組織工程技術治療股骨頭骨壞死的探索性研究.pdf

1、研究背景:股骨頭骨壞死是由多種原因引起、病理機制不清的骨科常見難治性疾病，對于股骨頭骨壞死的治療仍存在很多的爭議，目前除晚期骨壞死行全髖關節(jié)置換外，對早中期骨壞死尚無統(tǒng)一、有效的治愈方法。所以根據(jù)早期及中期股骨頭骨壞死的病理特征，怎樣阻斷早期股骨頭壞死進一步發(fā)生塌陷，以及塌陷后骨軟骨損傷或骨軟骨分離后，怎樣重新構建功能良好的骨軟骨單元重建關節(jié)面就顯得十分重要。
　　研究目的:本課題應用聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)作為藥物載體

2、局部釋放特定濃度的唑來膦酸(ZOL)抑制骨吸收，促進骨形成，探索其防止早期股骨頭壞死塌陷的效果。通過將豬關節(jié)骨軟骨單元用激光制孔并脫細胞而制備出含有脫細胞軟骨基質、骨基質和完整骨軟骨界面的雙相支架，了解其附和軟骨細胞后能否有效的促進其增值，并通過兔骨軟骨缺損模型驗證其在體內對缺損的修復情況，初步探索其修復骨軟骨損傷的效果，為組織工程技術治療中晚期骨壞死骨軟骨損傷及骨軟骨分離提供良好的支架選擇。
　　方法:通過在體外應用低濃度的唑來

3、膦酸與成破骨細胞共培養(yǎng)，應用抗酒石酸酸性磷酸酶染色(TRAP)、圖像分析計算骨吸收陷窩面積檢測破骨細胞形態(tài)及骨吸收情況。堿性磷酸酶染色(ALP)、四甲基偶氮唑鹽比色法(MTT)了解成骨細胞的形態(tài)及增值情況。選用PLGA作為局部應用ZOL的載體，制備含有30μ g的ZOL的PLGA棒。進行Micro-CT掃描，分別計算比較各組的骨礦密度(BMD)、骨體積分數(shù)(BVF)、骨小梁厚度(Tb.Th)和骨小梁間隙(Tb.Sp)掃描后進行HE和Ma

4、sson三色染色了解各組間組織學改變情況。將天然豬骨軟骨單元進行激光打孔，化學脫細胞的方法獲得三維多孔的脫細胞骨軟骨基質源性支架，并通過組織學、力學等測試了解支架的理化性質;分離培養(yǎng)兔關節(jié)軟骨細胞接種于本支架上了解其對細胞增殖的影響;將兔軟骨細胞接種于支架上構建細胞-支架復合體，移植于兔膝關節(jié)骨軟骨缺損，并于12周和24周兩個時間點分次取材，對標本進行大體觀察、組織學評價、顯微CT、生物力學等各方面進行評估。
　　結果:培養(yǎng)1周后

5、破骨細胞具有典型的形態(tài)特征，并在骨片上形成了吸收陷窩;ZOL組與對照組相比，破骨細胞數(shù)量及生成吸收陷窩的數(shù)目和面積減少，差異有統(tǒng)計學意義。成骨細胞有典型的梭形、ALP染色陽性特征，培養(yǎng)至第7天ZOL組成骨細胞光吸收值(3.37±0.11)高于對照組(2.87±0.12)，差異有統(tǒng)計學意義。與打孔組和PLGA組相比，PLGA-ZOL組中BMD,BVF和Tb.Th顯著增加，而Tb.sp顯著降低，而打孔組和PLGA組并無統(tǒng)計學差異。而且PLG

6、A-ZOL組股骨頭有更好的形態(tài)，骨小梁保留更完整，新生骨更多。實驗所構建的新型骨軟骨支保留了完整的骨、軟骨及骨軟骨界面，可在軟骨層見平行縱向排列的孔隙結構，孔間距300μ m，孔徑形狀呈上寬下窄的錐形結構。壓縮模量是根據(jù)應力應變曲線所得。結果顯示:所制備的骨軟骨支架的壓縮模量1.56±0.288MPa與正常的關節(jié)軟骨的壓縮模量1.983±0.354MPa兩者之間無統(tǒng)計學的差異。所制備支架的孔隙率為所制備的多孔骨軟骨支架的孔隙率為:59.

7、75±3.73％。通過CCK-8檢測觀察軟骨細胞在支架上的增殖結果，發(fā)現(xiàn)在1，3，5，7天，細胞在支架上隨著培養(yǎng)時間的增加而增加，同一種細胞在種植后各時間點之間增殖變化均有統(tǒng)計學差F=577.7265，P=0.0000。體內缺損修復實驗，組織學結果發(fā)現(xiàn)軟骨細胞附和骨軟骨支架的修復效果顯著優(yōu)于單純支架組和曠置組，差異有統(tǒng)計學意義，術后24周，缺損區(qū)修復的軟骨組織厚度基本正常，特異性染色陽性，軟骨下骨及骨軟骨界面再生完好，與周圍正常組織整合

8、較好;Micro-CT及骨計量學分析顯示軟骨下骨形成較好;壓痕試驗顯示修復區(qū)域新生的軟骨組織有較好的力學特性，與正常軟骨無統(tǒng)計學差異。
　　結論:低濃度(10-6mol/L)的ZOL能夠抑制破骨細胞的增殖和活性，促進成骨細胞的增殖，選擇恰當給藥方式和劑量能夠在抑制破骨的同時促進成骨。局部使用ZOL能夠抑制局部骨吸收活動，促進了局部骨生成，預防早期股骨頭塌陷，保留更好的髖關節(jié)功能。通過激光打孔和脫細胞技術，以天然關節(jié)骨軟骨單元為材料