软骨修复。与对照组比较,人重组骨形态发生蛋白 2 组、碱性成纤维细胞生长因子组再生软骨组织学评分均明显降低(P < 0.01),且前组下降幅度优于后组(P < 0.05)。结论:人重组骨形态发生蛋白 2 纤维蛋白复合物可有效修复兔陈旧性关节软骨缺损,且短期效果优于碱性成纤维细胞生长因子纤维蛋白复合物。

3D生物打印技术在骨及软骨再生修复中的研究进展

3D生物打印是一种将活细胞、生物材料、药物、生长因子和基因逐层进行空间排列的技术。该技术在骨及软骨修复领域的应用取得了显著的进展,可以解决传统手术方法存在的问题,如创伤大、周期长、难度高、并发症多、生物活性和生物相容性不足等,潜力巨大。本文概述了3D生物打印技术如何通过使用生物可降解材料和细胞制造出具有生物活性和生物相容性的骨和软骨组织,旨在为后续研究提供理论基础。

干细胞源性外泌体促进膝关节软骨修复的相关研究进展

膝关节软骨损伤在骨科医疗领域中属于常见的关节性疾病,日常生活中膝关节软骨承担着重要的负重角色,经常面临频繁的高强度冲击与载重,导致膝关节软骨受损的情况较为普遍^([1]).由于软骨组织固有的低细胞密度、缺乏淋巴循环和血管供应,致使其在受损后的再生和自我修复能力受到了显著限制,因此,临床上修复软骨缺陷面临重大挑战^([2]).目前,现有的治疗手段主要集中于缓解疼痛、增进关节功能以及实施早期关节保护措施,针对晚期软骨退化症尚缺乏根治方法.

新型微循环观察尺在口腔颌面肿瘤切除修复重建术后组织瓣血运观察中的应用

目的:探究口腔颌面部肿瘤切除修复重建术后新型微循环观察尺的临床应用效果。方法:选取2019年06月至2021年05月我科实行口腔颌面部肿瘤切除修复重建术患者160例,采用随机数字表法分为试验组和对照组,每组80例。对照组及试验组均采用常规观察方法进行组织瓣血运观察;试验组在对照组基础上加用新型微循环观察尺进行组织瓣血运观察,对比两组患者修复重建术后血管危象观察-手术时间及抢救成功率。结果:试验组血管危象观察-手术时间少于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);试验组组织瓣抢救成功率为90.91%,高于对照组组织瓣抢救成功率50.00%,两组比较有统计学差异(P<0.05)。结论:新型微循环观察尺的临床应用有利于医护人员早期发现组织瓣血管危象,及时采取有效措施进行抢救,有效保障修复重建后组织瓣二次探查的成活,建议于临床推广使用。

硫酸软骨素应用于骨修复材料中的研究进展

硫酸软骨素是细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的重要组成部分。近年来,硫酸软骨素被证实在生物医学应用中具有潜在的功效,已被广泛应用于骨再生和骨修复治疗,尤其是在颅面修复和牙科医学领域。研究表明,硫酸软骨素衍生物及硫酸软骨素复合支架在促进成骨和生物矿化方面显示出极大的潜力。但是,由于硫酸软骨素种类繁多,应用形式广,对硫酸软骨素成骨修复机制的研究仍然存在不足。该文就硫酸软骨素的生物学特性、成骨修复作用、不同生物材料设计中的应用及未来展望进行阐述。

组织工程支架材料修复关节软骨缺损

背景:关节软骨缺损修复一直是临床上的一个难题,以往主要采用自体或异体骨软骨移植修复、软骨膜或骨膜移植等对软骨缺损组织进行修复,但由于存在来源有限、供区继发病变和免疫排斥反应等限制了其应用。近年来越来越多的研究表明,软骨组织工程修复技术对于软骨再生及修复具有重要意义。目的:探讨关节软骨缺损修复中软骨组织工程支架材料的研究进展。方法:由第一作者在CNKI、PUBMED和万方数据库以检索词"关节软骨缺损,支架材料,组织工程软骨,cartilage defect,scaffold,tissue engineered cartilage"检索1991至2015年有关组织工程支架材料修复关节软骨缺损的相关中文和英文文献,排除重复文献及不相关研究。结果与结论:(1)根据纳入和排除标准,最终纳入48篇文献进一步分析;(2)软骨组织工程有着可调控、对自身组织创伤小、对损伤软骨可进行生物性修复等突出优点,组织工程支架材料是组织工程构建的成功因素,良好的组织工程支架材料应具有生物降解性及组织相容性;(3)目前常用的支架材料包括天然高分子材料、人工合成高分子材料,如胶原、丝素蛋白、壳聚糖等天然高分子材料,聚乳酸、磷酸三钙等人工合成材料,将不同材料的优点整合,获得优良的复合支架成为目前研究的主要方向;(4)因此,制备出高生物学活性的复合支架软骨组织工程支架材料成为今后的研究重点,组织工程学技术必将在关节软骨缺损修复中发挥越来越大的作用。

