组织工程骨的快速血管化

放射性核素骨显像动态检测组织工程化骨血管化的价值（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）【摘要】［目的］放射性核素骨显像动态检测评价组织工程化骨血管化与骨代谢的价值。

［方法］取大白兔24只，抽取骨髓，行骨髓间充质干细胞分离、培养与骨向诱导。

双侧股骨髁制作0.6 cm ×1.2 cm的骨缺损，将诱导后的骨髓间充质干细胞与珊瑚羟基磷灰石复合植入左侧骨缺损处为实验组，右侧单纯植入珊瑚羟基磷灰石为对照组。

术后4、8、12周分别行静态放射性核素骨显像检测，用ROI 计数计算不同时间点的ROI平均计数。

［结果］结果术后4、8、12周实验组ROI计数(单位像素)均较对照组有显著性增高。

实验组ROI 计数随时间的延长，呈明显的上升趋势，术后8周开始增长放缓；对照组ROI计数术后8周增长缓慢，8周后开始增长加快，两组均在12周达到峰值。

［结论］骨髓间充质干细胞诱导后与珊瑚羟基磷灰石复合可有效的修复股骨髁松质骨缺损。

放射性核素骨显像可动态检测组织工程化骨血管化及骨代谢变化。

【关键词】放射性核素骨显像; 血管化; 骨髓间充质干细胞; 骨缺损; 珊瑚羟基磷灰石Abstract：［Objective］To dynamically monitor revascularization and metabolism of tissue engineered bone graft in repairing bone defects by radionuclide bone imaging.［Method］Twenty four healthy New Zealand rabbits were studied. Mesenchymal stem cells(MSCs) were separated and cultured from bone marrow.Cancellous bone defects(0.6 cm×1.2 cm) were created on bilateral femoral condyles in rabbits. The compound of coral hydroxyapatite ceramic(CHA) and defects were treated with the induced osteoblasts inplanted into the left defects (experimental group). While CHA alone was used for the right (control group). The counts of regions of interest( ROI) was evaluated by radionuclide bone imaging at 4,8 and 12 weeks postoperatively.［Result］ROI in the experimental group was significantly higher than that of control group at 4,8 and 12 weeks postoperatively. ROI in either group had a tendency to increase with time. Eight weeks postoperatively, ROI in experimental group tended to increase at a lower speed, while ROI in control group had a tendency to increase at a higher speed. ROI in either group reached a peak at 12 weeks postoperatively.［Conclusion］The tissue engineered bone graft is an effective method for repairing cancellous bone defects. Radionuclide bone imaging can dynamically monitor the changes of revascularizationand metabolism of tissue engineered bone graft.Key words：mesenchymal stem cells; revascularization; mesenchymal stem cell; bone defect; tissue engineered bone 随着组织工程学的迅速发展，应用种子细胞复合生物材料修复骨缺损已有较多的报告。

骨髓间充质干细胞向血管内皮细胞诱导分化研究进展张洪鑫1,杨　柳2△,段小军2(11解放军第89中心医院关节外科,山东潍坊261041;21第三军医大学西南医院关节外科中心,重庆400038) 【关键词】　骨髓间充质干细胞;组织工程骨;血管内皮细胞;血管化;诱导分化 【中图分类号】　Q7 【文献标识码】　B 【文章编号】　100420501(2008)0820953203 骨科临床上经常会遇到因骨折、骨病导致的大段的骨缺损,目前常采用异体或自全骨移植的方法,但存在免疫排斥反应,传染疾病,增加手术次数和自体骨量不足的缺点。

组织工程学技术为解决这一难题提供了新的方法,并且Quarto和杨志明已将该技术使用到临床,获得初步的成功[1,2]。

骨缺损的良好修复依赖充分的血供,新生的血管既是氧气、营养物质及代谢产物的通道,亦是参与骨修复调控的细胞、信号分子通过的重要路径,因此血管化是骨愈合过程中的最基本的环节之一。

