软骨组织工程支架材料研究进展

纳米骨组织工程支架材料生物学效应研究进展_李波
目前，纳米骨组织工程支架材料的生物学效应研究主要集中在以下几个方面：
1.细胞生长和增殖：研究表明纳米骨组织工程支架材料能够促进骨细胞的粘附、增殖和分化，从而加速骨组织的再生过程。

这是因为纳米材料具有高比表面积和独特的表面化学特性，能够提供良好的细胞黏附环境和适宜的营养物质。

2.生物降解行为：纳米骨组织工程支架材料在体内的生物降解行为对临床应用起着决定性作用。

研究表明，纳米骨组织工程支架材料具有良好的生物降解性能，可以逐渐被机体吸收和代谢。

这种生物降解行为有助于材料与新生骨组织融合，加快骨组织的再生速度。

3.组织兼容性：纳米骨组织工程支架材料对周围组织的兼容性是影响其临床应用的重要因素。

研究表明，纳米材料能够通过调节材料的表面形貌和表面化学性质，改变材料与周围组织之间的相互作用。

这种材料的组织兼容性优于传统的支架材料，可以减少对机体的刺激和副作用。

4.生物活性：纳米骨组织工程支架材料具有良好的生物活性，可以模拟人体骨组织的生理和生化特性。

这种生物活性有利于支架材料与机体骨组织的结合，并提供机械支撑和生物信号，促进骨组织的再生和修复。

总的来说，纳米骨组织工程支架材料的生物学效应研究已经取得了一定的进展。

未来的研究方向可以包括进一步深入探讨纳米材料与细胞的相互作用机制、优化材料的表面形貌和表面化学性质，以及研发新型的纳米骨组织工程支架材料。

这将有助于提高纳米支架材料的生物学效应，推动其在骨组织工程和临床应用中的发展。

软骨组织工程研究进展软骨组织工程的基本原理是从机体获取少量活组织,将功能细胞从组织中分离出来,并在体外进行培养、扩增,然后与可降解吸收的支架材料按一定比例混合,植入病损部位,生物材料在体内逐渐降解和吸收,植入细胞在体内增殖和分泌ECM,最后形成所需的组织或器官,以达到创伤修复和功能重建的目的[1]。

目前软骨组织工程的研究内容主要集中在以下几个方面:①种子细胞;②支架材料;③细胞因子;④基因修饰。

本文就软骨组织工程的研究现状及其进展作一综述。

1 软骨种子细胞理想的软骨种子细胞应具有以下特点:①取材方便,对机体创伤小;②植入受体后对机体免疫排斥反应小;③在体外培养时有较强的增殖能力;④能稳定保持软骨细胞表型。

1.1软骨种子细胞来源:目前,报道的软骨组织工程种子细胞主要包括:自体软骨细胞、异体软骨细胞、基因修饰的永生化软骨细胞及各种来源的干细胞。

1.1.1自体软骨细胞:软骨细胞是终末分化细胞,可以合成ECM,如Ⅱ型胶原和蛋白多糖聚合物等,是组织工程软骨研究最早,也最常采用的软骨种子细胞,通过胶原酶直接消化关节软骨、骺板软骨、肋软骨和耳软骨组织等获得[2]。

自体软骨细胞来源的种子细胞不存在免疫排斥反应,有利于临床应用。

但自体软骨细胞体外培养传代会发生“去分(dedifferentiation) 化”现象[3] ,丧失增殖和分泌基质的能力,生长缓慢,不能达到组织工程软骨的需要数量。

