一体化快速成形骨—软骨复合物修复兔关节骨—软骨缺损的实验研究

摘要

随着现代社会的发展，由于交通意外伤害、重度感染破坏及恶性肿瘤侵蚀等原因引发的关节骨-软骨复合损伤日益增多，病情越发复杂，治疗也更加困难，传统的修复方法难以获得满意疗效，因而利用组织工程技术修复软骨及软骨下骨缺损成为了目前研究的热点。早期组织工程方法修复关节骨-软骨联合缺损，多是将软骨和骨分开制备、分别诱导分化，再将软骨与骨部分在植入体内前通过显微缝合或纤维蛋白粘接的方法连接起来。但这些方法仅仅利用单纯的物理或化学方法连接骨-软骨两部分，其设计中存着在骨-软骨界面结合力弱、连接不稳定的固有缺陷，植入体内后两部分有可能由于环境变化或外力作用而发生轻微的位移而引发断裂、分离，最终导致组织修复不良。为了克服这一缺陷，本实验采用一体化快速成形PLGA/PLGA-TCP骨-软骨复合支架设计，省略了上述缝合或粘接的步骤，使软骨部分与骨部分具有更加牢固、稳定的连接，并经Ⅰ型胶原杂化改性，负载高密度的BMSCs在体外构建组织工程一体化骨-软骨复合物，经适当培养后植入兔膝关节骨-软骨复合缺损内，探讨其修复骨-软骨复合缺损的可行性。
　　实验一：一体化快速成形骨-软骨复合支架制备及其胶原改性研究
　　目的：探讨利用RP技术制备一体化PLGA/PLGA-TCP骨-软骨复合支架的新型工艺路线及支架胶原杂化方法。方法：利用RP技术与相分离原理相结合的复合喷射低温制造（MSLM）新工艺制备一体化PLGA/PLGA-TCP骨-软骨复合支架，并经Ⅰ型胶原杂化修饰，通过测定材料亲水率考察支架胶原改性前后亲水性改变，扫描电镜（SEM）观察支架材料的微观结构。结果：胶原改性支架材料的亲水率高于原始支架材料，差异有统计学意义（P＜0.05）；SEM观察支架材料可见相互贯通的圆滑大孔结构排列规则，并可见相互贯通的微孔结构（10～500μm），骨及软骨两部分界面连接良好。结论：利用RP技术制备的一体化PLGA/PLGA-TCP骨-软骨复合支架具有适合种子细胞生长代谢的孔径及孔隙率，并且具有良好的骨-软骨连接界面，符合骨-软骨组织修复对支架结构的要求。
　　实验二：胶原改性一体化快速成形骨-软骨复合支架生物相容性研究
　　目的：探讨经Ⅰ型胶原修饰的一体化PLGA/PLGA-TCP复合支架的生物相容性，为进一步的体内实验提供研究基础。方法：以经Ⅰ型胶原修饰改性的PLGA/PLGA-TCP支架作为实验组，未经胶原修饰的原始支架作为对照组，BMSCs接种两组支架，分别测定细胞黏附率、细胞增殖率，扫描电镜(SEM)观察细胞黏附形态，以检验支架材料的细胞相容性。结果：实验组细胞黏附率在接种4、8和12h明显优于对照组(P<0.05)，实验组在培养2、4、6和8天的细胞增殖率也明显高于对照组(P<0.05)，扫描电镜可见骨髓基质细胞在实验组支架上的增殖数量多于对照组。结论：Ⅰ型胶原改性的PLGA/PLGA-TCP支架具有良好的细胞生物相容性，可作为骨-软骨复合组织工程支架应用于软骨缺损的修复研究。
　　实验三：一体化快速成形骨-软骨复合物修复兔关节骨-软骨复合缺损的研究
　　目的：制备胶原杂化一体化PLGA/PLGA-TCP骨-软骨复合支架并复合自体BMSCs修复兔膝关节骨-软骨复合缺损。方法：制备胶原杂化PLGA/PLGA-TCP支架，获取自体骨髓基质干细胞，体外培养、扩增后接种到胶原杂化PLGA/PLGA-TCP支架上，体外继续培养7d后植入兔左膝关节骨-软骨复合缺损作为实验组，右侧植入未复合细胞的支架作为单纯支架组，并将另外12个膝关节缺损不做处理作为空白对照组，术后12w及24w取材行大体及组织学观察。结果：12w时实验组软骨缺损内充填以透明软骨样组织，表面较平整；单纯支架组软骨缺损内大部分充填以纤维样组织，骨部分支架材料残留，表面不平整、凹陷明显；空白组缺损内仅有少量纤维组织形成。24w时实验组骨-软骨复合缺损内充填以软骨样组织，软骨下骨及潮线基本恢复；单纯支架组软骨缺损内以纤维样组织充填为主，可见少量软骨细胞团；空白组缺损内仅有少量纤维组织形成。结论：由胶原改性一体化快速成形PLGA/PLGA-TCP支架复载高密度自体BMSCs构建的一体化骨-软骨复合物能够有效的修复兔关节骨-软骨复合缺损。

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前言

文 献 回 顾

1 关节骨-软骨复合损伤治疗方法

2 骨-软骨组织工程基本要素

3 组织工程骨-软骨复合物构建

正文

实验一 一体化快速成形骨-软骨复合支架制备及其胶原改性研究

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验二 胶原改性一体化快速成形骨-软骨复合支架生物相容性研究

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验三 一体化快速成形骨-软骨复合物修复兔关节骨-软骨缺损的研究

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