目的對越頂技術重建前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)的研究進展進行綜述。 方法 廣泛查閱有關使用越頂技術重建ACL的文獻,分析該技術的發展過程、臨床應用、優勢以及局限性。 結果越頂技術重建ACL是一種關節內外聯合技術,由于避免了鉆取股骨隧道,在骨骺未閉合的兒童和青少年患者及翻修重建患者中廣泛應用。此外,在初次ACL重建和聯合前外側肌腱固定術患者的長期隨訪研究中發現,患者術后關節穩定性、功能評分和重返運動率均得到顯著改善。然而該技術也存在局限性,如術后膝關節屈曲狀態時穩定性差,對移植物長度要求高,以及移植物易在髁間窩內產生撞擊等。 結論 目前研究證實了越頂技術用于初次及翻修ACL重建的有效性和安全性,具有適用范圍廣、手術操作簡單以及患者康復快等優勢;但還需要更多研究進一步優化移植物選擇及股骨髁的處理問題,并明確遠期療效。
目的制備不同質量比的絲素蛋白復合膠原蛋白支架,分析其綜合性能,優選軟骨組織工程支架材料。 方法按絲素蛋白:膠原蛋白不同質量比,采用真空冷凍干燥法制備3種復合支架,分別為4:2(A組)、4:4(B組)和4:8(C組);檢測每組復合支架的孔隙率、吸水膨脹率、力學性能及孔徑。采用密度梯度離心法分離培養4周齡雄性Wistar大鼠BMSCs,取第3代BMSCs接種于各組復合支架,培養1、3、5、7、9、11、13 d,MTT檢測支架內細胞增殖情況;培養14 d采用HE染色和掃描電鏡觀察細胞在支架內部增殖、分布情況。 結果A、B、C組支架孔隙率分別為94.6%±1.6%、80.6%±1.1%、60.6%±1.0%,A組顯著高于B、C組,B組高于C組(P<0.05)。吸水膨脹率分別為1 523.7%±186.6%、1 091.0%±151.6%、659.6%±161.4%,A組顯著高于B、C組,但組間比較差異無統計學意義(F=6.67,P=0.08);各組支架均具有較好的黏彈性,A、B、C組彈性模量分別為(23.1±2.5)、(25.1±2.3)、(29.8±2.6)kPa,組間比較差異無統計學意義(F=2.00,P=0.28),符合關節軟骨彈性模量值(4~35 kPa);A、B、C組支架孔徑分別為(103±12)、(80±15)、(60±16)μm,3組間比較差異無統計學意義(F=2.22,P=0.26)。MTT檢測示,7、9、11、13 d時A組細胞增殖高于B、C組(P<0.05)。培養14 d,掃描電鏡觀察示A組支架孔徑大小較一致,相通性好,細胞在支架內部生長良好,伸展充分,基質分泌多;B、C組支架孔徑較小,孔隙間相通性差,細胞在內部生長較差;HE染色和掃描電鏡示支架內部A組細胞數量明顯多于B、C組。 結論以絲素蛋白:膠原蛋白質量比為4:2制備復合支架具有合適的孔隙率、吸水膨脹率、彈性模量和孔徑,細胞在支架內部增殖更好,是軟骨組織工程的理想支架材料。
目的探討脛骨外側平臺后傾角(lateral posterior tibial slope,LPTS)對單束解剖重建前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)術后脛骨隧道擴張影響,以及隧道擴張對膝關節功能的影響。方法回顧分析 2018 年 11 月—2019 年 12 月 52 例因 ACL 斷裂行關節鏡下單束解剖重建患者的臨床資料。男 32 例,女 20 例;年齡 14~64 歲,平均 34.3 歲。左膝 22 例,右膝 30 例。受傷至手術時間 7~30 d,平均 15.9 d。術前及術后 3、6 個月采用國際膝關節文獻委員會(IKDC)評分及 Lysholm 評分評價膝關節功能。術后 3、6 個月基于 MRI 測量 LPTS 及脛骨隧道出口、中段、入口、距關節面出口 2 cm 處寬度;計算隧道絕對及相對擴張量,并根據絕對擴張量對隧道擴張程度進行分度(0~3 度)比較。同時將患者根據 LPTS 分為<6.0° 組(A 組)、6°~12° 組(B 組)、>12° 組(C 組),比較組間脛骨隧道擴張程度差異。結果52 例患者術后均獲隨訪,隨訪時間 6~12 個月,平均 7.1 個月。術后 3、6 個月 IKDC 評分和 Lysholm 評分與術前比較,術后 3、6 個月間比較,差異均有統計學意義(P<0.05)。術后脛骨隧道均發生擴張,其中出口和中段相對擴張量術后 3、6 個月間差異有統計學意義(P<0.05)。術后 3 個月脛骨隧道擴張程度達 0 度 5 例、1 度 28 例、2 度 16 例、3 度 3 例,6 個月時分別為 5、20、25、2 例。