軟骨組織工程

軟骨組織工程姓名：王全霞

學(xué)號(hào)：092408120內(nèi)容摘要：

軟骨組織工程

軟骨組織工程的研究?jī)?nèi)容

中藥在軟骨組織構(gòu)建構(gòu)成中的作用參考文獻(xiàn)軟骨組織工程

軟骨組織工程是在體外培養(yǎng)、擴(kuò)增軟骨種子細(xì)胞,并以較高密度將其種植于具有良好生物相容性和降解性的支架材料上,在多種調(diào)節(jié)因素的作用下經(jīng)過一定周期形成組織工程化軟骨。組織工程軟骨的構(gòu)建需要具備三個(gè)主要條件:足夠數(shù)量、功能正常的種子細(xì)胞;合適的細(xì)胞支架;調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、保持細(xì)胞表型特征的細(xì)胞因子?？刂破洵h(huán)境因素可以調(diào)控軟骨細(xì)胞定向分化產(chǎn)生出所需細(xì)胞。組織工程軟骨移植的技術(shù)經(jīng)歷了以下三代發(fā)展：

第一代：缺損處修整，骨膜切取，縫合骨膜至缺損處，不透水性測(cè)試，纖維蛋白膠封閉，軟骨細(xì)胞植入。

第二代：膠原蛋白膜縫合至修整好的缺損處，將細(xì)胞懸液注入膜下。第三代：將接種有軟骨細(xì)胞的生物材料修剪至與缺損處大小匹配，直接植入，無須骨膜覆蓋或縫合。結(jié)合支架的自體軟骨細(xì)胞移植技術(shù)使用的是膠原膜，透明質(zhì)酸，膠原蛋白凝膠。

軟骨細(xì)胞工程的研究?jī)?nèi)容：種子細(xì)胞支架材料生物因子種子細(xì)胞的選擇：

種子細(xì)胞的選擇是組織工程化軟骨的重點(diǎn)內(nèi)容,理想的軟骨組織工程種子細(xì)胞應(yīng)該具備以下幾個(gè)特點(diǎn):①易取材,且對(duì)機(jī)體損傷小;②具有較強(qiáng)的增值能力，易分化為目的細(xì)胞；③對(duì)于相應(yīng)的支架材料,黏附能力強(qiáng);④能夠耐受環(huán)境的變遷,適應(yīng)不同應(yīng)力條件。我們的研究工作主要涉及同體軟骨細(xì)胞、同種異體軟骨細(xì)胞、胚胎源性細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymalstemcells,MSCs)等種子細(xì)胞。1.自體軟骨細(xì)胞是目前最好的軟骨組織工程細(xì)胞來源,其最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以避免免疫排斥反應(yīng),但自體軟骨細(xì)胞的來源有限且屬于損傷取材，在體外單層培養(yǎng)時(shí)增殖能力較低,經(jīng)過傳代培養(yǎng)易發(fā)生去分化，因此限制了它的應(yīng)用。

2.同種異體軟骨細(xì)胞作為種子細(xì)胞已在具有免疫力的動(dòng)物體內(nèi)成功獲得了同種異體的組織工程化軟骨,而且并未發(fā)現(xiàn)明顯的免疫排斥反應(yīng)。并且可在受體內(nèi)長(zhǎng)期生長(zhǎng)并保持分泌基質(zhì)的功能，又來源廣泛、取材容易、易于大量培養(yǎng)等優(yōu)勢(shì),因而應(yīng)用前景比較廣闊。

3.胚胎軟骨細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是免疫原性小、細(xì)胞生長(zhǎng)活躍、增殖較快。以往研究表明：胚胎來源的軟骨細(xì)胞比成年人的軟骨細(xì)胞有更強(qiáng)的增殖能力且引起的排斥反應(yīng)要微弱得多，它是構(gòu)建異體軟骨組織工程較好的種子來源。

圖1：支架與軟骨細(xì)胞培養(yǎng)，細(xì)胞吸附在支架纖維表面，細(xì)胞分泌的基質(zhì)呈偽足樣纏繞在支架纖維表面(掃描電鏡，×700)支架材料的要求：

細(xì)胞骨架是軟骨組織工程的關(guān)鍵因素之一，理想的支架應(yīng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：良好的生物相容性，無毒、不致畸，有利于細(xì)胞的粘附、增殖。適宜的生物降解性、基質(zhì)材料降解率應(yīng)與組織細(xì)胞生長(zhǎng)率相適應(yīng)，降解時(shí)間應(yīng)能根據(jù)植物生長(zhǎng)特征做有效調(diào)控。有效的表面活性，有利于細(xì)胞黏附，并為細(xì)胞在其表面生長(zhǎng)、繁殖和分泌基質(zhì)提供良好的微環(huán)境。能激活細(xì)胞特異性基因表達(dá)，維持正常細(xì)胞的表型表達(dá)。一定的可塑性，便于成型加工，并有一定的機(jī)械強(qiáng)度。具有三維多孔結(jié)構(gòu)：基質(zhì)材料具有多空性和高孔隙率，有利于細(xì)胞的黏附和長(zhǎng)入，又有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的深入和代謝產(chǎn)物的排除。

