3D打印组织工程支架联合骨髓间充质干细胞移植修复脊髓损伤

• 作者: 王健豪 刘洋 付玄昊 喻鹏 冯世庆
• 来源期刊: 中华骨科杂志
• 关键词: 组织工程 干细胞移植 脊髓损伤 间质干细胞 组织学技术
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 376-385
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3760/cma.j.cn121113-20210205-00140

摘要

目的:通过组织学分析、免疫荧光染色、电生理检测和感觉运动功能评价等实验方法，探讨3D打印水凝胶支架联合骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）促进脊髓损伤功能恢复的有效性。方法:将10%的GelMA水凝胶和10 6 U的BMSCs悬液配置成的生物墨水，通过3D打印平台组建仿生脊髓支架，置入培养基中并在37 ℃的CO 2培养箱环境培养。通过扫描电镜观察支架的微观结构，大体观察BMSC在支架中的分布；利用CAM/PI染色和共聚焦显微镜观察干细胞在支架中的存活，测定支架的生物相容性；将支架植入大鼠背部皮下组织，利用HE染色测定皮下组织以检测支架的免疫原性；制备大鼠脊髓损伤半切模型，移植支架进行治疗，利用共聚焦显微镜评估脊髓损伤局部的神经元和轴突的再生情况；采用BBB评分进行运动功能评价；机械疼痛评分进行感觉功能评价；表面电极检测法评价电生理恢复效果。 结果:支架内部呈现网状疏松结构，长梭形的间充质干细胞在支架内外均匀分布；支架生物相容性良好，制备的支架在打印24 h后细胞存活率达到96%；皮下移植支架28 d后，免疫排斥反应轻微，免疫原性低；脊髓移植支架28 d后，通过HE染色观察到，与损伤组相比，治疗组的再生脊髓组织明显增多，其中广泛分布着细胞，通过免疫组化染色证实再生细胞部分为神经元；免疫荧光染色共聚焦显微镜观察到，与损伤组对比，支架治疗组损伤部位的再生神经元和轴突明显增多。BBB评分中，支架治疗组第一周10分，损伤组仅1分左右，差异有统计学意义（ P<0.05）；支架治疗组第4周为17分，损伤组仅恢复至4分左右，差异有统计学意义（ P<0.05）；治疗组的斜板支撑角度恢复至40°，而损伤组仅恢复至22°；治疗组的疼痛阈值降至18.5分，与损伤组无统计学差异；治疗组电生理的潜伏期恢复效果同假手术组，优于损伤组。 结论:3D打印水凝胶支架具有疏松网状结构适宜细胞存活增殖、生物性良好、细胞毒性低、免疫原性低等优良特性，促进损伤局部的神经元再生并伸出轴突，从而有效促进脊髓损伤后的运功功能、感觉功能和神经电信号传导速率的恢复。