压缩载荷下软骨细胞/复合支架的三维培养

• 作者: 张春秋 张杨 张西正 李瑞欣 林祥龙 程威 高丽兰
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 骨科材料 软骨支架 丝素蛋白/Ⅱ型胶原 压缩载荷 细胞增殖 缺损修复 生物材料
• 年，卷（期）: 2019,（10）
• 所属期刊栏目: 组织工程软骨材料
• 页码范围: 1483-1488
• 页数: 6页
• 分类号: R459.9|R318.19
• 字数: 7341字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.1627

摘要

背景:前期研究利用低温生物3D打印技术制备了丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架,并证明其具有良好的力学性能;研究表明,力学刺激有利于骨骼重塑,并且梯度变化的加载应变有利于成骨细胞和破骨细胞的活化.目的:在压缩应变下,将丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架与软骨细胞共培养,观察细胞增殖变化,并观察丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架修复软骨缺损的效果.方法:采用低温3D打印技术制备丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架,检测支架的孔隙率.将第3代小鼠软骨细胞ADTC-5接种于丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架上,分别进行静态培养与力学载荷下培养:①静态培养:设置空白支架为对照,接种1,3,5,7,10,14 d,采用MTT法检测细胞增殖;②力学载荷下培养:设置空白支架为对照,接种1 d后,对细胞-支架复合物分别施加0％,1％,5％,10％,15％,20％的压缩应变,持续加载3 d,采用MTT法检测细胞增殖,扫描电镜和苏木精-伊红染色观察支架上的细胞分布、黏附和形态.在新西兰兔双侧膝关节制作直径3.5 mm的软骨缺损,左侧植入丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架,右侧不植入材料,术后8周观察修复部位.结果与结论:①支架孔隙率为(89.3±3.26)％,有利于细胞附着;②静态培养5 d后,软骨细胞在复合支架表面增殖良好;③施加0％,1％,5％,10％,15％,20％压缩应变组支架上的细胞增殖先升高后降低,其中施加10％压缩应变组细胞增殖效果最显著,施加20％压缩应变组增殖效果最低;④扫描电镜可见,施加0％压缩应变组软骨细胞多分布在支架表面有凹凸的地方,细胞形态明显,细胞触角伸展充分;施加10％压缩应变组支架受力接触表面上的软骨细胞极少,甚至没有,支架上首层侧面和内部表面细胞分布较多,细胞形态多为扁平状,触角明显;⑤苏木精-伊红染色显示,施加0％压缩应变组软骨细胞集中分布在支架表面,孔隙中几乎没有细胞;施加10％压缩应变组软骨细胞分布在支架孔隙内;⑥未植入支架的缺损处仍为圆形缺损模型,没有明显修复;植入支架的缺损处出现了类似透明软骨,但与周边缺损软骨没有发生粘连结合,新生的类透明软骨独立存在;⑦结果表明,在10％压缩应变作用下,软骨细胞在丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架上增殖良好;丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架可用于修复软骨缺损.