应力环境下三维诱导组织工程种植细胞修复关节软骨缺损

目的 :三维立体诱导非软骨来源种植细胞修复关节软骨损伤。方法 :分离培养骨髓间充质干细胞 ,分组诱导 ,进行周期性应力刺激 ,设立对照。 2周后 ,观测大体、组织学形态、生化指标 ,筛选最佳诱导方法修复关节软骨缺损模型 ,分别于 12、 2 4周取材 ,进行组织学观察及评分 ,验证长期修复效果。结果 :与二维培养各组相反 ,立体培养各组出现明显软骨分化 ,并以凝胶微球悬浮细胞进行应力刺激培养组效果最佳。术后动物肢体功能优良 ,12周后软骨缺损被完整修复 ,表面光滑 ,质地坚硬 ,为透明软骨结构 ,与周围软骨结合紧密 ;2 4周后仍然保持透明软骨结构 ,组织学评分无变化。对照各组软骨缺损均未被修复。结论 :立体软骨诱导优于平面诱导 ,应力环境提高诱导质量 ,获得的种植细胞可取得稳定的长期修复效果。

组织工程软骨修复兔关节软骨缺损的初步研究

目的 探讨运用组织工程软骨植入修复兔胫骨平台外侧髁全关节软骨浅层缺损的可行性。 方法 取 2周龄乳兔软骨细胞体外培养传代至第 3代后 ,与人胎盘 型胶原蛋白海绵复合后植入成年兔的胫骨体平台外侧髁浅层完全软骨缺损区 ,并设立空白对照组 ,分别于术后 4、12和 2 4周取材 ,观察修复效果。 结果 实验组术后 4周缺损表面未见明显的新生软骨形成 ;12周 ,缺损表面有少量的新生软骨形成 ,组织学切片上可见软骨细胞呈边缘不规则的 ,小蜂窝状结构 ,软骨细胞周围有软骨陷窝形成 ;2 4周 ,缺损表面的新生软骨较 4、12周的新生软骨明显 ,表面光滑 ,且与周围组织结合紧密 ,但仍存在部分缺损尚未修复。组织学切片上可见软骨陷窝形成 ,并分泌甲苯胺蓝异染的软骨基质。而对照组则均未见明显的修复。 结论 制成的组织工程软骨对兔胫骨平台软骨浅层完全缺损有修复作用 ,但不能完全修复缺损。

自体、异体骨软骨移植及组织工程材料修复的关节软骨损伤

背景:关节软骨损伤的修复已成为近年来医学基础研究的一个重要领域。由于关节软骨损伤后不易修复,决定了关节软骨损伤的修复是热点中的难点。目的:概述能够对关节软骨损伤进行修复和功能重建的生物材料,为选择理想的组织工程支架材料提供一种理论上的选择。方法:由第一作者通过计算机检索1989到2014年Pub Med数据库和中国知网数据库。英文检索词为"articular cartilage injury,bone graft,tissue engineering scaffold materials",中文检索词为"关节软骨损伤、骨移植、组织工程支架材料"。检索近年来关于关节软骨的结构和功能、不同关节软骨损伤修复材料的选择及修复过程中影响因素等方面的相关文献,针对目前软骨损伤修复材料的应用作一个较系统的回顾及总结,分别对软骨修复材料各自优缺点进行综合评述,从材料学的视角介绍了几种软骨修复材料在软骨组织工程支架中的应用情况,在此基础上对临床软骨损伤修复提供一种理论上的选择。结果与结论:常用的软骨修复材料包括自体、异体骨软骨移植材料,胶原、透明质酸钠和壳聚糖等天然高分子材料。自体、异体骨软骨移植的修复方法只能暂时的缓解疼痛,修复组织容易发生退变,都不能成功修复损伤软骨,与这些已经投入临床的技术相比,尚处在实验研究阶段的组织工程学技术的临床研究仍在不断进行,在众多关节软骨修复材料中,无论是自体移植材料还是组织工程支架材料其生物力学性能各有不同,且目前还无法再造与天然生成的软骨具有相同力学性能的软骨组织。

关节软骨组织工程修复的支架材料

组织工程技术是新的关节软骨缺损的修复方法,受到广泛的关注,其不同于单纯细胞移植的一个特征就是其应用了支架技术。组织工程的支架材料有着特殊的要求,前人的研究已取得一定的成果,但组织工程从实验室研究阶段到临床上的广泛应用尚需进一步的完善和改进。

