目的关节软骨的病变常伴有软骨下骨缺损,其修复重建一直是骨科难题。探讨BMSCs-双相支架复合物修复骨软骨缺损的可行性,比较其与植入单纯双相支架及动物自身修复效果的差别具有重要意义。方法以聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物(poly-lactic-co-glycolic acid,PLGA)、羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)为原料制备由软骨相和骨相构成的三维支架,提取天然Ⅰ型胶原(collagen typeⅠ,ColⅠ)涂于表面制成PLGA-HA-ColⅠ双相支架。取新西兰乳兔骨髓分离培养获得的第2代BMSCs,以1×106个/mL接种于双相支架,扫描电镜观察支架结构和细胞分布。取30只6月龄新西兰大白兔,建立股骨远端关节面骨软骨缺损模型,随机均分为3组,A、B组分别于缺损区植入单纯双相支架和BMSCs-双相支架复合物,C组作为空白对照组未植入支架材料。于术后1、3、6、9个月取材行大体及组织学观察,术后9个月对A、B组标本行大体评分比较、micro CT扫描定量分析及免疫组织化学染色观察。结果扫描电镜示双相支架孔隙连通性好,软骨相和骨相孔径不同,BMSCs在双相支架内生长良好。大体观察示术后9个月内A组关节表面逐渐形成类软骨样组织,部分出现塌陷或不规则缺损;B组关节面无塌陷或碎裂,新生组织质地更接近正常组织;C组缺损一直存在。大体评分显示3组修复效果比较差异均有统计学意义(P0.05)。组织学观察示术后1个月A、B组缺损区存在炎性反应;术后3个月新生组织长入;术后6个月支架完全降解,新生组织在植入物及缺损边缘爬行生长;术后9个月形成大量胶原纤维,表面多为纤维软骨。C组观察期内缺损持续存在。术后9个月免疫组织化学染色示A、B组标本缺损区ColⅡ染色呈弱阳性,ColⅠ染色阳性。结论PLGA-HA-ColⅠ双相支架具备较适宜的一体化修复骨软骨缺损的物理特性,接种BMSCs后整体修复效果更好。
骨组织工程是通过在体外构建有正常组织功能或疾病生理特点的临床模型,用以药物筛选,或研究疾病发生发展过程。骨骼肌肉系统是载重系统,其功能与组织结构、细胞外基质等密切相关。在构建骨组织体外模型时,需要结合骨、软骨及其他构成成分的生理微环境,表现关节骨软骨接合处的生理特点及作用机制,进而模拟正常及病理状态下骨组织系统对刺激的反应。本综述从骨软骨组织的生理构造入手,阐述了骨软骨连接处在退行性关节病变发生发展过程中的作用,并系统的论述了体外构建三维骨软骨组织的方法及这些方法的优势和局限性,为体外构建骨软骨组织工程在临床上应用提供支持。
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