体外构建的组织工程化骨植入体内后同样必须建立起充分的血供为种子细胞的功能活动提供充足的营养,只有这样才能保证组织工程骨的活性促进骨缺损的修复,这在完成较大的骨缺损的修复时显得尤为重要(种子细胞距离毛细血管数百微米以上可发生坏死)。

因此促进移植物在体内的快速血管生成,已成为骨组织工程中的研究重点。

用血管内皮细胞和成骨细胞一同与支架材料复合,是促进骨组织工程血管化重要方法,但存在自体的血管内皮细胞不易获取,体外扩增能力有限及易去分化的不足[3]。

因此如何获得大量、生物学功能良好血管内皮细胞是目前解决骨组织工程血管化一个重要难题和研究热点。

骨髓来源的间充质干细胞(MSCs)具有多种分化潜能,而且在VEG F、ECG S、bFG F、IG F21等生长因子的诱导下可以向血管内皮祖细胞、血管内皮细胞表型分化[4]。

这有望解决血管内皮来源上的不足。

1　骨髓间充质干细胞可以在体外诱导分化为血管内皮细胞111　MSCs简介:MSCs起源于胚胎发育中胚层,存在骨髓基质中,形态呈纤维状,可聚集成均匀集落,体外培养呈漩涡状排列,既往认为MSCs主要功能是对骨髓造血系统细胞起支持和连接作用,参与构成造血干细胞生存及分化环境。

骨组织工程骨组织工程本质上说，就是用一个有利于细胞黏附和保持其功能的支架，在特定的骨诱导因子作用下，与富含骨始祖细胞共同作用。

但是，到今天，能够血管化，具有一定力学强度的能促进骨传导和骨诱导的构造物也仅仅只是理论上的证明。

对细胞功能，细胞外基质形成的了解对我们制备有利于细胞吸附，保持细胞功能的支架是非常重要的。

随着人口老年化问题的突出，一些由疾病或者外伤引起的组织缺损极大的降低了人民的生活质量，在临床上，人工关节的置换在治疗风湿性关节炎，骨关节炎以及骨质疏松症方面取得不错的效果，也极大的提高病人的生活质量，但是由于侵蚀作用，力学性质的改变等也会导致非常严重的后果。

