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

1、組織工程學(xué)是一門(mén)跨學(xué)科的新領(lǐng)域，旨在應(yīng)用工程學(xué)和生命科學(xué)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(lái)，隨著細(xì)胞支架材料的不斷發(fā)展和組織構(gòu)建技術(shù)的日趨成熟，國(guó)內(nèi)、外的科研人員已經(jīng)成功地在動(dòng)物體內(nèi)培育出組織工程化人工軟骨。在美國(guó)，一種組織工程化人工軟骨產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)FDA批準(zhǔn)進(jìn)入臨床。國(guó)內(nèi)關(guān)節(jié)軟骨組織工程研究近年來(lái)也已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，有望近年內(nèi)開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的組織工程化人工軟骨產(chǎn)品。 關(guān)節(jié)軟骨具有重

2、要的生理功能，但損傷后自身修復(fù)能力有限。幾十年來(lái)，科學(xué)家和外科醫(yī)生們一直致力于軟骨缺損的修復(fù)研究，但進(jìn)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(diǎn)，在臨床上獲得廣泛應(yīng)用，但在應(yīng)用過(guò)程中供體材料來(lái)源有限，需二次手術(shù)，而且自體肋軟骨移植還有遠(yuǎn)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(xiàn)象，還會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)甚至傳播病原。基于以上這種現(xiàn)實(shí)情況，嘗試新的技術(shù)和手段進(jìn)行軟骨缺損治療迫在眉睫。組織工程研究為修復(fù)因各種原因?qū)?/p>

3、致的關(guān)節(jié)軟骨缺損帶來(lái)了希望。 近年來(lái)軟骨組織工程的進(jìn)展并不順利，主要是因?yàn)槿狈硐氲姆N子細(xì)胞和適宜的支架材料。在種子細(xì)胞方面，自體軟骨細(xì)胞來(lái)源有限，異體或異種軟骨細(xì)胞又往往會(huì)出現(xiàn)自溶和免疫排斥。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bonemarrowmesenchymalstemcells，MSCs)是一類(lèi)具有多向分化潛能的組織干細(xì)胞，在體外特定的誘導(dǎo)條件下可以分化為骨、軟骨、脂肪、肌肉、神經(jīng)、肌腱、韌帶等多種組織。該細(xì)胞群來(lái)源易得，取材方便，增

4、殖能力強(qiáng)，可在體外大規(guī)模擴(kuò)增而不丟失多分化潛能，并且異體移植時(shí)排斥反應(yīng)小，因此是軟骨組織工程種子細(xì)胞的潛在來(lái)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(jī)械強(qiáng)度不足等問(wèn)題。近年來(lái)法國(guó)地中海大學(xué)成功地研制了微孔結(jié)構(gòu)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(jī)械強(qiáng)度，而且能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)材料在體內(nèi)的降解時(shí)間。這些特性表明，該材料是非常有潛力的一類(lèi)組織工程細(xì)胞支架材

5、料。目前國(guó)內(nèi)外以β-TCP陶瓷作為植骨材料的研究報(bào)道較多，但尚未見(jiàn)將其作為細(xì)胞支架材料的研究報(bào)道。 本研究探討了以β-TCP為支架材料，以MSC為種子細(xì)胞構(gòu)建組織工程化生物型人工軟骨，修復(fù)大動(dòng)物關(guān)節(jié)軟骨缺損的可行性，從而為關(guān)節(jié)軟骨組織工程的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展開(kāi)辟道路。 本研究共分兩部分。第一部分進(jìn)行了軟骨組織工程種子細(xì)胞的研究。采用密度梯度離心法分離純化了人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行了表型鑒定和生物學(xué)活性分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行

6、了向軟骨細(xì)胞的誘導(dǎo)分化。結(jié)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(xì)胞具有未分化細(xì)胞的表型，純度大于97％。組織化學(xué)染色和細(xì)胞生長(zhǎng)曲線測(cè)定顯示，獲得的細(xì)胞具有MSC的生物學(xué)特征。體外誘導(dǎo)分化表明該細(xì)胞可向軟骨細(xì)胞分化。 第二部分進(jìn)行了組織工程化軟骨的體外構(gòu)建和體內(nèi)應(yīng)用研究。將軟骨細(xì)胞接種到支架材料上，進(jìn)行體外培育，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞可以順利爬入材料的孔洞內(nèi)和孔洞間，貼附增殖并分泌細(xì)胞外基質(zhì)，顯示