可塑形脱细胞软骨基质材料的制备及性状研究

目的利用牛膝关节透明软骨进行脱细胞处理,制备新型可塑形生物材料,探讨脱细胞软骨基质作为组织工程载体材料的可行性。方法采集新鲜牛膝关节,切取关节表面透明软骨,冻干后低温粉碎为软骨微粒,胰酶、TritonX-100及低张Tris-HCl溶液联合作用进行脱细胞处理,冷冻干燥塑形,紫外线交联后制备脱细胞软骨基质材料。采用组织学、免疫组织化学、扫描电镜、孔隙率测定及生物力学检测等对材料的理化性状进行观察分析。取4只成年新西兰白兔骨髓制备BMSCs,传至第3代进行实验。观察浓度分别为100%、10%及1%的材料浸提液培养BMSCs0、24、48及72h后相对乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)释放率,以含5%FBS的DMEM培养基作为阴性对照,观察细胞毒性作用;并将浓度为1×107个/mL的BMSCs单细胞悬液与材料复合培养,观察细胞黏附情况。结果制备的脱细胞软骨基质材料呈白色多孔状结构。HE染色示材料由纤维状的软骨微粒形成网状结构,基质内无细胞成分残留;阿尔新蓝染色示微颗粒呈蓝色。材料Ⅱ型胶原免疫组织化学染色呈阳性。扫描电镜材料为多孔状海绵结构,孔径30～150μm。压汞法测定材料平均孔隙率为89.37%,平均孔径为90.8μm。力学分析示脱细胞软骨基质材料的压缩模量为(17.91±0.98)MPa,未经脱细胞处理的软骨微粒材料压缩模量为(15.12±0.77)MPa,差异无统计学意义(P>0.05);与正常牛关节软骨的(26.30±1.98)MPa比较差异均有统计学意义(P<0.05)。细胞毒性实验显示,培养0、24、48及72h,100%、10%、1%浓度材料浸提液条件培养基和阴性对照DMEM培养基相对LDH释放率差异无统计学意义(P>0.05)。细胞黏附实验显示细胞可黏附于材料上,生长状态良好。结论牛关节软骨经脱细胞处理后,制成的多孔状脱细胞软骨基质材料,既保持了软骨基质中的主要成分,又具有良好的理化性质和生物相容性,可作为组织工程研究的一种新型载体材料。