临床上也期望能发展一种能促进骨组织在生的新的治疗方法，即通过骨组织工程来制备一种“活的”，能与周围正常组织相互作用的修补物。

一般用来产生新组织的方法，是通过合适的三维支架在生物反应器内，让从活体组织中取得细胞进行增殖。

一般生物反应器可以通过一个半透膜来进行气体交换，通过旋转来获得微重力环境以及构建组织生长微环境。

另外的一种方法就是将没有接种上细胞的支架放到体内，让周围的细胞向其扩散生长或者在植入几天后将细胞注射到支架上，即将人体作为一种天然的生物反应器。

一般来说，对于骨组织工程来说，一般可以分为六个阶段，1，制造可吸收的支架。

2，在静态的环境下，将成骨细胞或者软骨细胞接种到支架上面。

3，在动态的环境中培养改组织。

4，将成熟的组织在接近生理条件下进行培养，生物反应器。

5，进行手术移植。

6，对移植后的组织工程支架进行观察，是否被肌体同化或者需要重新建立。

临床需求骨折的治疗一直是社会经济学关心的问题，在英国每年在这个方面的发费达9亿英镑，并且随着老年化问题的不断突出，费用在逐步增加。

每年在英国有150，000例由于骨质疏松导致的骨折。

特别是股骨头骨折具有更高的致残率和死亡率，一般来说不到一半的病人在手术后能回家生活。

30%到50%的臀部骨折患者需要再次进行手术效正，同时有很大部分的别人需要进行骨修补。

骨组织工程研究的新进展：修复骨缺损的完美技术李凯【摘要】骨组织工程自20世纪80年代诞生以来,取得了飞速的发展,为临床上骨缺损的治疗带来新的希望.纵观骨组织工程研究的二十多年里,其构成的三大要素:种子细胞方面、支架材料方面和组织构建方面都取得了一定的进展.但是距离组织工程骨在临床中正式使用尚有一定距离,有待进一步的研究.本文就目前骨组织工程研究的现状及最新进展作一综述.%Bone tissue engineering has developed rapidly since the 1980s and brought new hope for the treatment of bone defects. Throughout twenty years, the three major elements of bone tissue engineering: seed cells, scaffolds and organizations to build have made great progress. However, there is still certain distance for tissue engineered bone to be used officially in clinic. In this paper, the current status of bone tissue engineering research and the latest developments are reviewed.【期刊名称】《中国医药导报》【年(卷),期】2012(009)018【总页数】3页(P15-17)【关键词】骨组织工程;骨缺损;研究进展【作者】李凯【作者单位】哈尔滨医科大学附属第三医院骨科,黑龙江哈尔滨150081【正文语种】中文【中图分类】R681.2临床上由于各种原因导致的骨缺损很常见，然而修复骨缺损的惟一方法是通过骨移植来实现。

D fd1、组织工程的三要素是什么？基本原理是什么？三要素：a)种子细胞; b)支架材料; c)生长因子基本原理：a) 由人体取出细胞；b) 在体外将细胞培养到足够的数量；c) 将这些细胞填入、养在人工支架里；d) 有时需要再加一些化学物或生长因子促进细胞的分化；e) 将此人工组织移植到患者身上。

2、组织工程的生长因子有哪些分泌方式？为什么生长因子需要控制性释放？根据生长因子产生细胞与接受生长因子作用的细胞相互之间的关系，可概括为以下三种模式：（1）内分泌（endocrine），生长因子从细胞分泌出来后，通过血液运输作用于远隔靶细胞。

如：血小板源生长因子（PDGF）源于血小板，作用于结缔组织细胞。

（2）旁分泌（paracrine），细胞分泌的生长因子作用于邻近的其他类型细胞，对合成、分泌该生长因子的自身细胞不发生作用，因为它缺乏相应受体。

（3）自分泌（autocrine），生长因子作用于合成及分泌该生长因子的细胞本身。

生长因子以后两种作用方式为主。

生长因子优点诸多，但是也存在很多问题，主要是高扩散性和半衰期短，生物学活性难以长期保存。

局部直接应用生长因子可在较短的时间内发挥作用，但在生理环境下很容易使之迅速失活，不产生预期的生理效应。

因此，采用控制性释放技术，对生长因子进行保护，使之在有水环境下即能保持活性，又能持续释放或控制释放，是使生长因子得到有效应用的关键。

3、组织工程用支架材料的基本要求是什么？为什么需要多孔结构？•良好的生物相容性•良好的生物降解性•具有三维多孔立体结构•可加工性和有一定的机械强度•良好的材料-细胞界面•良好的消毒性能合适的孔尺寸、高的孔隙率和相连通的孔形态，以利于大量细胞的种植、细胞和组织的生长、细胞外基质的形成、氧气和营养的传输、代谢物的排泄以及血管和神经的内长入。

A4、组织工程种子细胞的基本要求是什么？5、组织工程皮肤和骨骼等器官构建路线是什么？所构建的人工器官优缺点各是什么？采用动物实验检测所构建的器官的大概步骤是什么？6、与组织工程密切相关的两项医学生理学奖的获得者的姓名，时间，发现内容是什么呢？1986年美国生物化学家斯坦利·科恩(Stanley Co-hen) 和意大利生物学家丽塔·莱维-蒙塔尔奇尼(Rita Levi-Mont.alcini)共同获得诺贝尔生理学或医学奖。

・综述・骨髓基质干细胞修复骨缺损的研究进展术２００９年１１月第４７卷第３ｌ期李向东－景尚斐２（１．内蒙古自治区林两县医院骨科，内蒙古林两０２５２５０；２．内蒙古医学院第二附属医院手外Ⅱ科，内蒙古呼和浩特０１００３０）【摘要】骨缺损的治疗是困扰骨科临床的难点，传统的治疗方法极为困难。

