软骨组织工程.ppt

1、软骨组织工程,组员：黄 卓、杨 健、 徐杰珉、郭瑞春、 朱志越,软骨,软骨组织,软骨细胞,细胞间质,纤维,胶原原纤维弹性纤维 胶原纤维,软骨膜,基质,软骨由软骨组织及其周围的软骨膜构成,软骨是固态的结缔组织，有弹性，有一定的支持和保护作用。,软骨膜由致密结缔组织构成，被覆在软骨的表面，主要起保护和营养作用。,软骨的分类,根据软骨组织所含纤维的不同，进行分类,透明软骨,弹性软骨,纤维软骨,软骨,透明软骨,分布：关节软骨、肋软骨和呼吸道等处所含纤维：胶原原纤维特性：较脆易折，基质丰富，无胶原纤维,纤维软骨,分布：椎间盘、关节盘和耻骨联合等处所含纤维：胶原纤维特性：基质少，有大量的胶原纤维束，软骨细

2、胞单个、成对或成单行排列,弹性软骨,分布：耳廓及会厌等处所含纤维：弹性纤维特性：较强的弹性,内容摘要：, 软骨组织工程, 软骨组织工程的研究现状, 中药在软骨组织构建构成中的作用, 参考文献,软骨组织工程,软骨组织工程是在体外培养、扩增软骨种子细胞 ,并以较高密度将其种植于具有良好生物相容性和降解性的支架材料上 ,在多种调节因素的作用下经过一定周期形成组织工程化软骨。组织工程软骨的构建需要具备三个主要条件:足够数量、功能正常的种子细胞;合适的细胞支架;调节细胞增殖、保持细胞表型特征的细胞因子 。控制其环境因素可以调控软骨细胞定向分化产生出所需细胞。,组织工程软骨移植的技术经历了以下三代发展：,

3、第一代：缺损处修整，骨膜切取，缝合骨膜至缺损处，不透水性测试，纤维蛋白胶封闭，软骨细胞植入。,第二代：胶原蛋白膜缝合至修整好的缺损处，将细胞悬液注入膜下。,第三代：将接种有软骨细胞的生物材料修剪至与缺损处大小匹配，直接植入，无须骨膜覆盖或缝合。结合支架的自体软骨细胞移植技术使用的是胶原膜，透明质酸，胶原蛋白凝胶。,软骨细胞工程的研究内容：,种子细胞,支架材料,生物因子,种子细胞的选择：,种子细胞的选择是组织工程化软骨的重点内容 , 理想的软骨组织工程种子细胞应该具备以下几个特点: 易取材 ,且对机体损伤小; 具有较强的增值能力，易分化为目的细胞；对于相应的支架材料 ,黏附能力强; 能够耐受环境

4、的变迁 ,适应不同应力条件。,我们的研究工作主要涉及同体软骨细胞、同种异体软骨细胞、胚胎源性细胞和间充质干细胞（ mesenchymal stem cells , M SCs) 等种子细胞。 1.自体软骨细胞是目前最好的软骨组织工程细胞来源 ,其最大的优点就是可以避免免疫排斥反应 ,但自体软骨细胞的来源有限且属于损伤取材，在体外单层培养时增殖能力较低 ,经过传代培养易发生去分化，因此限制了它的应用。,2. 同种异体软骨细胞作为种子细胞已在具有免疫力的动物体内成功获得了同种异体的组织工程化软骨 ,而且并未发现明显的免疫排斥反应。并且可在受体内长期生长并保持分泌基质的功能，又来源广泛 、取材容易、

5、易于大量培养等优势 ,因而应用前景比较广阔。,3.胚胎软骨细胞的优点是免疫原性小、细胞生长活跃 、增殖较快。以往研究表明：胚胎来源的软骨细胞比成年人的软骨细胞有更强的增殖能力且引起的排斥反应要微弱得多，它是构建异体软骨组织工程较好的种子来源。,图1：支架与软骨细胞培养，细胞吸附在支架纤维表面，细胞分泌的基质呈伪足样缠绕在支架纤维表面(扫描电镜，700),支架材料的要求：,细胞骨架是软骨组织工程的关键因素之一，理想的支架应具有以下几个特点：良好的生物相容性，无毒、不致畸，有利于细胞的粘附、增殖。适宜的生物降解性、基质材料降解率应与组织细胞生长率相适应，降解时间应能根据植物生长特征做有效调控。,有

6、效的表面活性，有利于细胞黏附，并为细胞在其表面生长、繁殖和分泌基质提供良好的微环境。能激活细胞特异性基因表达，维持正常细胞的表型表达。一定的可塑性，便于成型加工，并有一定的机械强度。具有三维多孔结构：基质材料具有多空性和高孔隙率，有利于细胞的黏附和长入，又有利于营养物质的深入和代谢产物的排除。,由图可以看出：支架复合材料横截面内为三维网状、连通、微孔结构，纤维随机分布、微孔分布比较均匀。微孔尺寸在200400m。这些特性能为组织细胞的生长、繁殖提供适宜的营养输送条件、空间条件、代谢交换条件有利于骨和软骨组织发挥特定生理功能。,支架材料的分类：,1 .根据支架空间结构的不同，可分为二维支架和三维

