骨髓间充质干细胞膜片复合3D打印马鹿角粉/丝素蛋白/聚乙烯醇支架的体内成骨

摘要

背景:马鹿角粉是一种生物相容性及机械性能良好的组织工程骨材料。采用细胞膜片技术、3D打印技术构建组织工程骨,可实现极限骨缺损的个性化治疗。目的:探讨骨髓间充质干细胞膜片复合3D打印马鹿角粉/丝素蛋白/聚乙烯醇骨支架修复羊下颌骨极限缺损的能力及成骨效果。方法:全骨髓法培养羊骨髓间充质干细胞,采用细胞膜片技术及3D打印技术构建骨髓间充质干细胞膜片复合3D打印马鹿角粉/丝素蛋白/聚乙烯醇支架的组织工程骨。取12只新疆阿勒泰大尾羊,随机分为术后1,2,3个月组,每组4只,于双侧下颌骨制备20 mm×3 mm×5 mm骨缺损,每组2只羊一侧植入细胞膜片复合3D打印鹿角粉/丝素蛋白/聚乙烯醇支架,另一侧植入细胞膜片复合明胶海绵,每组另外2只羊,一侧植入细胞膜片复合纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚乙烯醇支架,另一侧植入细胞膜片复合明胶海绵。植入1,2,3个月末处死实验动物,取下颌骨标本进行大体观察、锥形束CT、组织学观察及RT-PCR检测相关成骨指标。结果与结论:①锥形束CT观察:第1,2个月末,细胞膜片复合马鹿角粉/丝素蛋白/聚乙烯醇组骨缺损区呈稀薄云雾状,支架吸收较多,细胞膜片复合纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚乙烯醇组吸收相对较少;第3个月末,细胞膜片复合马鹿角粉/丝素蛋白/聚乙烯醇组有大量的新骨形成,密度接近周围骨质,但细胞膜片复合纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚乙烯醇组骨缺损区未长满,骨密度较低。细胞膜片复合明胶海绵组3个月内变化均不明显,均没有新骨生成;②组织学观察:第3个月末,与其他两组相比,细胞膜片复合马鹿角粉/丝素蛋白/聚乙烯醇组支架材料吸收较多,可见骨小梁排列规则及成熟板状骨,细胞膜片复合纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚乙烯醇组也有少量新骨形成,细胞膜片复合明胶海绵组3个月内变化均不明显;③RT-PCR检测:细胞膜片复合马鹿角粉/丝素蛋白/聚乙烯醇组骨桥蛋白、骨钙蛋白、Ⅰ型胶原的mRNA表达水平均高于其他两组,在第3个月时成骨基因的表达量达到最高;④结果表明,骨髓间充质干细胞膜片复合3D打印马鹿角粉/丝素蛋白/聚乙烯醇支架的组织工程骨能够修复羊下颌骨极限骨缺损,可满足羊颌骨实验性缺损的修复重建。