丝素蛋白支架用于兔膝关节骨软骨缺损修复的效应研究

摘要

背景：
　　 关节软骨是一种特殊的结缔组织，无血管、淋巴管和神经，且有代谢率低的生理特性，特殊的解剖结构决定了其自我修复能力非常有限，因此，关节软骨损伤修复一直是骨科研究的热点问题。关节软骨损伤分为三种类型：部分软骨损伤，全层软骨损伤和骨软骨损伤。传统的治疗方法如保守治疗、关节镜下修复治疗、组织移植治疗等，尽管取得一定的疗效，但均只能暂时缓解疼痛等症状，修复部位的软骨最终会退化坏死。软骨组织工程的进一步发展为软骨损伤修复提供了新的选择。本研究以不同高度的丝素蛋白支架进行软骨组织工程关节骨软骨缺损修复，比较不同高度支架组间的修复效应。本研究分为三个部分：(1)构建丝素蛋白支架；(2)丝素蛋白支架的生物学检测；(3)不同高度丝素蛋白支架体内原位修复骨软骨缺损。研究将为丝素蛋白支架的软骨组织工程的临床化应用提供重要的理论依据。
　　 第一部分,构建丝素蛋白支架
　　 目的：本部分研究的主要目的是构建丝素蛋白支架，为后续研究提供基础。
　　 方法：优质天然桑蚕蚕丝经脱胶、溶解、透析等步骤获得丝素蛋白溶液，丝素蛋白溶液经氯化钠颗粒成孔及交联作用，在模具内成型而获得多孔丝素蛋白支架。扫描电镜法观察材料的孔径，干湿重质量差法测得支架的孔隙率。
　　 结果：本部分研究制作了两种高度的蚕丝丝素蛋白支架，大小规格为：直径4mm，高度4mm或者2mm。用于体外检测的支架的大小规格为：直径15mm，高度2mm。扫描电镜检测丝素蛋白支架的孔径为100-300um，干湿重质量差法测得其孔隙率为88％。
　　 结论：丝素蛋白支架符合体外生物学检测和体内原位骨软骨修复的需求。
　　 第二部分,丝素蛋白支架的生物学检测
　　 目的：本部分研究主要在体外检测丝素蛋白支架的软骨细胞粘附性能和表型维持情况。
　　 方法：人胎儿软骨细胞经分离、培养和CFDA染色后，种植在丝素蛋白支架上培养，用倒置荧光显微镜检测细胞在支架上的粘附，半定量PCR法检测支架上的软骨细胞特异基因的表达。
　　 结果：荧光显示细胞在丝素蛋白支架上有良好的粘附，半定量PCR显示丝素蛋白支架能维持软骨相关基因的表达。
　　 结论：丝素蛋白支架对细胞具有良好的粘附性并且具有维持软骨细胞表型的功能。
　　 第三部分,不同高度丝素蛋白支架体内原位修复兔膝关节骨软骨缺损
　　 目的：本部分研究主要探索不同高度丝素蛋白支架原位修复骨软骨缺损的效应。
　　 方法：11只新西兰兔分为2个组，分别为高支架组(LONG，材料平关节面)、低支架组(SHORT，材料低于软骨下骨板)。在双侧膝关节股骨滑车处制造骨软骨缺损(深度3.5-4.0mm，直径4.0mm)。高、低支架组分别植入左右膝缺损处。分别于术后6周和12周麻醉处死动物，进行大体观察、组织学切片及力学测试。
　　 结果：经过结构和功能的综合观察评估，低支架组的修复效果优于高支架组。低支架所修复的关节面更平整，软骨下骨板生长更厚实且力学性能更优越。
　　 结论：低于软骨下骨板的丝素蛋白支架能较好促进关节骨软骨缺损的修复，一定程度上提示着骨软骨支架新的应用方式。