不同脛骨隧道擴張程度患者術后同時間點 IKDC 評分和 Lysholm 評分比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。52 例患者 LPTS 為?0.8°~18.7°,平均 10.6°;其中 A 組 7 例、B 組 24 例、C 組 21 例。3 組患者年齡、性別、術前 IKDC 評分及 Lysholm 評分、脛骨隧道初始寬度比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。A、B、C 組脛骨隧道出口和中段相對擴張量比較,術后 3 個月時差異均無統計學意義(P>0.05),6 個月時差異均有統計學意義(P<0.05)。結論單束解剖重建 ACL 術后,脛骨隧道在早期均會發生一定程度擴張。LPTS 對脛骨隧道擴張有顯著影響,該角度越大,脛骨隧道近端擴張越明顯,但是患者早期膝關節功能未受隧道擴張影響。
目的探討非接觸共培養條件下,大鼠SCs對脂肪來源干細胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)的誘導分化效應,為神經組織工程尋找理想種子細胞提供參考。 方法取新生1~2 d SD大鼠雙側坐骨神經,酶消化法分離培養SCs,并行S-100免疫熒光染色鑒定。取成年雄性SD大鼠腹股溝和腹膜后脂肪組織,差速貼壁法純化獲得ADSCs并傳代,流式細胞儀檢測第3代細胞表型CD29、CD34、CD45、CD73、CD90和CD105。取原代SCs和第3代ADSCs按2∶1比例于Transwell共培養系統共培養(實驗組),以單純培養ADSCs作為對照組。倒置相差顯微鏡下觀察細胞形態學改變,培養14 d流式細胞儀檢測神經元特異性烯醇化酶(neuron-specific enolase,NSE)表達,免疫熒光染色觀察微管相關蛋白2(microtubule-associated protein 2,MAP2)、神經元核蛋白(neuronal nuclei protein,NeuN)和膠質原纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)神經元特異性標志物表達情況,并計算陽性細胞率。 結果成功分離培養ADSCs并能連續傳代,流式細胞儀檢測示其高表達CD29、CD90、CD73和CD105,低表達CD34和CD45。倒置相差顯微鏡下見,實驗組共培養后原本呈梭形的ADSCs以胞核為中心收縮,胞體折光性增強,胞體伸出多個長而粗的突起;對照組ADSCs形態無顯著變化。流式細胞儀及免疫熒光染色示,共培養后14d實驗組均表達神經元特異性標志物NSE、MAP2、NeuN、GFAP,且陽性細胞率顯著高于對照組(P<0.01)。 結論SCs與ADSCs非接觸共培養,兩者不僅能夠共生,且SCs能顯著促進ADSCs向神經元樣細胞分化。
目的 觀察動態力學加載對低溫 3D 打印聯合冷凍干燥法制備的三維仿生復合支架材料內 MC3T3-E1 細胞增殖、分化、成骨特異性基因表達的影響。方法 將絲素蛋白、Ⅰ型膠原、羥基磷灰石按質量比 3∶9∶2 混合后,采用低溫 3D 打印聯合冷凍干燥技術制備三維仿生復合支架;大體觀察支架外形,Micro-CT 觀察支架孔徑及孔隙率,測定吸水膨脹率以及應力、應變、彈性模量。取 MC3T3-E1 細胞接種至三維仿生復合支架,隨機分成兩組:實驗組培養期間行動態力學加載,每天 1 次、每次 15 min、頻率 1 Hz、應變 3 500 με;對照組不作力學加載。培養 7、14 d,分別對細胞-支架復合物行 HE 染色及掃描電鏡觀察細胞在支架上生長情況;Western blot 以及實時熒光定量 PCR 檢測 Ⅰ型膠原、BMP-2、骨鈣素(osteocalcin,OCN)蛋白及 mRNA 表達。結果 制備的三維仿生復合支架為白色立方體網格,Micro-CT 檢測見支架材料內部呈孔隙網狀結構,孔隙連通性良好;大孔徑直徑為(506.37±18.63)μm,微孔徑直徑為(62.14±17.35)μm,孔隙率為 97.70%±1.37%,吸水膨脹率為 1 341.97%±64.41%。力學測試示,支架壓縮至 10% 時,支架壓縮位移為(0.376±0.004)mm、壓縮應力為(0.016±0.002)MPa、彈性模量為(162.418±18.754)kPa。