软骨再生支架的构建及其对骨软骨缺损的原位诱导再生研究

发布时间：2018-05-27 09:42

本文选题：骨软骨缺损 + 原位诱导再生　；参考：《浙江大学》2016年博士论文

【摘要】：关节软骨组织内部缺少淋巴管及血管。组织内的软骨细胞具有较低的迁移及增殖能力。因此软骨缺损难以实现自我修复。现有的临床治疗手段难以实现软骨缺损结构和功能的再生。基于细胞治疗的软骨组织工程拓展了软骨缺损的治疗方法。体外构建的工程化软骨与天然软骨相比具有较大的结构差异。体内植入后难以实现其与天然软骨的良好结合。采用含细胞的软骨组织工程支架可实现软骨缺损的原位修复,但该方法仍面临细胞数量及其分化行为的调控问题。同时,软骨组织工程往往涉及复杂、耗时的体外构建过程,因此难以在临床上实现推广应用。通过原位募集细胞可以实现软骨组织的原位诱导再生。该方法可以避免软骨组织工程中使用细胞时面临的诸多问题。迄今为止,能够实现软骨缺损原位诱导再生的生物支架鲜有报导。构建适宜的支架以促进软骨组织的原位诱导再生是亟待解决的问题。纤维蛋白原具有促进干细胞募集及软骨形成的作用。本课题通过致孔剂脱除法制备了纤维蛋白大孔支架。采用不同的致孔剂用量可以调控支架内部的孔结构、孔隙率及机械性能。该支架具有良好的细胞相容性,能够有效促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)在支架内部的增殖。将该支架移植到兔子股骨滑槽骨软骨缺损(直径4 mm,深度4 mm)12 w后,缺损处的新生组织与周围组织结合性良好,并实现软骨层及软骨下骨的再生。软骨层中具有明显的粘多糖(GAGs)及II型胶原的沉积。荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)及Western blotting(WB)表征证明,新生组织中骨软骨相关基因及蛋白的表达量较天然软骨显著增加。纤维蛋白大孔支架在无细胞负载时能够实现骨软骨缺损的原位诱导再生。这种特质为纤维蛋白大孔支架在临床上的便捷应用奠定了实验基础。聚(乳酸-co-羟基乙酸)(PLGA)是一种广泛应用于临床的有机合成高分子。本课题采用定向冷冻结晶的方法制备了具有径向取向孔结构的PLGA支架。该支架具有与天然软骨类似的压缩模量,因此可将其应用在关节软骨负重及非负重部位的缺损修复。体外实验证明,BMSCs能够沿着取向孔快速地向支架深处迁移、渗透,并取向排列。细胞的有序排列可进一步诱导细胞外基质的规则分布,从而促进软骨组织的结构重塑。体内植入12 w后,径向取向孔PLGA支架能够有效促进骨软骨缺损部位软骨层及软骨下骨的再生。新生组织与周围组织紧密结合,并具有光滑、平整的表观形貌。同时,新生软骨层中细胞具有与天然软骨的一致的空间排列。但是,新生软骨层中GAGs及Ⅱ型胶原的沉积量明显低于天然软骨。由于取向孔结构对细胞迁移、组织结构重塑及组织结合性的促进作用,可对径向取向孔PLGA支架进行进一步的生物活性改性,从而促进该支架在骨软骨缺损原位诱导再生领域的临床应用。透明质酸(HA)具有与GAGs相似的化学结构。同时,HA能够有效地促进细胞增殖及BMSCs向软骨细胞的分化。HA被广泛应用于关节炎引起的软骨疾病治疗中。通过酯交换反应合成了带有甲基丙烯酸酯基团的HA(HA-MA),然后采用定向冷冻结晶的方法制备了具有径向取向孔结构的HA-MA支架。紫外光交联后,支架中的孔结构具有良好的稳定性。将PLGA复合到HA-MA支架中可显著提高支架的机械性能,从而进一步稳定支架内部的孔结构,并提高体内植入时的可操作性。将该支架在无细胞负载情况下移植到兔子股骨滑槽骨软骨缺损部位。术后12 w,缺损部位的新生组织具有明显的潮线结构。新生软骨层含有均一分布的GAGs及Ⅱ型胶原。同时,新生软骨层中的细胞表现出分层排布的特点。与天然软骨一致,新生软骨中的细胞在软骨深层表现出肥大形态,并特异性分泌X型胶原。基于以上结果,无细胞径向取向孔HA-MA/PLGA支架有望在临床上实现骨软骨缺损的原位诱导再生。
[Abstract]:In order to promote the in situ induction and regeneration of cartilage defects , it is difficult to realize the in situ induction and regeneration of cartilage defects .
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R68;R318.08

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