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目的人工蚕丝韧带(Artificial silk ligament)作为生物材料支架,具有良好的生物相容性,没有细胞毒性,并不引起炎性反应,在组织工程已被广泛应用。蚕丝脱胶后,经多种方法增大人工蚕丝韧带的孔隙率,提高其与外周事物接触的表面积,进而增加骨髓间充质干细胞(BMSCs)在蚕丝韧带上的粘附率。通过一定浓度骨髓间充质干细胞在人工蚕丝蚕丝韧带上贴附生长,制成复合生物材料,替代新西兰大白兔的前交叉韧带(ACL),在膝关节微环境和动力作用下,观察复合材料的转变,并与正常韧带做对比。为人工肌腱和韧带等组织工程材料的制作提供一定的可行性。方法1.实验流程1.1制作人工蚕丝韧带,用胰酶或碳酸钠进行脱胶,然后与Ⅰ型胶原蛋白复合,进行冷冻干燥,再以EDC(1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺)/NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)作为交联试剂进行胶原的交联,再次冷冻干燥,环氧乙烷灭菌备用。1.2选取约一周左右新西兰小白兔,取其骨髓间充质干细胞,传代培养并行流式细胞仪检测细胞种类。取第四代细胞,与备用的人工蚕丝韧带复合7天,形成复合材料。1.3封闭群养新西兰大白兔36只,随机分为3组(空白组,实验组和对照组),每组12只。在相同条件下分别去除其前交叉韧带,保留残端。在实验组中,用复合材料重建ACL。2.观察指标2.1不同预定时间各组分别随机处死4只动物,观察复合材料组织学、病理学形态变化及骨与复合材料连接接口的组织结构。2.2不同预定时间随机行实验动物的影像学和生物力学检察。3.统计学分析采用SPSS软件,行配对t检验、单样本t检验、2×4析因分析,统计分析。结果1.人工蚕丝韧带的孔隙率蚕丝韧带表面因为丝胶的存在,把丝素纤维紧紧包裹住粘合在一起组成完整的蚕丝,使得丝素表面粗糙不平,但能够看到单根的丝素纤维;脱胶后,丝素表面因丝胶的去除而很光滑,可见一单根的丝素纤维。脱胶后人工蚕丝韧带与胶原复合,在其表面形成了一层胶原层,结构很不均匀,表面积增大,使得蚕丝韧带表面变得粗糙不平,孔隙率提高,促进了BMSCs的贴附。2.骨髓间充质干细胞的培养一周大小新西兰小白兔处死后,立即取其四肢干骺端髓腔细胞培养。48小时后初次换液,用PBS缓冲液轻轻冲洗,去除杂细胞,净化BMSCs,倒置显微镜下观察,细胞贴壁生长,呈不规则梭形。取部分细胞制成悬液后进行流式细胞仪检测,结果为CD34+细胞占10%左右,CD44+占42%左右,表现为干细胞特性(贴壁培养法:CD34阴性,CD44、CD50、STRO-1阳性)。3.移植物指标实验组移植物周围被大量软组织包绕,有少许炎性细胞浸润。与骨接口连接处有Sharpey结构产生,骨细胞生长比较旺盛。ACL残端包绕的移植物,病理切片显示结构接近正ACL。而对照组除有大量炎性细胞浸润外,无其它相应表现,两组比较有统计学意义(P<0.05)。结论1.Ⅰ型胶原蛋白与蚕丝韧带复合后可增加韧带的表面积,提高孔隙率,促进BMSCs的贴附。2.人工蚕丝韧带与BMSCs复合后可促进韧带与骨的愈合,并在膝关节微环境下有向正常韧带组织转化的迹象。