摘要: 骨缺损是临床常见的外科疾病.目前主要采用自体骨移植,异体骨移植,人工合成替代品来修复骨缺损,这些方法均存在各自的不足,难以满足临床上修复骨缺损的需要.随着组织工程的出现,为组织和器官缺损的治疗提供了一个全新的概念和思路.它是将活的细胞体外... 展开 骨缺损是临床常见的外科疾病.目前主要采用自体骨移植,异体骨移植,人工合成替代品来修复骨缺损,这些方法均存在各自的不足,难以满足临床上修复骨缺损的需要.随着组织工程的出现,为组织和器官缺损的治疗提供了一个全新的概念和思路.它是将活的细胞体外培养增殖后,与可供细胞进行生命活动的支架材料复合,在体外预先构建一个有生物活性的种植体,然后植入体内,完成组织修复和发挥功能.由于骨缺损在临床上的常见性和治疗上的迫切性,以及其组成结构上的相对单一性,近年来骨组织工程研究快速发展,组织工程化骨成为最有希望进入临床应用的组织工程成果之一.随着骨组织工程研究的进展,有效种子细胞和适宜支架材料的选择及其复合体的生物相容性研究,是组织工程化骨应用于临床需解决的基本问题,因此成为近年来研究的热点.骨组织工程要求其种子细胞应具备强的增殖能力和良好的成骨功能.目前骨种子细胞的来源主要有骨、骨膜、骨髓、骨外组织和早期胚胎.现行用于骨组织工程研究的种子细胞多为骨膜来源的成骨细胞(periosteal-derived osteoblast,POB)和骨髓基质干细胞(bone marrowstromalcells,BMSCs).POB的研究目前较为成熟,但目前用于研究的骨种子细胞多为鼠、兔等动物来源,尽管哺乳动物的生命活动有许多相似之处,将骨组织工程用于临床,动物来源骨种子细胞的研究尚不足用,为此对人POB的研究仍然十分需要.骨髓基质干细胞因其干细胞特性体外培养中具较强的传代繁殖力,且有取材容易和对机体损伤小的特点,因此在骨组织工程中有广阔的应用前景.目前已建立了体外培养BMSCs的方法,但是因为BMSCs具有多分化潜能而且成骨量少,对BMSCs最佳诱导分化条件尚未确定,将成骨细胞和诱导剂(地塞米松、抗坏血酸、β-甘油磷酸钠)分别和联合诱导BMSCs,同时采用半透膜进行细胞间接混合培养的方式探索细胞之间的相互作用.通过细胞混合培养,成骨细胞促进BMSCs的增殖与分化,国内外鲜有报道.生物陶瓷材料在组成、结构上与天然骨盐大体一致,有极好的生物相容性和与骨结合的能力,可达到较高的强度和耐磨性,且可制成多孔状材料,加上无毒副作用,所以被作为一种骨组织替代材料,同时也是一良好的人工合成细胞外基质(ECM),是目前骨组织工程常用的支架材料之一,其中羟基磷灰石(HA)和磷酸三钙(TCP)及HA/TCP双相陶瓷最为常用.传统的陶瓷材料由于粒径较大,气孔大,其脆性及弹性模量较大,影响了在生物医学领域的应用,因此有必要采用最优化的工艺改进其物理学和生物学性能.将成骨细胞和骨髓基质干细胞混合后在多孔陶瓷支架上培养,并修复动物骨缺损,评价采用该方法构建工程化骨组织的可行性,最终为组织工程化骨修复临床骨缺损提供实验依据.第一部分人胚不同来源成骨细胞的培养和鉴定目的:建立人胚不同来源成骨细胞的体外培养模式,比较骨、骨膜、骨髓来源的成骨细胞的生物学特性;了解超低温冻存对人胚骨膜成骨细胞生物学特性的影响.结论:采用改良的酶消化法,培养骨、骨膜来源的成骨细胞,通过加以改进的密度梯度离心法,培养骨髓基质干细胞,可得到均一性好、活性强的三种不同来源的人成骨细胞.短期的超低温冻存对人骨膜成骨细胞的生物活性无明显的影响.第二部分成骨细胞与诱导剂对骨髓基质干细胞的增殖与成骨分化的影响目的:研究成骨细胞与诱导剂对骨髓基质干细胞(BMSCs)的增殖与分化的影响,探索一种新的骨组织工程种子细胞的体外培养体系.第三部分HA,TCP支架的研制及与人骨膜成骨细胞生物相容性的体外实验研究目的:以羟基磷灰石(HA)和磷酸三钙(TCP)粉体为主要原料,制备多孔HA及TCP支架;评价所制备的多孔陶瓷支架材料的生物相容性.结论:以HA、TCP的粉体为原料,采用有机泡沫浸渍法可制备出具有良好孔隙结构和较好力学强度的多孔陶瓷支架;所研制的两种多孔陶瓷做为骨组织工程支架材料,均有良好的生物相容性.第四部分骨髓基质干细胞、成骨细胞与复相陶瓷多孔支架修复骨缺损的研究目的:将混合培养的成骨细胞和骨髓基质干细胞接种于多孔复相钙磷陶瓷支架上,研究细胞一支架复合体修复动物骨缺损的效果.结论:以羟基磷灰石(HA)与磷酸三钙(TCP)按1:1质量比混合的粉体为主要原料,采用有机泡沫浸渍工艺研制的复相多孔钙磷陶瓷支架具有良好的生物相容性、力学强度并且可吸收性.成骨细胞、骨髓基质细胞与该支架复合体具有修复动物骨缺损的作用. 收起