组织工程椎间盘纤维环的研究进展

椎间盘退变性疾病随着老龄化社会的到来而增加,已经成为骨科常见病、多发病.传统治疗椎间盘退变性疾病的方法往往只能针对产生疼痛或突出的椎间盘,虽能够缓解疼痛,但并不能阻止退变的进展.外科手术方法局限于摘除退交的椎间盘,然后对相关节段进行融合固定,这降低了脊柱的运动性能,降低了患者的生活质量.而人工椎间盘应用由于材料特性面临着磨损和疲劳受到限制.利用组织工程方法对椎间盘进行功能重建,是未来治疗椎间盘退变性疾病的趋势.     

椎间盘纤维环组织工程的研究进展

椎间盘退变性疾病是现代社会中一种常见病和多发病,是引起腰痛最常见的病因,也是引起劳动力丧失的最常见病因之一,严重影响患者生活质量。目前对于椎间盘退变性疾病的治疗主要集中在髓核,以纤维环为治疗目的研究较少,且研究多集中于纤维环组织工程方面。笔者就椎间盘纤维环组织工程的相关研究综述如下。     

丝素蛋白应用于椎间盘纤维环组织工程的研究进展

[目的]综述国内外有关丝素蛋白应用于椎间盘纤维环组织工程的研究进展,为下一步的实验研究提供理论依据。[方法]广泛查阅近年来国内外有关丝素蛋白的研究成果,尤其是应用于椎间盘纤维环组织工程的相关文献,归纳总结其发展现状和研究进展。[结果]目前丝素蛋白提纯工艺已臻成熟,并且在多个领域得到应用,比如纤维环、软骨、肌腱、韧带组织工程和药物缓释材料等方面。以丝素蛋白为材料制成的支架,结构稳定,力学强度高,还具有良好的生物相容性和可控的生物降解速率,并且能够通过简单的化学修饰来改进各方面的性能。[结论]丝素蛋白作为椎间盘纤维环组织工程支架的理想材料,表现出了良好的发展前景,值得进一步研究和推广。     

椎间盘组织工程种子细胞及细胞支架研究进展

临床上对椎间盘组织早期退变尚无有效的治疗手段。椎间盘组织工程是以细胞为核心的移植工程,其核心内容包括椎间盘种子细胞、可供细胞贴附生长的细胞支架或细胞外基质成分、用于促进组织再生的生长因子。种子细胞与细胞支架是椎间盘组织工程构建的起始和关键,相关研究尚处于初期阶段。该文就其研究进展作一综述。     

来源于长管状骨的组织工程纤维环支架的理化特性及细胞生物学相容性研究

[目的]以来源于长管状骨的骨基质明胶(bone matrix gelatin,BMG)为材料制备纤维环支架,并检测其理化特性及细胞生物相容性.[方法]以猪股骨近端松质骨为材料,制备外径为1 cm、内径为0.5 cm的中空环,经脱钙脱细胞处理后制成纤维环支架.支架行Hoechst 33258、HE、Ⅰ型胶原免疫荧光、天狼星红染色,扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观察并计算孔径,同时进行生物力学测定.四甲基偶氮唑蓝(methyl thiazoly tetrazolium,MTT)检测支架不同浓度浸提液的细胞毒性,取P1代山羊纤维环细胞,用注射器将细胞接种至支架上,体外培养48 h,通过活/死细胞染色(LIVE/DEAD cells staining)、扫描电镜(SEM)、HE染色评价支架与细胞的生物相容性.[结果]大体观察支架表面光滑,呈乳白色,扫描电镜支架孔隙分布较均匀且相连通,支架孔径为(401.4±13.1) μm,Hoechst 33258、HE染色均未见细胞残留,Ⅰ型胶原免疫荧光阳性,天狼星红染色支架红染,支架压缩弹性模量为(47.75±6.32) kPa.四甲基偶氮唑蓝(MTT)检测各组间细胞增殖差异无统计学意义(P＞0.05),活/死细胞染色示细胞在支架上呈绿色荧光,扫描电镜和HE染色示细胞粘附在支架孔隙表面及周围,有基质分泌.[结论]以来源于长管状骨的骨基质明胶为材料制备的中空环形支架脱细胞彻底,具有合适的孔径结构,在机械性能、组成方面与正常纤维环相接近,具有良好的生物相容性,符合组织工程纤维环支架载体的条件.     

