目的 探討氨等離子體錨定甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-絲氨酸(Gly-Arg-Gly-Asp-Ser,GRGDS)短肽的消旋聚乳酸(poly-D,L-lactide acid,PDLLA)骨支架修復大鼠股骨干缺損的成骨效能。 方法 采用氨等離子體錨定短肽技術,在PDLLA表面以酰胺鍵錨定GRGDS活性短肽,制備錨定短肽PDLLA(peptides anchored aminated-PDLLA,PA/PDLLA)骨支架。取4只4周齡SD大鼠雙側股骨及脛骨骨髓,采用全骨髓貼壁法分離、培養BMSCs,取第3~6代成骨誘導的BMSCs分別接種至PA/PDLLA支架及PDLLA支架。45只成年雄性SD大鼠,體重350~500 g,制備右側股骨干8 mm長骨缺損模型,隨機分為3組(n=15)。骨缺損分別采用BMSCs-PA/PDLLA支架復合物(PA/PDLLA組)、BMSCs-PDLLA支架復合物(PDLLA組)填充修復,空白對照組不作處理。術后觀察大鼠一般情況,4、8、12周分別對骨缺損部位進行大體觀察、X線片檢查、組織學觀察、Micro-CT掃描及實時熒光定量PCR檢測。 結果 術后2只實驗動物死亡,予以補充;其余均存活至實驗完成。術后各時間點大體及X線片觀察示PA/PDLLA組骨缺損部位骨修復重建較PDLLA組快,空白對照組未見骨修復。X線片評分示各時間點PA/PDLLA組評分最高,PDLLA組次之,空白對照組最低;除術后4周空白對照組與PDLLA組比較差異無統計學意義(P gt; 0.05)外,其余各時間點組間比較,差異均有統計學意義(P lt; 0.05);且隨術后時間延長,PDLLA組及PA/PDLLA組X線片評分均呈增加趨勢(P lt; 0.05)。組織學觀察及Micro-CT檢查示,PA/PDLLA組成骨質量最好,PDLLA組次之,空白對照組最差;骨密度、骨體積與選取感興趣區域體積比值、骨小梁數量、結構模型指數組間比較差異均有統計學意義(P lt; 0.05)。實時熒光定量PCR檢測示PA/PDLLA組成骨相關基因骨鈣素、Ⅰ型膠原、ALP、BMP-2、骨橋蛋白的表達均顯著高于其余兩組(P lt; 0.05)。 結論 氨等離子體錨定GRGDS短肽活性修飾的PDLLA骨支架,能夠加速SD大鼠股骨干缺損模型的骨修復重建過程。
目的 運用氨等離子體輔助接枝技術,在消旋聚乳酸(poly-D,L-lactide acid,PDLLA)表面以酰胺鍵接枝甘氨酸- 精氨酸- 甘氨酸- 天冬氨酸- 絲氨酸(Gly-Arg-Gly-Asp-Ser,GRGDS)短肽,探討制備活性骨替代材料的可行性。 方法 使用溶劑澆鑄/ 顆粒瀝析法制備圓片狀直徑8 mm、厚1 mm 的PDLLA 三維骨支架,行氨等離子體改性處理制備表面氨基化PDLLA(aminated PDLLA,A/PDLLA),測量未改性(0 min 對照組)及改性5、10、20 min 組支架的孔徑、孔隙率和表面水接觸角。以上各組A/PDLLA 放入1 mg/mL FITC 標記的GRGDS 肽溶液[1-(3- 二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亞胺鹽酸鹽、N- 羥基琥珀酰亞胺、活性肽的摩爾比值為1.5 ∶ 1.5 ∶ 1.0],室溫下低速震蕩24 h 行表面接枝處理,得到接枝肽處理材料(peptides conjugated A/PDLLA,PA/PDLLA)。對未改性(0 min 對照組)、改性5、10、20 min 及其后接枝肽處理的材料行X 射線光電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)儀檢測;對PDLLA 和改性0、5、10、20 min 后接枝肽處理的材料行激光共聚焦顯微鏡觀察及高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)定量分析。