T-2毒素致雏鸡关节软骨损伤的组织化学观察

目的用组织化学方法观察T-2毒素致雏鸡关节软骨损害的早期改变,以便在分子水平上寻找生物标志,为今后研制或筛选骨关节炎特异性治疗药物奠定理论基础。方法 30只AA雏鸡被分为3组,经口滴入T-2毒素,剂量分别为0、100、600μg／kg体质量,5周后将雏鸡处死,取左侧膝关节,4％多聚甲醛溶液固定,用组织化学方法观察T-2毒素致雏鸡关节软骨损害的早期改变。结果 T-2毒素组出现了骨软骨病的病理改变:增殖层软骨细胞大量增生、拥挤,细胞变形、变小,细胞柱排列紊乱,骺板软骨形成一大软骨块向干骺端嵌入,在增殖层和过渡层之间出现大面积的软骨细胞坏死;且增殖层软骨细胞Alcian blue和VG染色减弱或消失。结论 T-2毒素可使雏鸡关节软骨出现类关节炎改变;而且用组织化学方法检测胶原和蛋白聚糖(PG)含量,可作为骨关节病病理过程坏变或好转的生物标志。

组织工程技术修复关节软骨的理论研究与进展

由于关节软骨修复再生能力较差,传统的治疗方法总体疗效欠佳。组织工程技术为修复关节软骨缺损提供了一个新的治疗途径。扩大种子细胞来源,促使种子细胞大量扩增的同时维持细胞特性及表型稳定,严格控制定向分化,多种支架材料复合,多种生长因子联合作用以及由基因转导技术维持生长因子表达等是目前研究热点。文章通过对关节软骨组织工程学种子细胞、支架材料、生长因子等方面的研究进展进行综述,指出目前种子细胞、支架材料、生长因子的优缺点和下一步研究方向。

组织工程技术修复同种异体兔关节软骨缺损实验研究

目的 :探讨关节软骨缺损治疗的新途径。方法 :把几丁糖作为软骨细胞培养的支架 ,将几丁糖与软骨细胞一起体外培养 ,然后移植修复同种异体兔的膝关节软骨缺损 ,并对关节软骨的修复过程进行术后 16周大体、组织学、电镜观察及修复组织厚度测定。结果 :几丁糖无纺网在术后 2周开始降解吸收 ,术后 10～ 12周完全吸收 ;术后第 16周在实验侧关节软骨缺损处可见成熟的透明软骨 ,软骨缺损得到完全修复。结论 :几丁糖的生物学特性符合组织工程中对细胞培养支架的要求 ;几丁糖负载软骨细胞移植修复同种异体兔膝关节软骨缺损 ,兔膝关节全层软骨缺损得到成功修复 ,为临床上关节软骨缺损的治疗提供了可能的途径。

个体化组织工程骨修复小儿长骨缺损的影像学观察

目的观察自主构建的个体化组织工程骨修复小儿长骨缺损的疗效。方法通过抽取患儿少量骨髓,分离其中的间充质干细胞并在体外进行扩增培养,诱导分化后与脱钙骨基质(DBM)相复合,构建个体化的组织工程骨并应用于临床治疗,通过临床随访其CR以及CT结果评价其疗效。结果15例长骨缺损患儿参与临床试用,随访时间为1年以上,随访资料显示成骨速度快,骨改建良好,且术后随访CR及CT均未发现复发。结论个体化组织工程骨可成功修复小儿长骨缺损。

原位组织工程技术修复骨与软骨损伤:应用及存在的问题

背景:原位组织工程技术较传统的组织工程技术有明显的优势,在促进组织再生和骨、软骨修复方面具有较好的效果。目的:综述原位组织工程技术在骨与软骨修复中的应用及存在的问题。方法:应用计算机检索CNKI数据库、PubMed数据库及Elsevier数据库中发表的相关文献,中文检索词为"原位组织工程技术,骨,软骨,骨缺损,软骨修复,组织工程",英文检索词为"in situ tissue engineering,bone,cartilage,bonedefects,cartilagerepair,tissueengineering",选择2000年1月至2018年11月收录的原位组织工程技术在骨和软骨损伤修复中应用的相关文章,包括综述、基础及临床研究。结果与结论:原位组织工程技术是在传统组织工程技术基础上发展起来的一种用于再生和修复的技术,应用于骨损伤修复取得了良好的成绩,其不依赖外源种子细胞,通过各种新型支架材料并利用其自身特有的结构和理化性质,募集受损部位周边的干细胞迁徙到损伤部位,完成骨损伤的原位修复。原位组织工程技术为软骨损伤修复提供了新的思路和方向,在软骨损伤修复中具有全新应用价值,其主要是利用植入的支架材料来诱导局部微环境,诱导周边细胞迁移到病损部位而发挥修复作用。