且取自患者来源有限、对个体造成二次创伤、增加了手术费用和患者痛苦等,这严重限制了其作为种子细胞的应用。

1.1.2 异种和同种异体软骨细胞:异种软骨细胞来源充足,短时间可大量获取、增殖,但植入受体后免疫排斥反应严重,故应用较少。

虽然该类种子细胞也存在免疫反应,但随着移植时间推移其免疫反应逐渐减弱,并且随着免疫抑制剂研究的快速发展,较严重的免疫反应已基本消除。

然而,该软骨细胞来源于其他健康个体,在获取的同时又对其他个体造成创伤,增加二次手术费用,故也不是最理想的软骨种子细胞来源。

组织工程技术在软骨再生中的应用研究软骨是我们身体中的一种重要组织，负责支撑身体和缓冲骨骼间的压力。

然而，软骨组织的再生能力相对较差，导致软骨受损很难自行修复。

在过去，医生常常使用传统的手术方法来修复软骨受损，但是这种方法存在着缺陷，例如手术后的恢复期较长，且患者很难完全恢复原来的运动能力。

因此，人们开始寻找新的方法来修复软骨组织，其中的一个重要方法就是利用组织工程技术。

组织工程技术是一种结合生物学、生物医学工程和材料科学等方面的技术，旨在研究和制造人工组织或器官。

在软骨再生中，组织工程技术可以通过设计和制造生物可降解支架、种植细胞或干细胞来重建受损的软骨组织。

在利用组织工程技术修复软骨组织方面，主要有两种方法：一种是种植细胞或干细胞；另一种是使用生物可降解支架。

第一种方法是通过种植细胞或干细胞来修复软骨组织。

其中，关节内软骨的修复是最常见的应用之一。

研究表明，自体软骨细胞和干细胞均可用于软骨再生。

在这种方法中，先从患者的身体中取出软骨细胞或干细胞，然后将其培养增殖，最后将其种植在受损部位，促进软骨的生长和修复。

这种方法的好处是，细胞种植后可以更好地结合患者的身体组织，从而可以更好地重建受损的软骨组织。

第二种方法是利用生物可降解支架来修复软骨组织。

生物可降解支架是一种可以在人体内降解的材料，其特点是可以为组织工程提供一个良好的生长环境。

研究表明，生物可降解支架不仅可以增加软骨细胞的黏附和生长，还可以促进软骨细胞的分化，从而增加软骨的再生能力。

这种方法的好处是，相对于种植细胞或干细胞的方法，使用生物可降解支架有一定的优势，比如降解速度适当、容易制作等。

然而，无论是种植细胞或干细胞的方法，还是利用生物可降解支架的方法，都存在一定的挑战和难点。

举例来说，软骨细胞或干细胞的来源问题就是其中之一。

在现实中，有些患者的身体内的细胞数量可能不足，或者细胞质量不够理想，这会给种植细胞或干细胞带来一定的困难。

另外，在利用生物可降解支架修复软骨组织的过程中，如何设计支架的结构、材料和降解速度等也是需要考虑的因素。

组织工程软骨生物支架材料研究新进展前言关节软骨为覆盖关节表面的一层光亮的结缔组织,富有弹性，摩擦系数小，能吸收关节间的振荡，是机体重要的力学器官之一。

关节软骨属于透明软骨，组织代谢活性较低，创伤及退行性变等所致的软骨损伤难以自我修复或以纤维软骨、纤维组织所填充替代。

这种损伤可涉及全层关节软骨和软骨下骨，表现为关节的疼痛和功能障碍。

两个半世纪以来，人们一直致力于探索修复软骨缺损的最佳途径和方法，其中包括软骨刨削、钻孔、微骨折术、软骨组织移植术等，这些治疗方法均存在不同程度的限制如：供体来源不足，免疫排斥、生成软骨不佳、远期效果不好等，远不能满足临床应用的需要。

由Langer和Vacanti提出的组织工程学使得关节软骨的生物学替代物即人工软骨显示出美好的前景。

生物支架材料是构建人工软骨的中心内容之一，本文检索PubMed数据库及中文期刊全文数据库2003—01／2006—12有关组织工程软骨生物支架材料的文章，就近年来生物支架材料的新进展做一综述。

正文1 生物支架材料概述作为细胞赖以生存的三维空间．生物支架材料不仅提供软骨细胞生长依附的空间架构、力学需求和几何形状，更重要的是它作为细胞外基质之一，可以协调生物活性因子和细胞之间的相互作用，增进细胞的附着，潜在地影响细胞表面因子受体的表达和细胞的分化。

理想的生物支架材料应该具有以下10个特征：①良好的生物相容性。

②可降解性。

③足够的孔隙结构。

④促进细胞黏附与增殖。

⑤具备承载生长因子的能力。

⑥支架的容积应能保持不变。

⑦支架能与周围组织融为一体。

⑧不易从缺损区脱落。

⑨具有一定的弹性。

④具有关节软骨的分层结构。

目前常用的支架材料按其应用形态可分为：凝胶类、微球类、海绵类、人工高分子聚合物支架材料；按其来源可分为：天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。

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)、藻酸盐、蚕丝蛋白、松质骨骨基质、脱细胞基质等。

工程用软骨组织材料进展摘要：综述了近年来软骨组织工程用材料及其制备技术，指出了当前软骨组织工程研究中存在的问题，并针对此问题对未来软骨组织工程用材料的研究作了展望。

关键词：生物材料；软骨组织；高分子；水凝胶中图分类号：Q813；TQ31文献标识码：AProgress of Cartilage Tissue Material in EngineeringAbstract:In this paper,the research reports are reviewed which is on biomaterials used in recent years in the field of tissue engineering for cartilage regeneration,and the preparation of these biomaterials are also discussed.Finally,ideas are proposed to solve the problems in the field of cartilage tissue engineering.Key words:Biomaterials; cartilaginous tissue; macromolecule; hydrogel人体软骨组织内无血管，一旦损伤很难修复。

造成人体关节软骨损伤的原因主要是关节炎和运动创伤。

受损后的关节软骨很难自然痊愈，并会引发更严重的关节软骨组织病变。

多年来人们一直试图修复或重建受损后的软骨组织，从而诞生了软骨组织工程这一学科。

人体内的软骨具有极特殊的力学性能，例如关节软骨，具有很好的弹性和韧性，可承受较大的负荷，又具有光滑的表面，使关节活动时的摩擦力极小，但是至今软骨组织工程仍无法再造与天然软骨具有相同力学性能的软骨组织，这是目前软骨组织工程所面临的最大问题。

本文主要从软骨组织工程所用材料的角度总结了软骨组织工程的进展情况，同时针对该学科目前存在的问题对软骨组织工程用材料的改进提出了自己的观点。

软骨组织工程支架材料研究进展李德保综述，章庆国审校各种原因引起的关节软骨损伤在临床工作中非常常见，但临床治疗手段有限，组织工程的发展为关节软骨损伤的修复提供了新的途径。

在软骨组织工程中支架材料起着重要作用，选择合适的载体是一个首先要解决的问题。

本文对目前软骨组织工程支架材料的现状做一综述，指出了当前软骨组织工程所面临的问题, 并针对此问题对未来软骨组织工程材料的研究作出了展望。

Abstract: Articular cartilage defect is caused by various factors and is frequently seen in clinical field but it is limited in treatment. The evolvement of tissue engineering, a new method promises to render the repair of articular cartilage injury. Scaffold material plays important role in cartilage tissue engineering, so selection of an appropriate carrier is to be done firstly. The aim of this review is to discuss the current status of scaffolds, and problems in cartilage tissue engineering. In future, ideas are promising to solve the problems in the field of cartilage tissue engineering.Key words: cartilage; tissue engineering; scaffold由于创伤、骨关节炎以及骨软骨病引起的软骨畸形或缺损在临床上非常常见。