全骨髓貼壁法分離、培養SD 大鼠BMSCs,取第3 ~ 6 代細胞接種于以下3 組材料:20 min 氨等離子體改性組(A/PDLLA 組)、20 min 氨等離子體改性后接枝肽組(PA/PDLLA 組)及未經處理的PDLLA 對照組(PDLLA 組)。各組BMSCs- 材料復合物培養16 h 后測定細胞上架數及上架率;培養4、8 d 行掃描電鏡觀察。 結果 PDLLA 孔徑和孔隙率不隨氨等離子體改性時間變化而變化(P gt; 0.05)。隨著氨等離子體改性時間延長,A/PDLLA 支架表面水接觸角逐漸減小,材料親水性能逐步改善,各組間比較差異均有統計學意義(P lt; 0.001)。XPS 檢測示,A/PDLLA 支架表面出現N 元素,且隨改性時間延長,N1s 峰漸趨明顯,N/C 逐漸加大;PA/PDLLA 支架N/C 相應加大,表面出現S2p 峰。激光共聚焦顯微鏡觀察示PA/PDLLA 支架熒光強度隨改性時間延長而明顯增強。HPLC 成功測得經10 min 和20 min 氨等離子體改性后接枝肽處理的PA/PDLLA 接枝肽量,兩者比較差異有統計學意義(P lt; 0.001);而PDLLA 及經0、5 min 氨等離子體改性后接枝肽處理的PA/PDLLA 接枝肽量未檢出。與BMSCs 復合培養16 h,A/PDLLA 組和PA/PDLLA 組細胞上架數和上架率均高于PDLLA 組,3 組間兩兩比較差異均有統計學意義(P lt; 0.01)。掃描電鏡觀察示,A/PDLLA 組和PA/PDLLA組比PDLLA 組更能促進BMSCs 貼附增殖,尤以PA/PDLLA 組最明顯。 結論 氨等離子體改性能明顯促進PDLLA 表面以酰胺鍵接枝FITC-GRGDS 短肽;此仿生人工骨材料生物活性穩定,能明顯促進BMSCs 貼附和增 殖。
目的 研究骨髓間充質干細胞(marrow mesenchymal stem cells,MSCs) 復合消旋聚乳酸(poly-L-lactic acid, PLLA)/明膠修復兔膝關節全層軟骨缺損的效果。方法 4~6月齡青紫蘭兔36只,體重2.5~3.5 kg,雌雄不拘。體外分離培養MSCs,取第2代MSCs種植于PLLA/明膠支架體外復合培養。將36只青紫蘭兔制備雙側膝關節全層軟骨缺損模型,根據修復方法不同隨機分為A、B、C 3組(n=12)。A組,將MSCs與PLLA/明膠支架材料復合物植入兔雙膝缺損處;B組,將單純PLLA/明膠支架材料植入兔雙膝缺損處;C組,缺損處不作任何處理,作為對照。A、B組在植入時均加入25 μg/L轉化生長因子β1(transforming growth factor β1, TGF-β1) 0.4 ml。分別于術后4、8和12 周,取材行大體、組織學及免疫組織化學染色觀察,并將12周大體及組織學標本按照O’driscoll等評分標準進行評分。結果 大體觀察:術后12周,A組修復組織與正常軟骨結合處完整,表面光滑,界限模糊;B、C組缺損處修復組織呈纖維組織或無修復,表面不平整或呈蟲蝕樣改變。組織學觀察:A組術后4周,細胞數較多,呈梭形、圓形或橢圓形;8周修復組織與周圍軟骨大部分結合,細胞呈圓形,以透明軟骨樣細胞為主,有軟骨陷窩,表層有梭形纖維樣細胞;12周修復組織細胞為透明軟骨樣細胞, 柱狀排列,與周圍軟骨及軟骨下骨整合良好;B組, 術后4~8周細胞數較少,細胞層次排列差;12 周修復組織菲薄,呈纖維軟骨樣,基質染色接近正常;C 組,術后4~8周缺損組織由薄層纖維組織覆蓋;12 周缺損區纖維組織進一步增厚,與周圍軟骨未結合。