亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        組織工程技術治療骨軟骨缺損的研究進展

        2018-01-05 03:03:52胡宏悻步子恒劉忠堂
        轉化醫(yī)學電子雜志 2017年12期
        關鍵詞:下骨軟骨干細胞

        胡宏悻,步子恒,劉忠堂

        (1溫州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院骨科,浙江溫州325027;2第二軍醫(yī)大學附屬長海醫(yī)院關節(jié)骨病外科,上海200433)

        組織工程技術治療骨軟骨缺損的研究進展

        胡宏悻1,步子恒2,劉忠堂2

        (1溫州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院骨科,浙江溫州325027;2第二軍醫(yī)大學附屬長海醫(yī)院關節(jié)骨病外科,上海200433)

        0 引言

        關節(jié)軟骨被覆關節(jié)表面,起到潤滑、減震、緩解壓力等作用.軟骨組織缺乏血運,本身不含祖細胞,自愈能力十分有限,一旦關節(jié)軟骨出現(xiàn)缺損,如不治療,缺損可繼續(xù)增大,造成軟骨合成代謝和分解代謝的紊亂,引起骨性關節(jié)炎(osteoarthritis, OA)[1].炎癥的存在以及血運的缺乏使得關節(jié)軟骨缺損治療變得愈加困難.研究[2]表明,癥狀性膝關節(jié)骨關節(jié)炎影響24%的總人口,在50歲以上的人群中非常普遍,全世界超過2億5千萬人.到2020年OA有望成為第四大致殘原因.目前,對于這種關節(jié)軟骨損傷和缺損的治療是臨床醫(yī)生面臨的一個重要難題,也是骨科基礎研究的熱點.常用的手術和非手術治療方法的目的在于減輕疼痛和保存軟骨功能,非手術方法如控制體質量、適當限制活動量以減少關節(jié)磨損.口服藥物和關節(jié)內(nèi)注射藥物治療雖然可以暫時緩解疼痛,但仍是治標不治本,且兩種方法都有其明顯的局限性.目前手術治療廣義上分為微骨折術、關節(jié)骨軟骨移植術、軟骨膜移植術及關節(jié)軟骨再生術等.其中微骨折術的目的是刺激骨髓間充質干細胞(bone manrrow mesen-chymal stem cells,BMSCs)遷移至軟骨下骨產(chǎn)生主要由Ⅰ型膠原組成的纖維軟骨以填充于骨軟骨缺損的表面.但是,纖維軟骨缺少透明軟骨所具有的組織學和生物力學特性,因此當受到壓力和剪切力時其穩(wěn)定性較差,且易發(fā)生退變[3].軟骨移植術或軟骨膜移植術存在供區(qū)損傷、來源有限、移植骨軟骨塌陷、操作復雜及技術要求高等缺點.值得注意的是,關節(jié)軟骨損傷常伴有軟骨下骨損傷,軟骨下骨不僅對關節(jié)軟骨起支持作用,而且還參與軟骨和骨髓腔之間的營養(yǎng)物質交換.目前骨缺損的治療方式包括自體或異體骨移植,以及生物材料的填充.然而自體骨移植存在來源有限、供區(qū)損傷和增加患者創(chuàng)傷和痛苦的缺點.異體骨移植也有與宿主存在排斥反應,移植骨來源受限,存活障礙等問題.不過可喜的是,隨著組織工程學的興起和發(fā)展,關節(jié)骨軟骨缺損的修復將成為可能.

        1 組織工程技術

        骨與軟骨組織工程的基本原理是從機體獲取少量活組織作為種子細胞,將其體外擴增后按一定比例復合在具有良好組織相容性的支架材料上,構建組織工程化的骨與軟骨并植入病損部位,以達到損傷修復和功能重建的目的,其包括三大要素:信號分子(成骨和成軟骨生長因子)、成骨和成軟骨相關種子細胞、支架材料.

        1.1 種子細胞 目前研究較多的種子細胞包括骨髓間充質干細胞、肌肉干細胞、干細胞衍生的外泌體(stem cell-derived exosomes, SC-Exos)、脂肪干細胞、胚胎干細胞等.

        骨髓間充質干細胞來源廣泛、擴增能力強,且具有良好的軟骨再生能力和多向分化潛能,具有較高的研究和應用前景.Jia等[4]制備出細胞外基質來源的軟骨支架,并將 BMSCs種植于支架內(nèi),以此干細胞-支架復合體來修復兔子全層關節(jié)軟骨缺損,結果表明,骨髓間充質干細胞以細胞外基質來源的軟骨支架為載體,在其中黏附、增殖并分化成軟骨細胞,成功修復軟骨缺損.然而,健康的骨髓間充質細胞并不容易獲得,從老年人或患者供體中提取出來的BMSCs進行體外培養(yǎng)時,有時會出現(xiàn)細胞形態(tài)的異常,黏附、分化、增殖能力下降[5].因此,尋找具有可獲得性、可擴增性和多相分化潛能的新種子細胞已是細胞生物學的研究熱點.