7、支架。 2 . 按其应用形态可分为：凝胶类、微球类、海绵类及人工高 分子聚合物支架材料。3.支架根据生物材料的差异，可分为天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。,图2 ：19982007年不同类别的组织工程支架相应研究 文献量变化情况,天然生物材料：主要包括胶原、明胶、纤维蛋白、壳聚糖、琼脂、糖胺多糖(如：透明质酸 、硫酸软骨素等) 、蚕丝蛋白、几丁质、松质骨骨基质、脱细胞基质等，天然生物支架材料来源于生物体本身,具有组织相容性较好,毒性较小,易降解,且降解产物易被人体吸收而不产生炎症反应等优点，所以在组织工程中作为细胞培养的支架材料具有人工合成材料所不可比拟的优势。,人工合成高分子材料

8、：包括有机合成材料和无机合成材料。无机材料以羟基磷灰石、磷酸三钙为代表，有机材料以聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯、聚环氧乙烯、聚烯醇、聚氧化乙烯等高分子聚合物为主。人工合成材料不受来源的限制,容易加工成形,可根据需要调整物理、化学、生物力学和降解性能。生长因子和其他一些药物刺激因子可以涂于支架上面以刺激细胞进行增殖和分化。但在应用中发现了不少缺点：如其亲水性不够、对细胞的粘附性较弱,降解 产物偏酸性可引起炎症反应等,并且有一定的免疫原性。,welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experie

9、nce,生长因子由造血系统、免疫系统或炎症反应中 活化细胞产生，是激活型多功能多肽、蛋白质或糖蛋白，能促进细胞分化增殖和诱导细胞发挥功能从种子细胞到软骨细胞的分化过程类似胚胎发育中关节软骨形成的重现，需要很多细胞因子的共同刺激，而损伤区域以外的正常关节软骨中细胞代谢的维持也需要这些因子的参与。,与关节软骨修复有关的生长因子主要包括：转化生长因子、成纤维生长因子、胰岛素样生长因子、骨行态发生蛋白以及近年发现的软骨源性形态发生蛋白等。 转化生长因子 (Transf0rminggrowthfactor，TGFp)是一种细胞生长和细胞外基质合成的多功能调节器，它可以促进软骨细胞增殖，增加蛋白多糖和型胶

10、原合成。在细胞基质降解中抵抗分解代谢，抑制基质金属蛋 白酶 (Matrixmetallopr0teinaseMMP)的表达，是目前基因强化软骨组织工程首选的诱导因子。,各类因子与其所在基因,目前对于细胞因子的研究多处于实验阶段，在临床应用方面未见成功的报道。外源性细胞因子来源有限、价格昂贵、半衰期短也是制约临床应用的重要因素之一。另外细胞因子在体内应用时对其他组织产生分化、代谢和致突变作用，临床应用的安全性有待提高。,中药在软骨组织构建构成中的作用:,1.透骨消痛颗粒可诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化；2.淫羊藿提取物对体外软骨器官生长的促进；3.巴戟天多糖及其水提取物可增强成骨细胞活性；,

11、4.健骨颗粒含药血清有助于肿瘤坏死因子诱导大鼠成骨细胞凋亡；5.复方接骨中药对骨髓间充质干细胞体外增殖及向骨细胞分化的影响；6.中药骨康对成骨细胞分泌胰岛素样生长因子 1的影响；7.葛根素对胎鼠骺板型胶原蛋白表达的影响；,参考文献：,1.李成 王伟 软骨组织工程中相关生长因子理论研究的最新资讯 中国组织工程研究与临床康复 2010,07第14卷第28期2.张文林 刘丹平 软骨组织工程载体材料的研究进展中国组织工程研究与临床康复2009,03第13卷第12期3.曹峻岭 付强 组织工程化软骨的构建及应用 西安交通大学学报（医学版）2008,04 第29卷第4期4.袁小洪 安荣泽 王兆杰 贾婀娜 转化生长因子在软骨组织工程中的研究进展 健康研究 2009,06第29卷第3期5.刘耀升 郭鼎峰 软骨组织工程研究中的刺激因子 中国组织工程研究与临床康复2009,04第13卷第15期6.姜疆 孙扬 软骨组织工程研究进展 中国美容医学 2010.04第19卷第4期7.周军杰 于光荣 陈贤奇 组织工程化细胞的定向诱导分化中国组织工程研究与临床康复 2010,08第14卷第33期8.生物材料与软骨工程 中国组织工程研究与临床康复 2010.06第14卷第25期9.中药在组织工程化研究中的作用 中国组织工程研究与临床康复 2010,Thank you!,