基于骨髓間充質干細胞和可降解多孔生物陶瓷材料的關節(jié)軟骨組織工程研究.pdf

1、組織工程學是一門跨學科的新領域，旨在應用工程學和生命科學的原理建造能夠用于重建、維持或提高缺損組織功能的生物性人體組織。近年來，隨著細胞支架材料的不斷發(fā)展和組織構建技術的日趨成熟，國內、外的科研人員已經成功地在動物體內培育出組織工程化人工軟骨。在美國，一種組織工程化人工軟骨產品已經通過FDA批準進入臨床。國內關節(jié)軟骨組織工程研究近年來也已經取得突破性進展，有望近年內開發(fā)出具有自主知識產權的組織工程化人工軟骨產品。 關節(jié)軟骨具有重

2、要的生理功能，但損傷后自身修復能力有限。幾十年來，科學家和外科醫(yī)生們一直致力于軟骨缺損的修復研究，但進展緩慢。由于軟骨組織具有能夠保持移植活力、吸收少等優(yōu)點，在臨床上獲得廣泛應用，但在應用過程中供體材料來源有限，需二次手術，而且自體肋軟骨移植還有遠期鈣化傾向；同種異體及異種軟骨移植物都不同程度地存在自溶現象，還會引起免疫排斥反應甚至傳播病原。基于以上這種現實情況，嘗試新的技術和手段進行軟骨缺損治療迫在眉睫。組織工程研究為修復因各種原因導

3、致的關節(jié)軟骨缺損帶來了希望。 近年來軟骨組織工程的進展并不順利，主要是因為缺乏理想的種子細胞和適宜的支架材料。在種子細胞方面，自體軟骨細胞來源有限，異體或異種軟骨細胞又往往會出現自溶和免疫排斥。骨髓間充質干細胞(bonemarrowmesenchymalstemcells，MSCs)是一類具有多向分化潛能的組織干細胞，在體外特定的誘導條件下可以分化為骨、軟骨、脂肪、肌肉、神經、肌腱、韌帶等多種組織。該細胞群來源易得，取材方便，增

4、殖能力強，可在體外大規(guī)模擴增而不丟失多分化潛能，并且異體移植時排斥反應小，因此是軟骨組織工程種子細胞的潛在來源。在支架材料方面，以往研究中多采用聚合物、膠原等材料，而這些材料均不同程度地存在生物相容性差、機械強度不足等問題。近年來法國地中海大學成功地研制了微孔結構可控的β-TCP多孔陶瓷材料，該材料不僅具有良好的生物相容性和較高的機械強度，而且能夠根據需要調節(jié)材料在體內的降解時間。這些特性表明，該材料是非常有潛力的一類組織工程細胞支架材

5、料。目前國內外以β-TCP陶瓷作為植骨材料的研究報道較多，但尚未見將其作為細胞支架材料的研究報道。 本研究探討了以β-TCP為支架材料，以MSC為種子細胞構建組織工程化生物型人工軟骨，修復大動物關節(jié)軟骨缺損的可行性，從而為關節(jié)軟骨組織工程的產業(yè)化發(fā)展開辟道路。 本研究共分兩部分。第一部分進行了軟骨組織工程種子細胞的研究。采用密度梯度離心法分離純化了人骨髓間充質干細胞，并對細胞進行了表型鑒定和生物學活性分析，在此基礎上進行

6、了向軟骨細胞的誘導分化。結果表明，采用密度為1.073g/ml的Percol密度梯度離心法可以有效分離MSC，細胞具有未分化細胞的表型，純度大于97％。組織化學染色和細胞生長曲線測定顯示，獲得的細胞具有MSC的生物學特征。體外誘導分化表明該細胞可向軟骨細胞分化。 第二部分進行了組織工程化軟骨的體外構建和體內應用研究。將軟骨細胞接種到支架材料上，進行體外培育，發(fā)現細胞可以順利爬入材料的孔洞內和孔洞間，貼附增殖并分泌細胞外基質，顯示