        衛(wèi)星細胞或早期肌肉祖細胞具備在骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)或轉化生長因子-β3(transforming growth factor-β3, TGF-β3)刺激下分化為軟骨的能力[6-8].其中肌肉干細胞(musclederived stem cells,MDSCs)表現(xiàn)出多相分化潛力和較強的增殖能力.研究[9]表明,體外培養(yǎng)中,利用BMP-4或TGF-β1刺激肌肉干細胞可促使其增殖并分化為軟骨樣組織.深入探究BMP-4/TGF-β1刺激 MDSCs分化為軟骨組織的影響因素及具體機制可以為組織工程技術治療關節(jié)軟骨缺損提供新的思路和技術手段.然而干細胞在軟骨再生過程中有時可以觀察到新生成組織的肥大和骨化,這是研究者所不希望看到的現(xiàn)象[10-11].同時,干細胞在多次傳代后進行體外培養(yǎng)時,常出現(xiàn)異常的細胞形態(tài),且其分化增殖和生存能力下降.

        最新研究[12-15]發(fā)現(xiàn),干細胞并不是直接增殖、分化成軟骨組織,而更可能是通過旁分泌形式分泌細胞外囊泡的方式發(fā)揮功能.SC-Exos是一種含有各種核酸和蛋白質的納米級細胞外囊泡,可以誘導周圍細胞發(fā)生遺傳變化,并起調節(jié)作用,如促進其增殖或抑制細胞凋亡.以上研究說明,若SC-Exos在軟骨缺損部位保持其有效濃度,SC-Exos便會誘導周圍軟骨細胞遷移至生物支架和SC-Exos巢中,促進軟骨細胞增殖,從而持續(xù)有效地修復和再生軟骨組織.Liu等[5]研制了一種新的光誘導亞胺交聯(lián)(phototriggered imine corsslink,PIC)水凝膠并將SC-Exos封裝于其中,制備出無細胞水凝膠組織貼片(EHG),EHG組織貼片可以與天然軟骨無縫貼合,有效地保持SC-Exos在缺損部位的局部濃度,使SC-Exos不會被機體快速清除,從而發(fā)揮其功能,促進軟骨修復和再生.相比于干細胞移植修復軟骨缺損,EHG作為一種新型的無細胞支架材料避免了直接細胞移植的安全性問題,同時SC-Exos比干細胞更易被制造、表征、儲存和處理.因此,SC-Exos顯示出取代干細胞治療關節(jié)軟骨缺損的巨大潛力,具有極高的學術研究價值和應用前景.

        1.2 生長因子 雖然干細胞對于骨軟骨缺損的修復是部分有效的,但在缺損區(qū)域干細胞的增殖、分化能力有限,故其分化成為骨或軟骨細胞具有一定挑戰(zhàn)性[16].因此,探索出對細胞增殖有調節(jié)作用的細胞因子已經(jīng)成為骨軟骨組織工程的重要環(huán)節(jié).BMP、TGF、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、胰島素樣生長因子等在骨軟骨缺損的修復過程中發(fā)揮了重要作用.其中,BMP-2成骨潛力巨大,是促進骨骼再生的關鍵因素[17-18].Zhao 等[19]將聚多巴胺(poly dopamine,PDA)涂覆在PLGA/HA支架上以固定BMP-2并改善支架材料的細胞附著力,使BMP-2可以在骨缺損區(qū)域長期保持調節(jié)作用.研究顯示在固定BMP-2后,通過顯著增加ALP活性、鈣沉積和成骨相關基因表達,支架表現(xiàn)出優(yōu)異的生物活性,增強MC3T3-E1細胞的成骨分化.然而,BMP-2在生理條件下容易從支架上脫落,并不總是保留骨再生活性[20],這也限制了其在骨軟骨組織工程的進一步應用.VEGF在骨髓生長板中對軟骨形成和分化起關鍵作用,這對于軟骨細胞的增殖至關重要[21].An等[22]制備明膠/PLGA納米復合支架并將 VEGF和BMP加載在支架中,使生長因子在修復骨軟骨缺損可以持續(xù)釋放.結果顯示,VEGF和BMP可以促進BMSCs 在支架上的黏附、增殖和分化.有證據(jù)[23-24]表明TGF-β通過Smad2/3,MAPK通路上調局部環(huán)境中有助于促進軟骨形成的各種因素,促進軟骨細胞的增殖,是軟骨再生的合成代謝因子.然而TGF-β1僅可促進成骨的早期階段,并且在沒有BMP的情況下,TGF-β1不能促進 BMSCs分化成成骨細胞[25].故單純應用一種生長因子往往達不到同時促進骨相層或軟骨相層增殖的目的.

        1.3 支架材料與制備工藝 種子細胞功能的發(fā)揮需要細胞外基質的存在,因此細胞外替代物(即種子細胞的生物支架材料)的選擇至關重要.而生物支架的制備工藝更是影響支架的外型、大小、結構分布等機械特性.這對于支架能否營造出適合種子細胞的增殖生長環(huán)境來說至關重要.

