含软骨钙化层的仿生支架体内构建组织工程骨软骨

来源：中华骨科杂志2018年第6期北京时间：

作者：杨强,丁晓明,徐宝山,张杨,赵艳红,胡永成,杜立龙,王连永,马信龙

单位：天津市天津医院,日照市中医医院,天津市天津医院,天津市天津医院,天津医科大学口腔医院,天津市天津医院,天津市天津医院,南开大学,天津市天津医院

摘要：目的 以丝素蛋白（silk fibroin，SF）和羟基磷灰石（hydroxyapatite，HA）为材料制备含软骨钙化层（calcified cartilage layer，CCL）的仿生骨软骨支架，接种兔脂肪干细胞（adipose-derived stem cells，ADSCs），评估CCL在体内修复中起到的作用，探讨这一设计组合作为骨软骨组织工程理念的可行性。方法 以SF/HA为材料，采用石蜡微球沥滤和定向结晶（thermally induced phase separption，TIPS）结合技术，制备含软骨钙化层的多相一体化仿生支架，通过扫描电镜、micro-CT进行观察，测定支架软骨层和成骨层的孔径、孔隙率和压缩弹性模量；ADSCs接种到支架上，建立兔双侧膝关节骨软骨缺损模型，分别植入CCL支架组、non-CCL+ADSCs组（不含CCL的支架复合自体ADSCs）和CCL+ADSCs组（含CCL的支架复合自体ADSCs），分别在术后4、8、12周取材，进行大体观察评分、组织学和免疫组化评估、新生骨组织Micro-CT扫描，评估各组兔膝关节骨软骨缺损修复效果，对比分析CCL在体内修复中起到的作用。结果 含CCL的仿生骨软骨支架由层次鲜明的"透明软骨-CCL-软骨下骨"组成，各层连接紧密。软骨层具有明显的取向微孔结构，分布均匀，孔径（112.43±12.65）μm，孔隙率为90.25%±2.05%；软骨下骨层具有良好的三维大孔结构，连通性好，孔径（362.23±26.52）μm，成骨层孔隙率为85.30%±1.80%；CCL+ADSCs组软骨再生情况优于non-CCL+ADSCs组，组织学和免疫组化染色可见GAG和Ⅱ型胶原表达较non-CCL+ADSCs组高；新生骨组织分析、生物力学性能测试在两组间未见明显差异。结论 含CCL的SF/HA仿生骨软骨支架模仿正常骨软骨组织结构，具有良好的三维孔隙结构和生物相容性。该支架复合自体来源的ADSCs成功修复兔膝关节骨软骨缺损，CCL的存在加速软骨组织的生长。

关键词：组织工程;软骨;组织支架;丝素蛋白;羟基磷灰石类

基金资助：国家自然科学基金资助项目81272046，31300798，31000432