随着组织工程学的迅速发展，骨髓基质干细胞是被研究最多的种子细胞，通过对其进行基因修饰、构建复合支架材料及促进组织工程骨早期血管化等方法，使应用组织工程技术治疗骨缺损成为目前研究的热点，现对其研究现状及进展进行了综述。

【关键词】骨髓基质干细胞；组织工程；骨缺损；成骨细胞【中图分类号】Ｒ－３３２；Ｑ８１３．５【文献标识码】Ａ【文章编号】１６７３－９７０１（２００９）３１—２６—０３ＲｅｓｅａｒｃｈＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＲｅｐａｉｒｏｆＢｏｎｅＤｅｆｅｃｔｗｉｔｈＢｏｎｅＭａｒｒｏｗＳｔｒｏｍａｌＣｅｌｌ１．ＢｏｎｅＳｕｒｇｅｒｙＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＬｉｎｘｉＣｏｕｎｔｙＨｏｓｐｉｔａｌ，Ｌｉｎｘｉ０２５２５０，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＨａｎｄＭｉｃｒｏｓｕｒｇｅｒｙ，ｔｈｅＳｅｃｏｎｄＡｆｌｉｌｉｅａｔ－ｅｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＭｅｄｉｃａｌＣｏＵｅｇｅ，Ｈｏｈｈｏｔ０１００１０，Ｃｈｉｎａ【ＡｂｓｔｒａｃｔｌＴｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｆｏｒｂｏｎｅｄｅｆｅｃｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｎｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓｃｌｉｎｉｃ，ａｎｄｉｔｉｓｈａｒｄｆｏｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓ．Ｗｉｔｈｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｒｅｐａｉｒｏｆｂｏｎｅｄｅｆｅｃｔｗｉｔｈｔｉｓｓｕｅｅｎ６ｎｅｅｒｉｎｇｈａｓｂｅｅｎａｈｏｔｓｐｏｔ，ｓｕｃｈａｓｇｅｎｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｅｄｃｅＨｓ，ｃｏｎｓｔｒｕｅ—ｆｉｏｎｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃａｆｆｏｌｄａｎｄｐｒｏｍｏｔｉｎｇｅａｒｌｙｐｅｒｉｏｄｖａｓｃｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｂｏｎｅｅｌｍ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃａｌ矛Ｖｅｓａｎｏｖｅｒｖｉｅｗｔｏｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔ－ｕａｔｉｏｎａｎｄａｄｖａｎｃｅｓｉｎｉｔｓｒｅｓｅａｒｃｈ．ＩＫｅｙｗｏｒｄｓＪＢｏｎｅｍａｒｒｏｗｓｔｒｏｍａｌｃｅｌｌ；Ｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｂｏｎｅｄｅｆｅｃｔ；Ｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｓ由于感染、创伤、肿瘤和先天性疾病造成的骨骼缺损是骨科最常见的治疗难题。

骨组织工程的研究进展【中图分类号】r318 【文献标识码】a 【文章编号】1672－3783(2011)10－0074－01骨创伤、肿瘤和炎症等导致的骨缺损是目前骨科临床的常见病和难治病，唯一的方法是通过骨移植进行修复。

组织工程是指将分离的自体高浓度成骨细胞、骨髓基质干细胞或软骨细胞，经体外培养扩增后种植于一种天然或人工合成的、具有良好生物相容性、可被人体逐步降解吸收的细胞支架（scaffold）或称细胞外基质（extracellular matrix，ecm）上，这种生物材料支架可为细胞提供生存的三维空间，有利于细胞获得足够的营养物质，进行气体交换，排除废料，使细胞在预制形态的三维支架上生长，然后将这种细胞杂化材料（hybrid material）植入骨缺损部位，在生物材料逐步降解的同时，种植的骨细胞不断增殖，从而达到修复骨组织缺损的目的。