        1.3.1 生物支架 組織工程的生物支架不僅影響種子細胞的生物學特性和培養(yǎng)效率,而且決定移植后能否很好地和受體結合起來,從而發(fā)揮其修復損傷的作用.關節(jié)軟骨損傷常伴隨軟骨下骨損傷,軟骨下骨不僅對關節(jié)軟骨起支持作用,而且還參與軟骨與骨髓腔之間的營養(yǎng)物質交換,因而臨床修復關節(jié)軟骨包括了關節(jié)面軟骨的再生和軟骨下骨的修復.故對于組織工程技術來說,種子細胞的支架材料在結構和組成上的設計應符合臨床治療的需求.

        目前,關節(jié)軟骨缺損修復使用三維支架的研究仍處于初級階段,已有研究文獻報道的支架類型從結構上大致分為以下四類,如圖1所示.

        圖1 修復關節(jié)軟骨與軟骨下骨缺損用支架示意圖

        1.3.1.1 單相支架 單相支架(圖 1D)是采用單一材料根據(jù)缺損區(qū)形態(tài)預先成型再填充而形成的,是組織工程最早應用于骨軟骨缺損修復的支架[26].研究[27-28]表明,制備單相支架的常用材料包括羥基磷灰石(hydroxyapatite,HAp)及一些聚合物,如PLGA和聚己酸內(nèi)酯等,這些材料具有良好的降解率,生物相容性,不同的孔隙率和強度,可以模擬周圍組織特性,從而促進與宿主組織的充分整合.Zhou等[29]設計單相膠原(collagen,COL)支架和雙相膠原羥基磷灰石(collagen hydroxyapatite, COL-HA)支架,對比并評價其對人間充質干細胞(human mesenchymal stem cells,hMSCs)分化為軟骨細胞和骨細胞的能力.MTT實驗結果顯示兩種支架均可促進hMSCs分化為軟骨細胞和骨細胞.兩種支架復合hMSCs后在成軟骨細胞培養(yǎng)基中培養(yǎng)3周后,阿爾新藍染色以及免疫組織化學染色呈陽性表達;而在成骨細胞培養(yǎng)基中培養(yǎng)3周后,茜素紅和Ⅰ型膠原免疫組織化學染色均呈陽性.結果顯示,單相膠原支架在成軟骨方面表現(xiàn)良好,而雙相COL-HA支架在成骨方面更具優(yōu)勢.以上研究表明,單相支架可為軟骨細胞或骨細胞的黏附和增殖提供良好的條件,但軟骨細胞和骨細胞增殖所需要的生長環(huán)境(細胞外基質)不同,單相支架往往不能同時提供骨細胞與軟骨細胞生長所需的環(huán)境,同時單相支架的抗壓強度相對不足,也在一定程度上降低了其在治療關節(jié)骨軟骨缺損的效果.

        1.3.1.2 雙相支架 雙相一體化支架的上層和下層分別可植入骨細胞和軟骨細胞,或兩層植入同一干細胞以構建骨軟骨復合體.圖1C中的雙相一體化支架是根據(jù)術中預先鉆洞的形狀尺寸進行設計的,外形匹配良好且非均相支架的骨相部分嵌入缺損處不易發(fā)生滑移[30].一般來說,非均相支架的骨相部分材料具有良好的生物活性,可通過類骨磷灰石的沉積與周邊骨組織產(chǎn)生穩(wěn)固的鍵合,為整個修復過程提供穩(wěn)定支撐[31].Fu 等[32]證實生物玻璃可作為雙相支架骨相部分的材料,其表現(xiàn)的抗壓強度(136±22)MPa可比擬人體的皮質骨.其他材料如羥基磷灰石[33]、β-三磷酸鈣(β-tricalcium phosphate, β-TCP)[34]及可降解聚合物的復合體[35-36].對于非均相支架的軟骨相部分,支架材料的選擇多為各類聚合物,包括人工合成的聚合物如聚乳酸、聚氨酯等,以及兩種或多種高分子復合物.天然高分子如膠原蛋白、絲素蛋白和藻酸鹽[37]、透明質酸[38]、幾丁質[39]等多糖類高分子水凝膠.絲素蛋白作為一種天然材料,擁有高韌性、來源豐富、價格低廉等優(yōu)勢,與膠原蛋白相比具有較低的抗原性和良好的生物相容性,同時它繼承了膠原蛋白的優(yōu)越性能,可以促進細胞黏附和軟骨形成,是支架軟骨相材料的不二之選[40-41].Yan 等[40]完全整合絲素蛋白和納米碳酸鈣層構建出新型的多孔雙層支架,并將兔骨髓間充質干細胞整合到支架內(nèi),植入膝關節(jié)骨軟骨缺損的新西蘭大兔中,9周后觀察發(fā)現(xiàn)復合支架于宿主骨組織緊密貼合,絲素蛋白層可促進軟骨再生,納米碳素鈣層可見大量軟骨下骨向內(nèi)生長并有血管生成.說明絲素蛋白/納米碳酸鈣雙層支架對于骨軟骨缺損有修復作用.但絲素蛋白仍有缺陷,如快速降解、強度不足.甚至有研究[42-44]發(fā)現(xiàn)絲素蛋白材料內(nèi)長入的細胞較少,甚至有的細胞無法長入.雙相支架提供了軟骨細胞和骨細胞增殖所需要的生長環(huán)境,避免了單相支架的不足,滿足軟骨和軟骨下骨不同組織的生長要求.然而雙相支架的骨和軟骨界面(致密鈣化層)結合欠佳,缺少修復致密鈣化層的材料,而鈣化層是連接軟骨和軟骨下骨的重要界面結構.鈣化層的缺失可能會引起關節(jié)生物力學分布不均衡以及組織液循環(huán)障礙,不利于骨軟骨缺損的修復.