静电纺丝技术在纤维环组织工程支架中的应用进展

采用静电纺丝技术制备的组织工程支架具有高表面积比和高孔隙率,因此近年来广泛用于纤维环组织工程的研究。聚己内酯等多种材料已被成功用于制备成各种纤维环组织工程支架,在纤维环缺损修复中取得良好效果,而静电纺丝技术则为纤维环组织工程支架材料的制备提供了新途径。随着该技术的日益完善,其在纤维环组织工程支架制备领域的应用前景将更为广阔。该文就近年静电纺丝技术在纤维环组织工程支架中的应用作一综述。     

纤维环穿刺法建立兔椎间盘退变模型

[目的]通过纤维环穿刺法建立兔椎间盘退变模型,分析其特点.[方法]将16只新西兰大白兔随机分为2组.经腹膜外入路暴露X2、3、L3、4椎间隙.A组为纤维环穿刺组,采用16号针头穿刺,B组为假手术对照组.术后2,4,6,8周通过MRI和组织病理学检查观察髓核变性及组织病理情况.[结果)纤维环穿刺组髓核信号强度在术后呈现逐渐降低趋势,髓核面积逐渐缩小,椎间隙高度也逐步下降,从术后4周开始两组差异有统计学意义(p＜0.O5 ).随着时间的进展,纤维环穿刺组髓核内细胞含量逐渐减少.[结论]纤维环穿刺法可成功建立椎间盘退变模型,比较真实地模拟了人类椎间盘损伤后的退变过程.     

椎间盘组织工程支架材料研究进展

目的 综述椎间盘组织工程支架材料及其应用的研究现状。方法 广泛查阅近年来有关椎间盘组织工程支架材料及其应用的文献，进行综述。结果 琼脂糖凝胶、藻酸盐凝胶、Ⅰ型胶原以及聚羟基乙酸和聚乳酸等仍然是目前椎间盘组织工程的主要支架材料，均具有较好的生物相容性。结论 研究开发具有良好性能的支架材料仍是椎间盘组织工程研究的热点和难点之一。     

经皮穿刺纤维环建立兔腰椎间盘退变模型

目的探讨使用自制穿刺针经皮穿刺纤维环制备兔腰椎间盘退变模型的可行性。方法将18只新西兰大白兔分为实验组、假手术组及空白对照组。实验组及假手术组使用自制穿刺针穿刺L_(3~4)、L_(4~5)和L_(5~6)椎间盘位置,实验组穿刺椎间盘深度为5 mm,假手术组钝性穿刺但不损伤椎间盘,空白对照组不作处理。术后3、6、9周每组取2只兔麻醉后行腰椎MRI检查,处死行大体观察并取椎间盘行HE染色及髓核蛋白多糖含量测定。结果术后3周开始实验组MRI信号强度、髓核蛋白多糖含量与其他两组相比明显下降(P0.05),其后呈逐渐下降趋势,大体观察及HE染色显示实验组髓核及纤维环呈逐渐退变趋势。结论自制穿刺针经皮穿刺纤维环法能成功建立兔腰椎间盘退变模型,具有操作简单、损伤小、动物存活率高等优点。     

单层组织工程纤维环取向纳米纤维支架的构建和初步验证

目的 使用静电纺丝技术构建取向纳米纤维支架,观测其结构,测试其力学特点,观察支架与细胞之间的相互作用,探讨其作为纤维环组织工程支架的可能性.方法 使用高速滚轴作为收集装置制备聚左旋乳酸聚己内酯[poly（lactic acid-co-caprolactone,P（LIA-CL）]取向纳米纤维支架.以P（LLA-CL）无规纳米纤维支架作为对照,观察取向纳米纤维支架的纤维直径、角度分布、孔径等表观指标;测试其拉伸力学行为;体外接种骨髓间充质干细胞观察其体外增殖和生长形态情况.结果 P（LLA-CL）取向纳米纤维支架纤维取向性良好,平行于纤维方向上的拉伸力学性能得到明显增强.接种细胞后,支架可促进细胞增殖,并诱导细胞沿着纤维方向拉伸并定向排列.结论 取向纳米纤维支架的力学强度在取向方向上得到了明显增强,具有和单层纤维环相似的各向异性力学特点,并可以诱导细胞沿纤维方向定向排列,细胞分布与纤维环细胞排列方式相似,可用于纤维环组织工程研究.     

