一種新型在體組織工程室的建立及其微環(huán)境分析和應(yīng)用研究.pdf

1、組織工程是過去十多年組織修復(fù)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注,并投入大量人力物力開展研究的課題,已經(jīng)取得了長足的進步,并已在實驗室成功培養(yǎng)出了骨、軟骨、肌腱、皮膚等多種組織或器官。但是,隨著研究的深入,多數(shù)研究者發(fā)現(xiàn),培養(yǎng)皿中培養(yǎng)出的組織和器官無論從外觀、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)性質(zhì)均無法達到臨床應(yīng)用要求,與正常組織仍然有很大的差別,而現(xiàn)在常用的裸鼠皮下培養(yǎng)過渡的方法雖然可以獲得更好的生物力學(xué)效果,但裸鼠細胞的混入和血管侵犯,會導(dǎo)致組織工程產(chǎn)品的繼發(fā)性損傷

2、或變形,這成為組織工程組織向臨床過渡的瓶頸問題。通過文獻復(fù)習(xí)我們發(fā)現(xiàn),組織工程室可為組織工程產(chǎn)品的體內(nèi)過渡提供理想的場所,而試驗動物皮下腔隙內(nèi)的滲液可支持細胞的生長和存活。同時我們在預(yù)實驗中已初步證明我們自行設(shè)計的在體組織工程室可構(gòu)造出有軟骨結(jié)構(gòu)的組織工程軟骨。因此,在實驗動物體內(nèi)構(gòu)造一個相對封閉的獨立的,并且能夠模擬裸鼠皮下的空間環(huán)境有望能為組織工程產(chǎn)品進一步成熟提供一個新思路。本課題擬用一種新型的在體組織工程室來解決此問題,通過完善

3、此模型的穩(wěn)定性并研究組織工程室內(nèi)的微環(huán)境,摸索此模型的具體使用條件,為組織工程產(chǎn)品的最終臨床應(yīng)用提供理想的過渡環(huán)境。
　　本課題的模型是采用我們自行設(shè)計的多孔硅膠球組織工程室。根據(jù)實驗需要,我們用醫(yī)用硅膠設(shè)計不同外徑、孔徑、打孔率等不同規(guī)格的組織工程室模型,按外徑的不同分別將其埋置于大鼠和兔皮下。隨著時間的推移,組織滲液會漸漸充滿硅膠球,通過對硅膠球內(nèi)滲液產(chǎn)生速度的分析,我們發(fā)現(xiàn)不同規(guī)格的組織工程室產(chǎn)生滲液的速度有所不同,孔徑大,

4、打孔率高的組織工程室內(nèi)滲液產(chǎn)生較快,但是無論何種規(guī)格的組織工程室,其內(nèi)部最終均會被滲液所充滿。為了驗證組織工程室內(nèi)的微環(huán)境是否滿足種子細胞的成活和增殖,我們用組織工程室內(nèi)滲液對不同來源的細胞進行體內(nèi)/外培養(yǎng),結(jié)果顯示組織工程室內(nèi)的滲液微環(huán)境可滿足組織工程產(chǎn)品過渡的需要。同時,利用生化分析儀和ELISA法,測定組織工程室內(nèi)滲液的主要成分,我們發(fā)現(xiàn)滲液中的主要營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子,如TP、ALB、GLU、K+、Na+、Cl-、VEGF、bFG

5、F、TGF-β、IGF-1和PDGF-BB等含量穩(wěn)定且均高于普通培養(yǎng)基(P<0.01),可為種子細胞-支架復(fù)合物提供一個良好的生長增殖空間,為進一步的研究打下了基礎(chǔ)。
　　組織工程軟骨是最有希望應(yīng)用于臨床的組織工程產(chǎn)品之一,為了驗證組織工程室的可行性,我們進行了應(yīng)用多孔硅膠球組織工程室模型構(gòu)建組織工程軟骨的研究。首先我們分離了兔耳軟骨細胞作為實驗用種子細胞,用PLGA和Matrigel作為支架材料在體外構(gòu)建組織工程軟骨的細胞-支架

6、復(fù)合物,結(jié)果顯示種子細胞和支架材料在體外的相容性良好。將構(gòu)建好的細胞-支架復(fù)合物體外培養(yǎng)4周后,除一部分繼續(xù)體外培養(yǎng)外,將剩余復(fù)合物置入組織工程室內(nèi)進行體內(nèi)培養(yǎng),繼續(xù)培養(yǎng)12周后取材分析。通過大體觀察和組織病理學(xué)分析我們發(fā)現(xiàn),兩種支架材料無論通過體外還是體內(nèi)+體外的培養(yǎng)模式,均可形成具有軟骨組織結(jié)構(gòu)的組織工程產(chǎn)品,但以Matrigel作為支架材料所構(gòu)建的產(chǎn)品質(zhì)軟,生物力學(xué)指標(biāo)無法達標(biāo);而以PLGA為支架材料可以構(gòu)建出有良好外觀和生物力學(xué)