        1.3.1.3 三相一體化支架 關節(jié)軟骨損傷常伴有軟骨下骨和鈣化層的損傷.鈣化層是關節(jié)軟骨深層的高度礦化區(qū)域,是非鈣化軟骨和軟骨下骨之間重要的界面結構,有著抵抗剪切力、分散橫向應力、緊密連接骨軟骨以及限制組織液在骨軟骨界面自由交換等作用[45].在軟骨缺損的修復過程中,透明軟骨與軟骨下骨的有效整合在一定程度上有助于軟骨缺損的治療,而鈣化層為透明軟骨和軟骨下骨的機械整合提供保障.因此臨床修復關節(jié)軟骨要注重關節(jié)面軟骨和軟骨下骨的再生,同時也要強調鈣化層的修復.魏戎等[46]利用快速成型技術在三維立體包芯結構骨架表面噴涂乳酸-羥基乙酸共聚物/β-磷酸三鈣有機溶液,形成0.5 mm的致密層;再將骨軟骨支架與致密層緊密連接制備出致密層骨軟骨復合支架,用以修復新西蘭大白兔骨軟骨缺損,24周后實驗結果顯示缺損區(qū)域被透明軟骨樣組織覆蓋,表明平整.對于非均相支架等骨相部分材料來說,介孔生物玻璃(mesoporous bioactive glasses,MBG)較傳統(tǒng)方法制備的生物玻璃具有更好的沉積羥基磷灰石的能力[47],將MBG粉末整合于三維支架中,可以提高支架的機械性和強度[48-50].對于非均相支架的軟骨相部分,水凝膠由于其高含水量、良好的生物相容性、可操作性和強組織黏合力等特點而被廣泛應用于制作軟骨再生的支架材料[51-52].而研究[37]顯示海藻酸鹽作為一種天然多糖分子,在構成軟骨和骨組織修復支架時,可促進BMSCs和軟骨細胞的增殖,填充缺損并且刺激新組織再生.將水溶性的海藻酸鹽與陽離子交聯(lián)制備出海藻酸鹽水凝膠表現(xiàn)出一定的強度和促進軟骨細胞增殖的能力.三相支架體現(xiàn)了正常組織結構分布的軟骨、致密鈣化層、軟骨下骨的解剖分層,更符合組織工程骨軟骨復合支架的要求.

        1.3.2 制備工藝 隨著新材料的不斷開發(fā),關節(jié)軟骨支架研究所面臨的核心挑戰(zhàn)開始向支架結構和制備工藝上轉移.支架的孔徑和3D空間結構是透明軟骨再生過程中細胞增殖、分化和細胞外基質(extracellular matrix,ECM)生成的關鍵因素.其中,孔隙率在250~500 μm的支架不僅可以讓細胞獲得更好的增殖條件以及ECM分泌能力,還可以提供血管再生所需要的空間,有利于營養(yǎng)物質的運輸和氣體交換,這對于細胞的黏附、遷移和增殖有著積極的作用[53].傳統(tǒng)的支架制備方法如發(fā)泡法、粒子濾取法、冷凍干燥法、模板法等可以制備出多孔生物可降解支架.其中發(fā)泡法的基本原理是在前體溶液中誘導產(chǎn)生惰性氣體(二氧化碳或者氮氣),形成的氣體混合于液體中并轉化為泡沫體;隨后降低溫度來穩(wěn)定泡沫,從而制備出多孔支架.Poursamar等[54]以膠原為支架底物,利用發(fā)泡法制備多孔支架,以戊二醛(glutaraldehyde,GTA)作為交聯(lián)劑來穩(wěn)定并調整支架的機械性,結果表明,發(fā)泡法可以制備出良好生物相容性和適宜孔隙度的支架,以滿足干細胞的粘附、生長要求.但值得提出的是,雖然發(fā)泡法在生物相容性和支架孔隙度方面顯示出一定的優(yōu)越性,但是其制備的支架生物力學強度不盡人意,這也限制了發(fā)泡法在制備多孔隙支架方面的進一步應用.而粒子濾取法、冷凍干燥法、模板法在支架孔隙尺寸和連通性的精確控制上受到限制,并且制備支架所使用的有機溶劑可能對細胞的生長產(chǎn)生危害,而人體關節(jié)軟骨組織結構復雜,因此這些傳統(tǒng)方法在制備由多種材料不同結構的各相層組成的非均相支架方面仍存在缺陷.近年來,隨著3D打印技術的快速發(fā)展,采用3D打印技術制備多孔隙支架已成為研究熱門.3D打印技術是根據(jù)計算機設計的CAD三維模型或是臨床CT/MRI三維重建數(shù)據(jù),3D打印可精確定制外形和尺寸符合需要的植入體.另外,從非均相支架的制備角度來說,3D打印使用的墨水即為支架材料,在層層堆積成型的過程中,各層相的孔道結構也可通過沉積纖維束的粗細、間距和排列方式調節(jié),從而達到運用不同材料打印出不同結構非均相支架的目的.運用3D打印技術制備的支架材料,不僅外形可控,其內(nèi)部孔隙結構、大小、分布亦簡單易調,而且支架材料的組合自由多樣,可以實現(xiàn)骨與軟骨組織在結構和組份上的高度模擬.因此,利用3D打印技術對具有可靠空間結構、良好的機械性能和生物相容性的組織工程骨架制造的研究具有重要的實踐意義.

