利用生物反應(yīng)器構(gòu)建大段組織工程化骨的研究.pdf

1、目的：了解骨替代材料在人體內(nèi)的生物學(xué)變化。探討灌注培養(yǎng)法構(gòu)建大段組織工程化骨修復(fù)羊脛骨節(jié)段性骨缺損的可行性。 方法：對43例人體的骨替代材料活檢標(biāo)本行硬組織切片檢查，觀察植入?yún)^(qū)的新生組織、材料的形態(tài)改變、降解顆粒及伴隨的細胞反應(yīng)。對復(fù)合羊骨髓基質(zhì)干細胞(BMSCs)的大段多孔磷酸三鈣(p-TCP)載體進行傳統(tǒng)靜態(tài)培養(yǎng)和利用灌注型生物反應(yīng)器進行動態(tài)灌注培養(yǎng)，通過葡萄糖日耗量、細胞活力檢測、電鏡以及硬組織切片觀察，比較兩種培養(yǎng)對干細

2、胞在載體內(nèi)分布的影響。同時建立載體隨機孔道結(jié)構(gòu)的流體分析模型，通過載體內(nèi)流速和剪切應(yīng)力的分布探討細胞分布的機理。將構(gòu)建的組織工程化骨植入羊脛骨中段骨缺損，通過影像學(xué)和組織學(xué)檢查觀察骨缺損的修復(fù)效果。 結(jié)果：鈣磷陶瓷周圍和內(nèi)部形成了數(shù)量不等的新骨，其中羥基磷灰石(HA)、煅燒骨、雙相鈣磷陶瓷形態(tài)基本完整，而β-TCP的結(jié)構(gòu)變得疏松。陶瓷周圍可見降解顆粒，一些顆粒位于多核巨細胞內(nèi)。實驗研究中葡萄糖日耗量和細胞活力隨培養(yǎng)時間的延長而增

3、加，動態(tài)培養(yǎng)組的葡萄糖日耗量和細胞活力明顯大于靜態(tài)培養(yǎng)組。培養(yǎng)前2周葡萄糖日耗量較后2周增加更迅速。動態(tài)培養(yǎng)4周時細胞活力高于2周(P<0.05)，而靜態(tài)培養(yǎng)2周和4周時細胞活力未發(fā)生顯著變化(P

4、變化(P>O.05)。計算流體力學(xué)分析顯示流體能流到的部位幾乎都有細胞生長，細胞生長較快的部位流速大多集中在0.2～0.6mm／s，剪切力大多集中在0.0050～0.025Pa，在羊脛骨中段3cm長的骨缺損中分別植入β-TCP、靜態(tài)培養(yǎng)和動態(tài)培養(yǎng)構(gòu)建的組織工程化骨，16周后β-TCP組無一例愈合(O／5)，靜態(tài)培養(yǎng)組1例愈合(1／5)，動態(tài)培養(yǎng)組4例愈合(4／5)。各組β-TCP載體的原有結(jié)構(gòu)消失，動態(tài)培養(yǎng)組的材料殘余量明顯低于其它兩組