骺板细胞外基质源性组织工程软骨修复幼兔骺板损伤的实验研究

摘要

因外伤、感染、肿瘤等原因造成的骺板损伤是儿童特有的常见疾病。骺板损伤后出现骨桥组织,可导致患儿肢体短缩或/及成角畸形。目前,临床上主要采用切除骨桥,填充脂肪、肌肉、骨水泥或骨蜡等方法治疗骺板损伤。随着组织工程技术的飞速发展,组织工程化骺板软骨广泛应用于骺板损伤的实验研究,并取得了一定的实验效果。组织工程骺板包括三个要素:种子细胞、支架材料和细胞因子。支架材料在组织工程骺板软骨中为种子细胞提供生长的微环境,有利于种子细胞粘附、增殖及发挥生物学功能。良好的组织工程支架材料应与骺板细胞外基质具有相同的组织来源、并能模仿天然骺板软骨的柱状组织结构。因此,本研究以天然骺板细胞外基质为材料制备具有柱状结构的组织工程骺板支架材料,复合自体BMSCs移植修复幼兔胫骨近端骺板损伤模型,以达到减少肢体畸形、修复骺板损伤的实验目的。
　　目的:分离提取天然骺板细胞外基质微丝,制备在生化成份及组织结构上模拟天然骺板软骨的组织工程骺板支架材料,并对其理化性质及生物相容性进行检测;探讨复合自体BMSCs的支架材料移植修复骺板缺损的实验效果,观察其能否防止骨桥组织及减少肢体畸形,以达到修复骺板损伤的目的。
　　方法:(1)提取天然股骨远端和胫骨近端的骺板组织并进行超湿法碎粉;利用差速离心和有机溶剂分离的实验方法去除粉碎后的骺板细胞碎片获得细胞外基质微丝浆料;利用定向结晶、冷冻干燥及物理/化学交联方法获得骺板细胞外基质源性柱状支架模拟天然骺板软骨的组织结构,并对支架材料的理化性质进行综合分析。(2)采用淋巴细胞分离液方法提取幼兔BMSCs,并将其接种到支架中进行体外及体内培养,观察细胞的生长增殖情况及支架材料生物相容性和降解性。(3)选用6周龄新西兰白兔构建胫骨近端内侧骺板损伤模型,随机分为3组,分别植入复合自体BMSCs的支架材料、空白支架,设置空白对照组。术后第4、8、16周各组分别取材,影像学检测胫骨短缩及成角畸形情况,并且组织学观察骺板缺损部分的修复情况。
　　结果:(1)骺板细胞外基质微丝中含有大量糖胺聚糖及Ⅱ型胶原等细胞外基质的有效成份;利用定向结晶、冷冻干燥技术及物理/化学交联方法制备的组织工程骺板生物仿生柱状支架,呈柱状排列的孔状结构,具有良好的孔径、孔隙率及吸水性,满足组织工程骺板支架的实验要求。
　　(2)BMSCs按照柱状结构分布支架中、生长增殖并分泌细胞外基质,表明细胞外基质源性柱状支架具有良好的生物相容性;体内实验显示细胞外基质源性柱状支架具有良好的可降解性、无细胞毒性,为修复骺板损伤的奠定了实验基础。
　　(3)复合自体BMSCs组织工程柱状支架植入幼兔胫骨近端内侧骺板损伤模型,形成典型柱状结构的新生骺板细胞以及软骨陷窝结构;柱状排列的骺板组织呈现分层结构,新生的肥大区细胞向远端逐渐进行终末期分化,同时伴有血管浸润,说明新生的骺板组织具有逐渐成熟分化、促进肢体生长的生物学功能;X线片显示实验组肢体出现轻度短缩及成角畸形,其程度均小于其余组别(P<0.01)。单纯支架组可见明显骨小梁结构以及残留的支架组织,周围未见炎症细胞;空白组缺损区域可见结缔组织和血管,缺损空腔塌陷形成骨桥。
　　结论:本实验结果显示天然骺板细胞外基质源性生物仿生柱状支架复合自体BMSCs植入幼兔胫骨近端骺板损伤模型中,形成典型柱状结构骺板细胞,同时具备逐渐向成熟骺板细胞方向分化的生物学功能;有效地减少肢体短缩及成角畸形程度,达到了防止骨桥形成、修复骺板损伤的实验目的。

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前 言

参考文献

实验一 骺板细胞外基质源性生物仿生柱状支架的制备及性能评估

材料和方法

实 验 结 果

讨 论

结 论

实验二 骺板细胞外基质源性生物仿生柱状支架的生物相容性研究

材料和方法

实 验 结 果

讨 论

结 论

实验三 骺板细胞外基质源性生物仿生柱状支架复合自体BMSCs移植修复幼兔骺板缺损的实验研究

材料和方法

实 验 结 果

讨 论

结 论

参 考 文 献

组织工程骺板软骨治疗骺板损伤的研究进展

附图：

攻读学位期间发表文章

致 谢