        2 存在的問題和展望

        目前,組織工程技術無論在種子細胞的選取還是支架材料的探索開發(fā)以及制備工藝上都取得了顯著的進步,但仍存在一些亟待解決的問題:①如何選取來源豐富、增殖能力旺盛且生存能力強大的干細胞?對于SC-Exos治療關節(jié)軟骨缺損的體內(nèi)體外生物學效能評價還需進一步研究.②如何加載細胞因子于支架上使其發(fā)揮控釋或者緩釋作用,從而完善干細胞在體內(nèi)的增殖環(huán)境?③如何選取支架的各層材料(包括軟骨相層、致密鈣化層和骨相層)并精確可控制備出組成和結構均不相同的三層非均相支架?④如何牢固聯(lián)結三相支架的各相層使其趨于一體化,并防止層間磨損和滑脫?深入探索并解決這些問題可以為組織工程骨軟骨復合支架的制備提供新的方法和思路,有望為關節(jié)軟骨和軟骨下骨的同時修復及關節(jié)生理功能重建帶來新的生機,具有較高的學術研究價值和廣闊的臨床應用前景.

        [1]Hong E, Reddi AH.MicroRNAs in chondrogenesis, articular cartilage, and osteoarthritis:implicationsfor tissue engineering[J].Tissue Eng Part B Rev,2012,18(6):445-453.

        [2]Bruyère O, Cooper C, Pelletier JP, et al.An algorithm recommendation for the management of knee osteoarthritis in Europe and internationally:a report from a task force of the European Society for Clinical and Economic Aspects of Osteoporosis and Osteoarthritis (ESCEO)[J].Semin Arthritis Rheum,2014,44(3):253-263.

        [3]Bruyère O, Cooper C, Pelletier JP, et al.A consensus statement on the European Society for Clinical and Economic Aspects of Osteoporosis and Osteoarthritis(ESCEO) algorithm for the management of knee osteoarthritis-from evidence-based medicine to the real-life setting[J].Semin Arthritis Rheum,2016,45(4 Suppl):S3-11.

        [4]Jia S, Zhang T, Xiong Z, et al.In vivo evaluation of a novel oriented scaffold-BMSC construct for enhancing full-thickness articular cartilage repair in a rabbit model[J].PLoS One,2015,10(12):e0145667.

        [5]Liu X, Yang Y, Li Y, et al.Integration of stem cell-derived exosomes with in situ hydrogel glue as a promising tissue patch for articular cartilage regeneration[J].Nanoscale,2017, 9(13):4430-4438.

        [6]Tajbakhsh S,Rocancourt D,Buckingham M.Muscle progenitor cells failing to respond to positional cues adopt non-myogenic fates in myf-5 null mice[J].Nature,1996,384(6606):266-270.

        [7]Asakura A,Komaki M,Rudnicki MA.Muscle satellite cells are multipotential stem cellsthatexhibitmyogenic, osteogenic, and adipogenic differentiation[J].Differentiation,2001, 68(4- 5):245-253.

        [8]Cairns DM, Liu R, Sen M, et al.Interplay of Nkx3.2, Sox9 and Pax3 regulates chondrogenicdifferentiation of muscle progenitor cells[J].PLoS One,2012,7(7):e39642.

        [9]Li H, Lu A, Tang Y, et al.The superior regenerative potential of muscle-derived stem cells for articular cartilage repair is attributed to high cell survival and chondrogenic potential[J].Mol Ther Methods Clin Dev,2016,3:16065.

        [10]Savkovic V, Li H, Seon JK, et al.Mesenchymal stem cells in cartilage regeneration[J].Curr Stem Cell Res Ther,2014, 9(6):469-488.

        [11]Dickhut A,Pelttari K,Janicki P,et al.Calcification or dedifferentiation:requirement to lock mesenchymal stem cells in a desired differentiation stage[J].J Cell Physiol,2009,219(1):219-226.

        [12]Liang X, Ding Y, Zhang Y, et al.Paracrine mechanisms of mesenchymal stem cell-based therapy:current status and perspectives[J].Cell Transplant,2014,23(9):1045-1059.

        [13]Shen L, Zeng W, Wu YX, et al.Neurotrophin-3 accelerates wound healing in diabetic mice by promoting a paracrine response in mesenchymal stem cells[J].Cell Transplant,2013,22(6):1011-1021.

        [14]Song M, Heo J, Chun JY, et al.The paracrine effects of mesenchymal stem cells stimulate the regeneration capacity of endogenous stem cells in the repair of a bladder-outlet-obstruction-induced overactivebladder[J].Stem Cells Dev,2014,23(6):654-663.