免疫組織化學染色顯示, A組修復組織Ⅱ型膠原染色呈陽性,B組呈弱陽性,C 組無表達。術后12 周大體觀察總評分,A、B及C組分別為2.75±0.89、4.88±1.25和7.38±1.18,A組優于B、C組, B組優于C組,且差異均有統計學意義 (P<0.05);組織學觀察總評分,A、B及C組分別為3.88±1.36、8.38±1.06和1313±1.96,A組與B、C組以及B組與C組差異均有統計學意義 (P<0.05)。結論 應用軟骨組織工程原理,以PLLA/明膠為支架材料復合自體MSCs移植是一種修復軟骨缺損行之有效的方法。
目的 建立外消旋聚乳酸復合神經生長因子(poly-D,L-lactic acid/nerve growth factor,PDLLA/NGF)可吸收性緩釋導管橋接修復大鼠坐骨神經缺損的動物模型,觀察復合導管對大鼠坐骨神經缺損再生的促進作用。方法 利用溶劑揮發法制備PDLLA單純導管和PDLLA/NGF緩釋導管,每根緩釋導管含NGF 450 U。SD大鼠40只隨機分成4組,每組10只,切除中段坐骨神經10 mm之后分別行自體神經移植(A組)、單純導管橋接(B組)、單純導管加一次性給藥(C組)、PDLLA/NGF緩釋導管橋接(D組)修復坐骨神經,除A組外,均保留10 mm缺損。術后3個月觀察神經再生情況,比較各組光鏡、電鏡及圖像分析等指標。結果 術后3個月導管與周圍組織粘連松,并開始降解,但外形仍保持完整。再生神經均順利通過導管腔,組織學觀察A組和D組內神經纖維數目多,大小均勻,成熟良好;B組和C組纖維結締組織多,神經纖維細小,髓鞘薄。圖像分析顯示除神經纖維計數D組高于A組外,A組和D組在纖維直徑、軸突直徑和髓鞘厚度方面差異均無統計學意義(P>0.05),并明顯優于B組和C組(P<0.05)。結論 PDLLA/NGF緩釋導管能夠有效促進大鼠坐骨神經缺損再生,組織學觀察指標接近自體神經移植。
目的 對甲狀腺激素人工神經外消旋聚乳酸-三碘甲狀腺素原氨酸[Poly(dextrogyr-levogyr)lactide acide-triiodothyronine, PDLLA-T3]橋接大鼠坐骨神經缺損的效果進行組織學評價。方法 將90只SD大鼠左側坐骨神經切斷造成1 cm缺損,隨機分為3組,每組30只。A組:自體神經移植組;B組:PDLLA-T3組;C組:不含甲狀腺激素人工神經外消旋聚乳酸(PDLLA)組;橋接坐骨神經缺損。D組:正常對照組(大鼠右側正常坐骨神經)。于術后2周,1、2個月收集標本,行透射電鏡、HE染色、Bielschowsky神經纖維銀染及S-100免疫組織化學染色,觀察再生神經的數量和質量,經圖像處理后進行統計分析。結果 術后2周:組織學觀察顯示B、C組材料尚未完全降解,透射電鏡下神經的髓鞘厚度較薄,約0.5 μm,A、B、C組間差異無統計學意義(Pgt;0.05); 1個月:組織學觀察見A組再生神經纖維等組織通過遠端吻合口,其間有新生的血管,B、C組材料未完全降解, S-100免疫組織化學及Bielschowsky神經纖維銀染顯示B組PDLLA-T3成功橋接神經缺損,缺損段有再生神經通過,再生神經髓鞘厚度1.81±0.19 μm,優于A、C組,但差異無統計學意義(Pgt;0.05);2個月:B、C組材料完全降解,B組S-100免疫組織化學染色示神經纖維數110.00±8.75,Bielschowsky神經纖維銀染顯示再生有髓神經纖維數77.00±6.33,兩者均優于C組(Plt;0.05),且與A、D組比較差異有統計學意義(P<0.05);髓鞘厚度為2.15±0.27 μm, 優于C組(Plt;0.05),但小于A、D組(Plt;0.05)。結論 PDLLA-T3橋接大鼠坐骨神經缺損,再生神經纖維數量和質量較好,是一種有前途的組織工程人工神經。