由圖可以看出：支架復(fù)合材料橫截面內(nèi)為三維網(wǎng)狀、連通、微孔結(jié)構(gòu)，纖維隨機(jī)分布、微孔分布比較均勻。微孔尺寸在200～400μm。這些特性能為組織細(xì)胞的生長(zhǎng)、繁殖提供適宜的營(yíng)養(yǎng)輸送條件、空間條件、代謝交換條件有利于骨和軟骨組織發(fā)揮特定生理功能。支架材料的分類：1.根據(jù)支架空間結(jié)構(gòu)的不同，可分為二維支架和三維支架。2.按其應(yīng)用形態(tài)可分為：凝膠類、微球類、海綿類及人工高分子聚合物支架材料。3.支架根據(jù)生物材料的差異，可分為天然生物材料、人工合成高分子材料和復(fù)合材料。圖2

：1998～2007年不同類別的組織工程支架相應(yīng)研究

文獻(xiàn)量變化情況

天然生物材料：主要包括膠原、明膠、纖維蛋白、殼聚糖、瓊脂、糖胺多糖(如：透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素等)、蠶絲蛋白、幾丁質(zhì)、松質(zhì)骨骨基質(zhì)、脫細(xì)胞基質(zhì)等，天然生物支架材料來源于生物體本身,具有組織相容性較好,毒性較小,易降解,且降解產(chǎn)物易被人體吸收而不產(chǎn)生炎癥反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，所以在組織工程中作為細(xì)胞培養(yǎng)的支架材料具有人工合成材料所不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

人工合成高分子材料：包括有機(jī)合成材料和無機(jī)合成材料。無機(jī)材料以羥基磷灰石、磷酸三鈣為代表，有機(jī)材料以聚乳酸、聚羥基乙酸、聚己內(nèi)酯、聚環(huán)氧乙烯、聚烯醇、聚氧化乙烯等高分子聚合物為主。人工合成材料不受來源的限制,容易加工成形,可根據(jù)需要調(diào)整物理、化學(xué)、生物力學(xué)和降解性能。生長(zhǎng)因子和其他一些藥物刺激因子可以涂于支架上面以刺激細(xì)胞進(jìn)行增殖和分化。但在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了不少缺點(diǎn)：如其親水性不夠、對(duì)細(xì)胞的粘附性較弱,降解產(chǎn)物偏酸性可引起炎癥反應(yīng)等,并且有一定的免疫原性。welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子由造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)或炎癥反應(yīng)中活化細(xì)胞產(chǎn)生，是激活型多功能多肽、蛋白質(zhì)或糖蛋白，能促進(jìn)細(xì)胞分化增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)揮功能從種子細(xì)胞到軟骨細(xì)胞的分化過程類似胚胎發(fā)育中關(guān)節(jié)軟骨形成的重現(xiàn)，需要很多細(xì)胞因子的共同刺激，而損傷區(qū)域以外的正常關(guān)節(jié)軟骨中細(xì)胞代謝的維持也需要這些因子的參與。與關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)有關(guān)的生長(zhǎng)因子主要包括：轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β、成纖維生長(zhǎng)因子、胰島素樣生長(zhǎng)因子、骨行態(tài)發(fā)生蛋白以及近年發(fā)現(xiàn)的軟骨源性形態(tài)發(fā)生蛋白等。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(Transf0rminggrowthfactor．β，TGF—p)是一種細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞外基質(zhì)合成的多功能調(diào)節(jié)器，它可以促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖，增加蛋白多糖和Ⅱ型膠原合成。在細(xì)胞基質(zhì)降解中抵抗分解代謝，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrixmetallopr0teinaseMMP)的表達(dá)，是目前基因強(qiáng)化軟骨組織工程首選的誘導(dǎo)因子。各類因子與其所在基因目前對(duì)于細(xì)胞因子的研究多處于實(shí)驗(yàn)階段，在臨床應(yīng)用方面未見成功的報(bào)道。外源性細(xì)胞因子來源有限、價(jià)格昂貴、半衰期短也是制約臨床應(yīng)用的重要因素之一。另外細(xì)胞因子在體內(nèi)應(yīng)用時(shí)對(duì)其他組織產(chǎn)生分化、代謝和致突變作用，臨床應(yīng)用的安全性有待提高。中藥在軟骨組織構(gòu)建構(gòu)成中的作用:1.透骨消痛顆?？烧T導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞分化；2.淫羊藿提取物對(duì)體外軟骨器官生長(zhǎng)的促進(jìn)；3.巴戟天多糖及其水提取物可增強(qiáng)成骨細(xì)胞活性；4.健骨顆粒含藥血清有助于腫瘤壞死因子α誘導(dǎo)大鼠成骨細(xì)胞凋亡；5.復(fù)方接骨中藥對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外增殖及向骨細(xì)胞分化的影響；6.中藥骨康對(duì)成骨細(xì)胞分泌胰島素樣生長(zhǎng)因子1的影響；7.葛根素對(duì)胎鼠骺板Ⅰ型膠原蛋白表達(dá)的影響；參考文獻(xiàn)：1.李成王偉軟骨組織工程中相關(guān)生長(zhǎng)因子理論研究的最新資訊中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)2010,07第14卷第28期2.張文林劉丹平軟骨組織工程載體材料的研究進(jìn)展中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)2009,03第13卷第12期3.曹峻嶺付強(qiáng)組織工程化軟骨的構(gòu)建及應(yīng)用西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版）2008,04第29卷第4期4.袁小洪安榮澤王兆杰賈婀娜轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子在軟骨組織工程中的研究進(jìn)展健康研究2009,06第29卷第3期5.劉耀升郭鼎峰軟骨組織工程研究中的刺激因子中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)2009,04第13卷第15期6.姜疆孫揚(yáng)軟骨組織工程