        [15]Ratajczak M Z, Kucia M, Jadczyk T, et al.Pivotal role of paracrine effects in stem cell therapies in regenerative medicine:can we translate stem cell-secreted paracrine factors and microvesicles into better therapeutic strategies[J].Leukemia,2011,26(6):1166-1173.

        [16]Chen Y, Chen Y, Zhang S, et al.Parathyroid hormone-induced bone marrow mesenchymal stem cell chondrogenic differentiation and its repair of articular cartilage injury in rabbits[J].Med Sci Monit Basic Res,2016,22:132-145.

        [17]Karageorgiou V, Meinel L, Hofmann S, et al.Bone morphogenetic protein-2 decorated silk fibroin films induce osteogenic differentiation of human bone marrow stromal cells[J].J Biomed Mater Res A,2004,71(3):528-537.

        [18]Liu Y, Enggist L, Kuffer AF, et al.The influence of BMP-2 and its mode of delivery on the osteoconductivity of implant surfaces during the early phase of osseointegration[J].Biomaterials,2007,28(16):2677-2686.

        [19]Zhao X, Han Y, Li J, et al.BMP-2 immobilized PLGA/hydroxyapatite fibrous scaffold via polydopamine stimulates osteoblast growth[J].Mater Sci Eng C Mater Biol Appl,2017,78:658-666.

        [20]Takahashi Y,Yamamoto M,Tabata Y.Enhanced osteoinduction by controlled release of bone morphogenetic protein-2 from biodegradable sponge composed of gelatin and beta-tricalcium phosphate[J].Biomaterials,2005,26(23):4856-4865.

        [21]Sakata R, Kokubu T, Nagura I, et al.Localization of vascular endothelial growth factor during the early stages of osteochondral regeneration using a bioabsorbable synthetic polymer scaffold[J].J Orthop Res,2012,30(2):252-259.

        [22]An G, Zhang WB, Ma DK, et al.Influence of VEGF/BMP-2 on the proliferation and osteogenetic differentiation of rat bone mesenchymal stem cells on PLGA/gelatin composite scaffold[J].Eur Rev Med Pharmacol Sci,2017,21(10):2316-2328.

        [23]Tang QO, Shakib K, Heliotis M, et al.TGF-beta3:A potential biological therapy for enhancing chondrogenesis[J].Expert Opin Biol Ther,2009, 9(6):689-701.

        [24]Blaney Davidson EN, Vitters EL, van den Berg WB, et al.TGF beta-induced cartilage repair is maintained but fibrosis is blocked in the presence of Smad7[J].Arthritis Res Ther,2006,8(3):R65.

        [25]van Beuningen HM, van der Kraan PM, Arntz OJ, et al.Transforming growth factor-beta 1 stimulates articular chondrocyte proteoglycan synthesis and induces osteophyte formation in the murine knee joint[J].Lab Invest,1994,71(2):279-290.

        [26]Yin H, Wang Y, Sun Z, et al.Induction of mesenchymal stem cell chondrogenic differentiation and functional cartilage microtissue formation for in vivo cartilage regeneration by cartilage extracellular matrix-derived particles[J].Acta Biomater,2016,33:96-109.

        [27]Kon E, Filardo G, Gobbi A, et al.Long-term results after hyaluronan-based MACT for the treatment of cartilage lesions of the patellofemoral joint[J].Am J Sports Med,2016,44(3):602-608.

        [28]Whyte GP, Mcgee A, Jazrawi L, et al.Comparison of collagen graft fixation methods in the porcine knee:implications for matrix-assisted chondrocyte implantation and second-generation autologous chondrocyte implantation[J].Arthroscopy,2016,32(5):820-827.

        [29]Zhou J, Xu C, Wu G, et al.In vitro generation of osteochondral differentiation of human marrow mesenchymal stem cells in novel collagen-hydroxyapatite layered scaffolds[J].Acta Biomater,2011,7(11):3999-4006.

        [30]Sarker B, Hum J, Nazhat SN, et al.Combining collagen and bioactive glasses for bone tissueengineering:a review[J].Adv Healthc Mater,2015,4(2):176-194.

        [31]Nooeaid P, Salih V, Beier JP, et al.Osteochondral tissue engineering:scaffolds, stem cells and applications[J].J Cell Mol Med,2012,16(10):2247-2270.

        [32]Fu Q, Saiz E, Tomsia AP.Direct ink writing of highly porous and strong glass scaffolds for load-bearing bone defects repair and regeneration[J].Acta Biomater,2011,7(10):3547-3554.

        [33]Zeng XB, Hu H, Xie LQ, et al.Magnetic responsive hydroxyapatite composite scaffolds construction for bone defect reparation[J].Int J Nanomedicine,2012,7:3365-3378.

        [34]Tanzawa Y, Tsuchiya H, Shirai T, et al.Potentiation of the antitumor effect of calcium phosphate cement containing anticancer drug and caffeine on rat osteosarcoma[J].J Orthop Sci,2011,16(1):77-84.

