一種新型在體組織工程室的建立及其微環(huán)境分析和應用研究.pdf

1、組織工程是過去十多年組織修復領域受到廣泛關注,并投入大量人力物力開展研究的課題,已經(jīng)取得了長足的進步,并已在實驗室成功培養(yǎng)出了骨、軟骨、肌腱、皮膚等多種組織或器官。但是,隨著研究的深入,多數(shù)研究者發(fā)現(xiàn),培養(yǎng)皿中培養(yǎng)出的組織和器官無論從外觀、質地、結構和生物力學性質均無法達到臨床應用要求,與正常組織仍然有很大的差別,而現(xiàn)在常用的裸鼠皮下培養(yǎng)過渡的方法雖然可以獲得更好的生物力學效果,但裸鼠細胞的混入和血管侵犯,會導致組織工程產(chǎn)品的繼發(fā)性損傷

2、或變形,這成為組織工程組織向臨床過渡的瓶頸問題。通過文獻復習我們發(fā)現(xiàn),組織工程室可為組織工程產(chǎn)品的體內過渡提供理想的場所,而試驗動物皮下腔隙內的滲液可支持細胞的生長和存活。同時我們在預實驗中已初步證明我們自行設計的在體組織工程室可構造出有軟骨結構的組織工程軟骨。因此,在實驗動物體內構造一個相對封閉的獨立的,并且能夠模擬裸鼠皮下的空間環(huán)境有望能為組織工程產(chǎn)品進一步成熟提供一個新思路。本課題擬用一種新型的在體組織工程室來解決此問題,通過完善

3、此模型的穩(wěn)定性并研究組織工程室內的微環(huán)境,摸索此模型的具體使用條件,為組織工程產(chǎn)品的最終臨床應用提供理想的過渡環(huán)境。
　　本課題的模型是采用我們自行設計的多孔硅膠球組織工程室。根據(jù)實驗需要,我們用醫(yī)用硅膠設計不同外徑、孔徑、打孔率等不同規(guī)格的組織工程室模型,按外徑的不同分別將其埋置于大鼠和兔皮下。隨著時間的推移,組織滲液會漸漸充滿硅膠球,通過對硅膠球內滲液產(chǎn)生速度的分析,我們發(fā)現(xiàn)不同規(guī)格的組織工程室產(chǎn)生滲液的速度有所不同,孔徑大,

4、打孔率高的組織工程室內滲液產(chǎn)生較快,但是無論何種規(guī)格的組織工程室,其內部最終均會被滲液所充滿。為了驗證組織工程室內的微環(huán)境是否滿足種子細胞的成活和增殖,我們用組織工程室內滲液對不同來源的細胞進行體內/外培養(yǎng),結果顯示組織工程室內的滲液微環(huán)境可滿足組織工程產(chǎn)品過渡的需要。同時,利用生化分析儀和ELISA法,測定組織工程室內滲液的主要成分,我們發(fā)現(xiàn)滲液中的主要營養(yǎng)物質和生長因子,如TP、ALB、GLU、K+、Na+、Cl-、VEGF、bFG

5、F、TGF-β、IGF-1和PDGF-BB等含量穩(wěn)定且均高于普通培養(yǎng)基(P<0.01),可為種子細胞-支架復合物提供一個良好的生長增殖空間,為進一步的研究打下了基礎。
　　組織工程軟骨是最有希望應用于臨床的組織工程產(chǎn)品之一,為了驗證組織工程室的可行性,我們進行了應用多孔硅膠球組織工程室模型構建組織工程軟骨的研究。首先我們分離了兔耳軟骨細胞作為實驗用種子細胞,用PLGA和Matrigel作為支架材料在體外構建組織工程軟骨的細胞-支架

6、復合物,結果顯示種子細胞和支架材料在體外的相容性良好。將構建好的細胞-支架復合物體外培養(yǎng)4周后,除一部分繼續(xù)體外培養(yǎng)外,將剩余復合物置入組織工程室內進行體內培養(yǎng),繼續(xù)培養(yǎng)12周后取材分析。通過大體觀察和組織病理學分析我們發(fā)現(xiàn),兩種支架材料無論通過體外還是體內+體外的培養(yǎng)模式,均可形成具有軟骨組織結構的組織工程產(chǎn)品,但以Matrigel作為支架材料所構建的產(chǎn)品質軟,生物力學指標無法達標;而以PLGA為支架材料可以構建出有良好外觀和生物力學