不同分子量殼聚糖在軟骨組織工程中的應(yīng)用

背景軟骨是人體十分重要的器官，由于過(guò)度使用常常會(huì)導(dǎo)致軟骨創(chuàng)傷、骨關(guān)節(jié)炎和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等。但軟骨的血管不足，且組織細(xì)胞的修復(fù)能力有限，臨床上常用清創(chuàng)術(shù)、鉆孔、關(guān)節(jié)鏡手術(shù)、自體骨軟骨一直和同種異體軟骨移植等治療手段你。但傳統(tǒng)手段會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡、機(jī)械負(fù)荷的模式改變及骨關(guān)節(jié)炎和骨刺的風(fēng)險(xiǎn)增加。因此，我們需要開(kāi)發(fā)軟骨組織工程軟骨組織工程主要由軟骨細(xì)胞、生長(zhǎng)因子和生物材料三部分組成。軟骨細(xì)胞或間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）來(lái)增強(qiáng)生物材料的修復(fù)能力，生長(zhǎng)因子有助于細(xì)胞分化為軟骨組織，生物材料為細(xì)胞提供了合適的生長(zhǎng)環(huán)境和支撐。殼聚糖來(lái)自于甲殼類動(dòng)物中，由甲殼素經(jīng)脫乙酰反應(yīng)后制得，由于其良好的生物相容性，常被應(yīng)用在生物醫(yī)藥和組織工程學(xué)中。低分子量殼聚糖（<190kDa）低分子量殼聚糖（LMC）能夠促進(jìn)細(xì)胞黏附和增值，其復(fù)合物可以進(jìn)一步誘導(dǎo)細(xì)胞向透明軟骨細(xì)胞分化。3D涂層LMC復(fù)合支架和可注射復(fù)合水凝膠都可以很容易的將細(xì)胞和生長(zhǎng)因子輸送到軟骨缺損處。但力學(xué)性能和天然軟骨之間仍存在差距。具有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的LMC復(fù)合水凝膠支架具有有意的力學(xué)特性，但其生產(chǎn)過(guò)程通常較為繁瑣。利用50kDa乙醇酸殼聚糖制備攜帶細(xì)胞的自愈水凝膠，可使用3D打印制備具有復(fù)雜形狀的支架中等分子量殼聚糖（190-500kDa）中等分子量殼聚糖（MMC）可以以凍干復(fù)合支架、納米纖維、3D打印復(fù)合支架或可注射復(fù)合水凝膠的形式應(yīng)用于軟骨組織工程。當(dāng)kDa>500時(shí)，無(wú)法制備光滑的納米纖維

高粘度和低流變性是限制kDa>300的MMC在軟骨組織中使用的主要因素

通過(guò)化學(xué)改性提高流變性可能是一種方法使用310-375kDa的殼聚糖與PCL共混，得到纖維直徑為280±100nm、彈性模量達(dá)到11.05±1.10MPa的膜（CHIM）高分子量殼聚糖（500-1000kDa）高分子量殼聚糖（HMC）可提供比LMC和MMC更大的機(jī)械支撐，細(xì)胞附著率高，有利于軟骨細(xì)胞的增殖和分化。HMC在軟骨修復(fù)中的應(yīng)用微乎其微：不宜獲得、粘度過(guò)大、流變性較差改變殼聚糖的生產(chǎn)工藝并提高HMC的可加工性可以增加其在涉及軟骨組織的應(yīng)用中的潛力使用HMC制備納米顆粒制備定向PLLA-CL/COLI納米纖維紗網(wǎng)；用COLI/透明質(zhì)酸鹽冷凍干燥網(wǎng)絡(luò)，制備紗線XOLI/透明質(zhì)酸混合支架Mw對(duì)細(xì)胞增殖和分化的影響結(jié)論與展望Mw影響殼聚糖生物材料在軟骨組織修復(fù)中的有效性。與LMC和HMC相比，具有高DD的MMC與軟骨細(xì)胞的相互作用更有利于軟骨細(xì)胞的增殖和分化，在軟骨修復(fù)中應(yīng)首先考慮這一點(diǎn)。迄今為止，超高分子量殼聚糖很少用于軟骨組織工程。它能有效地促進(jìn)細(xì)胞增殖，其效果優(yōu)于其他分子量的殼聚糖；因此，它在軟骨組織工程領(lǐng)域可能具有很大的潛力。然而，首先需要解決兩個(gè)問(wèn)題。首先是如何獲得超高分子量的殼聚糖。目前，商業(yè)chi-tosan的分子量很少能達(dá)到1000kDa以上。二是如何提高超高分子量殼聚糖的流動(dòng)性，拓寬其應(yīng)用形式。一個(gè)建議是用真菌