        [35]Francis L, Meng D, Knowles JC, et al.Multi-functional P(3HB)microsphere/45S5 Bioglass-based composite scaffolds for bone tissue engineering[J].Acta Biomater,2010, 6(7):2773-2286.

        [36]Yazdimamaghani M, Vashaee D, Assefa S, et al.Hybrid macroporous gelatin/bioactive-glass/nanosilver scaffolds with controlled degradation behavior and antimicrobial activity for bone tissue engineering[J].J Biomed Nanotechnol,2014,10(6):911-931.

        [37]Wang CC, Yang KC, Lin KH, et al.Cartilage regeneration in SCID mice using a highly organized three-dimensional alginate scaffold[J].Biomaterials,2012,33(1):120-127.

        [38]Zhang Y, Cui X, Zhao S, et al.Evaluation of injectable strontiumcontaining borate bioactive glass cement with enhanced osteogenic capacity in a critical-sized rabbit femoral condyle defect model[J].ACS Appl Mater Interfaces,2015,7(4):2393-2403.

        [39]Rampichová M, Filová E, Varga F, et al.Fibrin/hyaluronic acid composite hydrogels as appropriate scaffolds for in vivo artificial cartilage implantation[J].ASAIO J,2010, 56(6):563-568.

        [40]Yan LP, Silva-Correia J, Oliveira MB, et al.Bilayered silk/silknanoCaP scaffolds for osteochondral tissue engineering:In vitro and in vivo assessment of biological performance[J].Acta Biomater,2015,12:227-241.

        [41]Shi W, Sun M,Hu X,et al.Structurally and functionally optimized silk-fibroin-gelatin scaffold using 3D printing to repair cartilage injury in vitro and in vivo[J].Adv Mater,2017,29(29):1701089.

        [42]孫 凱,年爭好,徐 成,等.絲素蛋白復合膠原蛋白支架的制備及性能研究[J].中國修復重建外科雜志,2014,28(7):903-908.

        [43]Feng XX, Zhang LL, Chen JY, et al.Preparation and characterization of novel nanocomposite films formed from silk fibroin and nano-TiO2[J].Int J Biol Macromol,2007,40(2):105-111.

        [44]Leong KF,Cheah CM,Chua CK.Solid freeform fabrication of three-dimensional scaffolds for engineering replacement tissues and organs[J].Biomaterials,2003,24(13):2363-2378.

        [45]Lee WD,Hurtig MB,Pilliar RM,et al.Engineering of hyaline cartilage with a calcified zone using bone marrow stromal cells[J].Osteoarthr Cartil,2015,23(8):1307-1315.

        [46]魏 戎,武軍龍,吳飛翔,等.致密層骨軟骨復合支架的制備及其修復關節(jié)骨軟骨缺損[J].中國組織工程研究,2017,21(2):197-201.

        [47]Yan X, Yu C, Zhou X, et al.Highly ordered mesoporous bioactive glasses with superior in vitro bone-forming bioactivities[J].Angew Chem Int Ed Engl,2004,43(44):5980-5984.

        [48]Huang S, Kang X, Cheng Z, et al.Electrospinning preparation and drug delivery properties of Eu3+/Tb3+ doped mesoporous bioactive glass nanofibers[J].J Colloid Interface Sci, 2012,387 (1):285-291.

        [49]Lei B, Chen X, Wang Y, et al.Surface nanoscale patterning of bioactive glass to support cellular growth and differentiation[J].J Biomed Mater Res A,2010, 94(4):1091-1099.

        [50]Vallet-Regí M, Izquierdo-barba I, Colilla M.Structure and functionalization of mesoporous bioceramics for bone tissue regeneration and local drug delivery[J].Philos Trans A Math Phys Eng Sci,2012,370(1963):1400-1421.

        [51]Vilela CA, Correia C, Oliveira JM, et al.Cartilage Repair Using Hydrogels:A Critical Review of in Vivo Experimental Designs[J].Acs Biomater Sci Eng,2015,1(9):726-739.

        [52]Spiller KL, Maher SA, Lowman AM.Hydrogels for the repair of articular cartilage defects[J].Tissue Eng Part B Rev,2011,17(4):281-299.

        [53]Karageorgiou V, Kaplan D.Porosity of 3D biomaterial scaffolds and osteogenesis[J].Biomaterials,2005,26(27):5474-5491.

        [54]Poursamar SA, Hatami J, Lehner AN, et al.Gelatin porous scaffolds fabricated using a modified gas foaming technique:Characterisation and cytotoxicity assessment[J].Mater Sci Eng C Mater Biol Appl,2015,48:63-70.

