纳米晶羟基磷灰石与兔骨髓间充质干细胞复合培养回植体内的成骨性能(英文)

摘要

背景:骨髓间充质干细胞具有自我更新及多向分化的能力,经诱导后能够向成骨细胞分化,与基质材料结合可以具备形态功能良好的骨缺损修复效应。目的:观察骨髓间充质干细胞与基质材料复合后同体移植修复节段性骨缺损的成骨性能。设计:开放性实验。单位:无锡市第三人民医院细胞实验室。材料:实验于2004-05/2005-03在无锡市第三人民医院细胞实验室完成。选取清洁级6月龄新西兰兔18只,随机数字表法分为细胞支架复合组、单纯支架组、空白对照组,6只/组。支架材料由清华大学材料系生物组提供纳米晶羟基磷灰石胶原材料,具备天然骨微结构特征(组成:羟基磷灰石约57%,胶原约30%,聚乳酸约13%)。方法:①分离培养兔骨髓间充质干细胞,取生长良好的第2代细胞应用EPICS-ALTRA流式细胞仪检测细胞表面抗原表达。②支架材料按实验需求切割成6mm×6mm×4mm大小,60Co辐照灭菌,使用前DMEM-LG浸润。收集培养两三代的细胞,调整浓度为109L-1,与纳米晶羟基磷灰石胶原材料于体外联合培养。③各组均建立兔桡骨节段性缺损模型。细胞支架复合组将已备好的复合物采用同体移植的原则嵌入骨缺损中,单纯支架组将空白支架材料嵌入骨缺损中,空白对照组不植入任何材料。各组动物均不作内外固定,严密缝合软组织、皮肤。④扫描电镜下观察各组材料表面结构及细胞附着情况。⑤各组分别于术后4,8,16周行大体观察、组织学分析及X光摄片,了解成骨情况。主要观察指标:①骨髓间充质干细胞分离培养及鉴定情况。②各组扫描电镜观察结果。③术后各组放射学检测结果。④术后各组大体形态观察结果。⑤术后各组组织学检测结果。结果:实验选取清洁级新西兰兔18只,全部进入结果分析。①原代培养4h后可见有贴壁细胞,静置培养48h后贴壁细胞呈克隆样生长,细胞多为不规则鳞片状,胞体大,核居中。流式细胞仪检测可见CD29,CD44,CD105呈阳性,3种阳性细胞比率分别为97.4%,98.1%,86.2%。②单纯支架组表面不规则,孔隙较多。细胞支架复合组材料表面及孔隙内均有细胞附着。③术后4,8,16周各时间点细胞支架复合组X线片吸光度均高于单纯支架组、空白对照组,且16周时细胞支架复合组可见骨性愈合。④术后16周细胞支架复合组骨痂已能环包植入物,单纯支架组植入物中段仍有部分未被骨组织覆盖,空白对照组没有成型骨痂形成。⑤细胞支架复合组术后各时间点的成骨能力均强于单纯支架组,且16周时有骨小梁形成,成骨细胞排列有序。单纯支架组骨组织大多集中于材料表面,材料吸收少。空白对照组缺损近端有少许新生骨样组织形成,中段则未见。结论:兔骨髓间充质干细胞在体外可以大量增殖,与纳米晶羟基磷灰石胶原材料复合培养具有很强的成骨作用,是一种较好的组织工程种子细胞。