以脂肪血管基质成分为基础构建组织工程软骨修复山羊膝关节大面积软骨缺损

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目的:探究采用软骨细胞外基质源性微粒(Cartilage ECM derived particles,CEDPs)及PCL支架作为载体,复合自体脂肪组织来源的血管基质成分(Stromal Vascular Fraction,SVF)构建组织工程软骨修复山羊膝关节负重区软骨大面积缺损的可行性。方法:使用3-D打印技术制备多孔的聚己内酯(PCL)支架。无菌环境下刮取山羊膝关节处软骨碎片,通过粉碎、逐步脱细胞等技术,制备山羊软骨来源的细胞外基质源性微粒。在体外对支架和软骨细胞外基质源性微粒进行微观形态学检测,并复合细胞,观察材料对细胞生长及分化的影响。无菌条件下取山羊颈背部皮下脂肪,利用酶消法获得自体脂肪来源SVF。体外验证其具有多项分化能力。手术时,在山羊右膝关节内外侧股骨髁负重区分别建立一个直径8mm的全层软骨缺损。实验分为5组,每组4只山羊(8个缺损区),分别为A组:空白对照组;B组:CEDPs组;C组:CEDPs+SVF组(微组织组);D组:PCL组;E组:PCL+微组织组。A、B、C组在术后3个月和6个月各取2只,D、E两组在术后6个月进行取材。分别使用国际软骨修复协会大体评分标准对缺损修复情况进行评价,组织切片行HE,番红固绿和二型胶原染色分析,影像学检查,生物力学检测以及糖胺聚糖定量检测来评价缺损处修复效果。结果:3个月取材分析时,标本大体观察情况及评分均显示,C组的效果优于AB两组。标本切片染色结果显示,C组的透明软骨的比例高于其余组,A组和B组大部分为纤维软骨修复或者未修复。6个月取材时,E组的修复效果优于其他对照组。MRI结果显示,E组修复区域软骨信号较类似于正常软骨,软骨下骨破坏较其余组轻。纳米压痕结果显示E组修复区域软骨组织力学特性较接近于周围正常软骨。糖胺聚糖定量分析结果显示,C组新生软骨的糖胺聚糖含量多于AB两组。结论:采用自体脂肪组织来源的血管基质成分复合PCL支架可用于修复山羊膝关节负重区软骨缺损。本研究结果说明,SVF是一种具有分化潜力的组织工程种子细胞来源,具有容易获取,不需经过培养,一次手术就可以完成的优点。软骨细胞外基质源性微粒可以为种子细胞提供良好的载体和微环境,有利于细胞扩增和分化。PCL支架可以为缺损区提供良好的支撑,为软骨生成创造有利条件。因此本研究中采用的技术具有良好的应用前景。
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