        Research advances in tissue-engineering techniques in thetreatmentofosteochondral defects

        HU Hong-Xing1, BU Zi-Heng2, LIU Zhong-Tang21Department of Orthopedics, the Second Affiliated Hospital of Wenzhou MedicalUniversity, Wenzhou 325027, China;2Department of Joint Surgery,Changhai Hospital Affiliated to Second Military Medical University, Shanghai 200433, China

        The treatment of osteochondral defects is a major challenge in orthopedic surgery,while the development of tissue engineering techniques bring new hope for it.This study investigated the application of tissue-engineering scaffolds material in the treatment of osteochondral defects.The related articles addressing tissue-engineered techniques in the treatment of osteochondral defects were retrieved by searching in PubMed,CNKI and Wanfang database with such key words “osteochondral defects,scaffolds, 3D-printing”.Finally, 54 eligible literatures were included.The conclusions are as follows: ①The seed cells include bone mesenchymalstem cells, muscle stem cells, SC-Exos,adipose-derived stem cells, embryonic stem cells and so on.SC-Exos shows the potential for the replacement of stem cells in the treatment of articular cartilage defects.②Growth factors such as BMP, TGF, VEGF and IGF play an important role in the repair of osteochondral defects.③The single layer scaffold and bi-layer scaffold have some shortcomingsin the repairof osteochondral defects,while compared with the nature bone cartilage structure,tri-layer scaffold is more consistent with the requirements of tissue engineering osteochondral composite scaffold.④Compared to traditional methods such as foaming,particle filtration, freeze-drying, template method, 3D printing technology has a certain advantage in the preparation of multi-phase scaffolds.

        osteochondral defects; tissue-engineering techniques; 3D-printing; SC-Exos

        骨軟骨缺損的治療一直是骨科醫(yī)生面臨的棘手問題,組織工程學的發(fā)展為其治療帶來了新的希望.本研究探討了組織工程材料治療骨軟骨缺損的研究進展.在中國知網(wǎng)、PubMed和萬方數(shù)據(jù)庫中以“骨軟骨缺損,組織工程支架,osteochondral defects,cartilage repair,scaffold,3D-printing”為檢索詞檢索關于組織工程材料治療骨軟骨缺損的相關文獻.最終選擇54篇文獻進行綜述,得出以下結論:①種子細胞包括骨髓間充質干細胞、肌肉干細胞、干細胞衍生的外泌體(SC-Exos)、脂肪干細胞、胚胎干細胞等.SC-Exos顯示出取代干細胞治療關節(jié)軟骨缺損的巨大潛力.②骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、轉化生長因子(TGF)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、胰島素樣生長因子等生長因子在骨軟骨缺損的修復過程中發(fā)揮了重要作用.③單相和雙相支架在骨軟骨缺損修復中存在缺陷,而三相支架比擬天然骨軟骨結構更符合組織工程骨軟骨復合支架的要求.④3D打印技術在制備多相層支架相比于傳統(tǒng)方法如發(fā)泡法、粒子濾取法、冷凍干燥法、模板法等具有一定優(yōu)勢.

        骨軟骨缺損;組織工程技術;3D打?。煌饷隗w(Exos)

        R318

        A

        2095-6894(2017)12-11-06

        2017-05-11;接受日期:2017-05-28

        國家自然科學基金面上項目(51673212)

        胡宏悻.碩士生.研究方向:關節(jié)外科及運動醫(yī)學.E-mail:jayden_hu0422@ 163.com

        劉忠堂.博士,教授,主任醫(yī)師.E-mail:surgeon_liu@ 163.com

        猜你喜歡
        下骨軟骨干細胞
        干細胞:“小細胞”造就“大健康”
        X線與CT引導下骨病變穿刺活檢的臨床應用
        軟骨下骨重塑與骨關節(jié)炎綜述
        造血干細胞移植與捐獻
        鞍區(qū)軟骨黏液纖維瘤1例
        骨關節(jié)炎與軟骨下骨研究進展
        軟骨下骨在骨關節(jié)炎中的病理改變及其機制
        干細胞產(chǎn)業(yè)的春天來了?
        原發(fā)肺軟骨瘤1例報告并文獻復習
        干細胞治療有待規(guī)范
        人妻少妇乱子伦无码视频专区 | 一区二区三区国产偷拍| 美女露出奶头扒开内裤的视频 | 欧美在线三级艳情网站| 亚洲AV秘 无码一区二区在线| 亚洲一区二区综合精品| 国产av一区二区三区天堂综合网| 少妇对白露脸打电话系列| 成人无码网www在线观看| 日本免费精品免费视频| 乱老年女人伦免费视频| 99久久精品国产成人综合| 久久se精品一区二区国产| 亚洲精品一区二区三区四区久久| 乱中年女人伦av三区| 亚洲va欧美va国产综合| 少妇被粗大猛进进出出| 久久伊人精品中文字幕有尤物| 日韩av无码精品一二三区| 久久精品国产夜色| 能看的网站中文字幕不卡av| 亚洲麻豆视频免费观看| 久久国产精品精品国产色婷婷| 91精品国产色综合久久不卡蜜| 黄页免费人成网址大全| 男人添女人囗交做爰视频| 躁躁躁日日躁| 久久精品综合国产二区| 亚洲一区二区三区99| 色橹橹欧美在线观看视频高清| 久久亚洲AV无码精品色午夜| 国产激情视频在线观看首页| 国产婷婷色一区二区三区| 亚洲最大中文字幕无码网站| 一本色道久久综合亚洲精品蜜臀| 国产成年人毛片在线99| 久久夜色精品国产| 国产精品亚洲国产| 国产一区二区免费在线视频| 亚洲国产精品毛片av不卡在线| 亚洲两性视频一三区|