海藻酸钠凝胶复合异种骨构建组织工程骨及体内成骨

摘要

目的采用海藻酸钠凝胶(sodium alginate,A)复合异种骨的方法,构建骨组织工程载体,观察载体中细胞的生物性能及体内成骨能力,为构建效率更高的骨组织工程载体提供实验依据。方法取2只2周龄新西兰兔的骨髓,以rhBMP-2(1×10-8 mol/L)诱导培养BMSCs。取诱导后第2代BMSCs接种于1%(V/W)A中,培养4 d HE染色观察凝胶中细胞形态。将第2代BMSCs分为单纯DMEM凝胶组和含1%A的DMEM凝胶组,培养7 d后行BMP-2免疫组织化学染色观察。第2代BMSCs与2%(V/W)A的DMEM凝胶混合,负压下复合去抗原牛松质骨(xenograft bone,X),4 d后扫描电镜观察细胞生长情况。取24只裸鼠,随机分为2组(n=12),于两侧股部肌袋中分别植入BMSCs-A-X复合体作为实验组,BMSCs-X复合体作为对照组。于术后2、4周后组织学观察复合体成骨情况,图像分析系统分析各组成骨或软骨的面积百分比。结果HE染色观察,培养4 d A中BMSCs细胞形态饱满,细胞悬浮于凝胶中,可见细胞分裂和核分裂相。单纯DMEM凝胶组和含1%A的DMEM凝胶组免疫组织化学观察,细胞分裂增殖正常,伸出多种形态的突起,胞核大,核仁清晰。单纯DMEM凝胶组BMP-2表达阳性率为44.10%±3.02%;含1%A的DMEM凝胶组为42.40%±4.83%,差异无统计学意义(P>0.05)。扫描电镜观察:A均匀复合于X微孔中,不同平面均有细胞生长。植入裸鼠体内2周后,实验组及对照组中均有软骨和骨组织形成;实验组软骨面积百分比为7.31%±0.32%,骨为5.26%±0.24%;对照组软骨为2.31%±0.21%,骨为2.16%±0.22%;两组差异有统计学意义(P<0.05)。术后4周,两组软骨和新生骨小梁及骨髓组织较2周时增多;实验组软骨面积百分比为9.31%±0.31%,骨为7.26%±0.26%;对照组软骨为3.31%±0.26%,骨为2.26%±0.28%;两组差异有统计学意义(P<0.05)。术后2、4周同组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论以A-X构建骨组织工程载体,符合组织工程载体的超结构原理,最大限度地承载细胞,生物性能好,对BMSCs增殖和成骨表型及相关的生物性能无不良影响,在体内成骨效率较高。