復合培養 7、14 d,兩組 HE 染色及掃描電鏡均見細胞在支架內部生長,主要分布在支架孔壁周圍,其中實驗組細胞較對照組增多,且細胞由梭形變為扁平狀。除 200 倍鏡下 14 d 時兩組細胞計數差異無統計學意義(t=–2.024,P=0.080)外,其余不同放大倍數(40、100、400 倍)下各時間點實驗組細胞數均顯著高于對照組(P<0.05)。實時熒光定量 PCR 檢測示:實驗組培養 7、14 d 時Ⅰ型膠原、OCN mRNA 相對表達量顯著高于對照組(P<0.05),但 BMP-2 mRNA 相對表達量與對照組比較差異無統計學意義(P>0.05)。Western blot 檢測示,實驗組培養 7、14 d 時Ⅰ型膠原、BMP-2、OCN 蛋白相對表達量均顯著高于對照組(P<0.05)。結論 動態力學加載后,接種于三維仿生復合支架的 MC3T3-E1 細胞 BMP-2、Ⅰ型膠原、OCN 表達明顯上調,表明適當力學載荷有利于 MC3T3-E1 細胞向成骨細胞分化。
本文旨在研究微重力環境對 MC3T3-E1 細胞成骨分化的影響,并進一步探討微重力環境下核因子 κB(NF-κB)信號通路對成骨細胞零重力的響應機制。將 MC3T3-E1 細胞分別進行正常培養(CON)和模擬微重力培養(SMG),培養期滿后觀察成骨性相關分子表達變化以及 NF-κB 信號通路變化情況。結果顯示,在微重力條件下,堿性磷酸酶(ALP)、骨鈣素(OCN)、一型膠原(CoL-Ⅰ)的基因和蛋白水平表達下調;與此同時,NF-κB 信號抑制子 α(IκB-α)下調,p65 表達顯著上調,且二者磷酸化水平升高,細胞培養液中 IL-6 含量增多。研究表明,微重力環境下 NF-κB 信號通路可激活并調控成骨細胞分化。
軟骨內細胞正常代謝所需的小分子營養物質和細胞生長因子等主要通過分子自由擴散進入軟骨,但目前軟骨內具體傳質規律尚有待研究。該研究以小分子羅丹明B為示蹤劑,分別建立表面、側面和復合路徑下的軟骨傳質模型,通過激光共聚焦顯微鏡對不同傳質時間下軟骨進行切片觀察,分析研究小分子在軟骨不同層區內的運轉規律。結果表明:在表面路徑下,羅丹明B在2 h內可擴散至軟骨全層;隨著傳質時間增加,軟骨全層熒光強度增強;相比于2 h,傳質24 h后軟骨淺表層、中層和深層的平均熒光強度分別增加了1.83倍、1.95倍和3.64倍。在側面路徑下,羅丹明B沿軟骨寬度方向進行傳質,分子傳輸距離隨著傳質時間的增加而增長,在傳質24 h后可轉運至2 mm處。在復合路徑下,無論沿著軟骨厚度方向還是寬度方向,其傳質效果都優于表面路徑和側面路徑,尤其是可以改善軟骨深層的傳質效果。本研究可為軟骨損傷的治療和修復提供參考。
目的探討采用低溫3D打印聯合冷凍干燥技術制備組織工程骨支架的方法,評價支架細胞相容性。 方法取新鮮牛肌腱及家蠶生絲分別制備膠原蛋白(collagen,COL)、絲素蛋白(silk fibroin,SF)。采用計算機輔助軟件SolidWorks2014設計大小為9 mm×9 mm×3 mm、孔徑為500μm的支架模型,以質量比9:3:2的COL、SF和納米羥基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHA)混合物為原料,采用低溫3D打印聯合冷凍干燥技術構建COL/SF/nHA復合支架。大體觀察結合掃描電鏡觀測支架形態及表面結構;采用力學試驗機測量支架壓縮位移、壓縮應力及彈性模量,分析力學性能;將支架與MC3T3-E1細胞共培養1、7、14、21 d,倒置顯微鏡及掃描電鏡觀察細胞生長情況,MTT法檢測細胞增殖情況,RT-PCR及Western blot檢測MC3T3-E1細胞COLⅠ、ALP及骨鈣素(osteocalcin,OCN)基因及蛋白表達情況。 結果低溫3D打印聯合冷凍干燥技術成功制備COL/SF/nHA復合支架,掃描電鏡示支架為大孔及微孔共存的3D多孔徑立體結構。支架彈性模量為(344.783 07±40.728 55)kPa,壓縮應力為(0.062 15±0.007 15)MPa,壓縮位移為(0.958 41±0.000 84)mm。共培養后倒置顯微鏡、掃描電鏡觀察及MTT檢測均顯示,隨時間延長,支架表面大量細胞黏附,伸展充分,大孔孔壁上細胞生長良好,數量逐漸增多。RT-PCR及Western blot檢測示,MC3T3-E1細胞COLⅠ、ALP及OCN基因及蛋白均表達。 結論低溫3D打印聯合冷凍干燥技術可精確控制支架微觀結構,得到大孔、微孔共存的組織工程骨支架,且細胞相容性良好,為下一步骨缺損修復研究奠定基礎。