组织工程骨软骨一体化多相支架的制备与体外检测评估

作     者：李建伟 张学亮 郭全义 张景春 曹艳杰 张新国 黄建军 王琪 刘小刚 郝春香 LI Jianwei1, ZHANG Xueliang1,2, GUOQuanyi2, ZHANG Jingchun1, CAO Yanjie1, ZHANG Xinguo1, HUANG Jianjun1, WANG Qi1, LIU Xiaogang1, HAO Chunxiang2

作者机构：山西省中医药研究院太原030012 中国人民解放军总医院骨科研究所骨科再生医学北京市重点实验室全军骨科战创伤重点实验室北京100853 

出 版 物：《中国修复重建外科杂志》 (Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery)

年 卷 期：2018年第32卷第4期

页      面：434-440页

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 100210[医学-外科学(含：普外、骨外、泌尿外、胸心外、神外、整形、烧伤、野战外)] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 10[医学] 

基　　金：国家重点研发计划(2017YFC1104102) 国家自然科学基金资助项目(81772319)~~ 

主　　题：骨软骨 组织工程 多相支架 细胞外基质 力学性能 生物相容性 

摘      要：目的制备骨软骨一体化多相支架并进行相关力学性能检测与生物学性能评估,为骨软骨缺损修复提供一种新技术与方法。方法以猪源脱细胞软骨细胞外基质、纳米级羟基磷灰石和海藻酸钠为原材料,按不同成分比例混合,利用冷冻干燥技术和物理化学法交联,制备以脱细胞软骨细胞外基质为软骨层,海藻酸钠和脱细胞软骨细胞外基质为中间层,纳米级羟基磷灰石、海藻酸钠和脱细胞软骨细胞外基质为骨层的骨软骨一体化多相支架。通过大体观察、扫描电镜观察、Micro-CT观察、支架孔隙率和孔径测定、支架吸水能力测定、力学检测(压缩模量、界面间黏附强度)、生物相容性检测[MTT法检测鼠L929成纤维细胞在支架上的增殖情况以及绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)标记的大鼠BMSC_s在支架上的生长情况],对骨软骨一体化多相支架进行力学与生物学性能评价。结果大体观察及Micro-CT观察均显示支架各层间结合紧密,未出现明显不连续和相互分离。扫描电镜观察示,骨层结构相对致密,中间层与软骨层结构则比较疏松,各层内的孔隙结构相互连通且均具有立体多维性。支架软骨层、中间层、骨层孔隙率分别为93.55%±2.90%、93.55%±4.10%、50.28%±3.20%,骨层显著低于软骨层和中间层(P0.05);孔径分别为(239.66±35.28)、(153.24±19.78)、(82.72±16.94)μm,各层间比较差异均有统计学意义(P0.05);压缩模量分别为(51.36±13.25)、(47.93±12.74)、(155.18±19.62)k Pa,骨层显著高于软骨层和中间层(P0.05)。骨软骨一体化多相支架每两层间结合紧密,其中软骨层与中间层的界面黏附强度为(18.21±5.16)k Pa,骨层与中间层的界面黏附强度则为(16.73±6.38)k Pa,比较差异无统计学意义(t=0.637,P=0.537)。MTT法检测显示鼠L929成纤维细胞在支架上生长良好,GFP标记的大鼠BMSC_s在支架上生长分布均匀,显示支架材料无细胞毒性且具有良好的生物相容性。结论骨软骨一体化多相支架各层间的性能各有侧重,实现了对正常骨软骨组织成分上与结构上的双重仿生,为进一步动物体内实验奠定了基础,有望成为骨软骨缺损修复与再生治疗的一种新策略。