目前，关于骨组织研究主要包含以下几个方面的内容：⑴种子细胞的研究；⑵支架材料的研究；⑶诱骨成骨因子的研究；⑷应力环境的研究。

本文针对骨组织工程的研究的各个方面的国内外进展进行作一综述。

1 种子细胞的研究目前，在骨组织工程研究中选用的种子细胞来源于三方面：骨膜、干细胞和骨外组织。

作为种子因子应具有以下几个特点1］取材部位恒定，方式简单，不易污染，对人体的伤害不大。

⑵体外增殖能力强，并能定向分化。

⑶能适应材料与受区环境⑷能够方便地通过分子生物技术进行基因修饰，能让种子细胞具有更丰富的基因表型来提高期望。

1.1 骨膜细胞 :骨膜内成骨细胞含量丰富，体外培养容易成活，生长增值旺盛，是骨组织工程中较理想的种子细胞2］mscs 和牙槽骨细胞3］park 等4］成功诱导分化为成骨细胞，并且早期大量表达alp，后期则降钙素的表达占优势，矿化结节量增长呈时间依赖性，说明下颌骨骨膜细胞可以作为种子细胞修复颌面部骨缺损。

但是骨膜细胞来源有限，且取材不方便，可造成新的创伤，限制了其运用。

组织工程技术修复骨缺损的研究现状及进展作者：吴雪晖，罗飞，谢肇，许建中作者单位：第三军医大学西南医院骨科，全军矫形外科中心，重庆400038【摘要】骨缺损的治疗是困扰骨科临床的难点，传统的治疗方法极为困难。

随着组织工程学的迅速发展，通过对种子细胞进行基因修饰、构建复合支架材料及促进组织工程骨早期血管化等方法，使应用组织工程技术治疗骨缺损成为目前研究的热点，作者对其研究现状及进展进行了综述。

【关键词】组织工程；骨缺损基金项目：国家高技术研究发展计划资助重大攻关课题（2006AA02A122）Advances of repair of bone defect with tissue engineering techniqueWU Xue hui,LUO Fei,XIE Zhao,et al.(Orthopedic Center of PLA,Department of Othopaedics,Southwest Hospital,Third Military Medical University, Chongqing400038,China)Abstract:The treatment for bone defect is difficult in orthopaedics clinic, and it is hard for traditional methods.With the rapid development of tissue engineering technique,repair of bone defect with tissue engineering has been the hotspot,such us gene modification of seed cells,construction of composite scaffold and promoting early period vascularization of tissue engineered bone etc.The author gives an overview to current situation and advances for its research.Key words:tissue engineering;bone defect骨缺损、特别是大段骨缺损常因创伤、感染、肿瘤、骨不连多次手术植骨内固定失败及先天性畸形所致，传统的治疗方法极为困难。

专利名称：一种组织工程化软骨移植物的制备方法及产品专利类型：发明专利
发明人：孙冬梅,杨丹,吴明皇,柴勋
申请号：CN201210110340.0
申请日：20120413
公开号：CN103372233A
公开日：
20131030
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种组织工程化软骨移植物的制备方法及产品，它是采用冷冻-冻干法将PLGA丝线编织网，整合-到胶原-壳聚糖支架中，形成PLGA编织网/胶原-壳聚糖复合支架；将浓度大于1x10个/ml的软骨细胞添加到纤维蛋白凝胶中并充分混匀细胞，将细胞-纤维蛋白混合液接种于上述支架中，形成组织工程移植物；本发明采用具有优良力学特性的可降解生物材料支架复合千万级有功能的软骨种子细胞，形成的组织工程化软骨移植物可被粘合固定，亦可被缝合加固，可小切口递送，适合修复各种大小和难度的软骨缺损，且效果显著。

申请人：杭州龙禧生物医药科技有限公司
地址：310000 浙江省杭州市滨江区信诚路33号龙禧集团8楼
国籍：CN
代理机构：杭州新源专利事务所(普通合伙)
代理人：李大刚
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