组织工程髓核的研究进展

椎间盘退变性疾病是现代社会中一种常见病和多发病,是引起下腰痛最常见的病因,严重影响患者生活质量[1].组织工程修复椎间盘退变是近年来脊柱外科领域基础研究的热点,研究开发符合椎间盘结构与功能的移植物,对退变椎间盘进行功能重建,已成为治疗椎间盘退变性疾病比较理想的解决方案[2].     

退变椎间盘纤维环破裂后髓核免疫微环境的变化

目的探究椎间盘退变(IDD)中纤维环破裂引起的免疫微环境变化。方法选取2020年9月至2021年7月在苏州大学附属第二医院骨科诊断为椎间盘突出症行手术治疗的患者, 根据纤维环破裂与否, 分为纤维环完整组(AI)和纤维环破裂组(AR), 收集髓核标本。采用流式细胞仪、实时反转录聚合酶链反应(RT-PCR)和酶联免疫吸附法(ELISA)检测组织样本炎性因子表达水平;免疫组织化学染色观察免疫细胞CD68、F4/80、白细胞介素(IL)-1β的表达。结果流式细胞术分析显示AR组巨噬细胞(37.20±0.64比14.50±0.58, t=45.30, P<0.01)和T细胞比例较AI组明显增多[(22.10±0.67)%比(4.06±0.05)%, t=46.20, P<0.01]。在mRNA表达水平上, AR组TNF-α表达倍数高于AI组(8.73±1.56比1.00±0.04, t=8.57, P<0.01), AR组IL-1β表达倍数高于AR组(5.68±0.70比1.00±0.02, t=11.55, P<0.01), AR组IL-4表达倍数高于AI组(2.33±...     

纤维环穿刺抽吸法和纤维环切开法建立兔椎间盘退变模型的比较

[目的]通过纤维环穿刺抽吸法和纤维环切开法建立兔椎间盘退变模型,分析此两种方法的可行性及特点.[方法]取10个月龄健康日本大耳白兔24只,随机分为2组,其中A组为纤维环穿刺抽吸组,利用18G穿刺针分别在兔L3、4、L4、5、L5、6椎间盘刺入并抽吸髓核8～ 12 mg;B组为纤维环切开组,利用手术刀分别在兔L3、4、L4、5、L5、6椎间盘纤维环上做水平位切口;造模完毕,两组兔分别于术后4、8、12、16周进行MRI检查,病理组织学观察和免疫组化染色观察.[结果]A、B两组退变椎间盘MRI T2加权像信号随时间延长呈现持续减弱趋势,术后4、8周纤维环穿刺组T2加权像信号强度评分较纤维环切开组低(P＜0.05),组织学观察发现造模组髓核细胞逐渐减少;免疫组化染色观察Ⅱ型胶原和蛋白聚糖表达含量随时间延长逐渐降低,且B组含量明显低于A组.[结论]两种方法均能建立兔椎间盘退变模型,但纤维环切开法椎间盘的退变程度较纤维环穿刺法出现较早且较为剧烈.     

组织工程学方法培养的同种异体纤维环细胞移植与椎间盘再生的实验研究

椎间盘是人体中最缺乏血供的组织,它的再生能力与关节软骨一样低下。在行髓核摘除术后,纤维环的再生很少,其结果导致椎间盘的变性将不可避免。该实验采用组织工程学方法。利用薄膜封闭的蜂窝状发育不全的胶原基质支架(ACHMS支架)作为纤维环细胞的载体,将纤维环细胞移植于经激光气化切除的椎间盘内。研究移植的纤维环细胞对兔椎间盘的再生能力。从20只日本白兔上分离出纤维环细胞。用PKH-26萤光染色标记后将其种植于蜂窝状发育不全的胶原基质支架内,支架周围用薄膜包绕封闭。纤维环细胞在薄膜封闭的蜂窝状发育不全的胶原基质支架内培养1周后移植于受体白兔的椎间盘空隙内。这些受体白兔的椎间盘髓核组织已被吲哚花青绿染料加强的激光所气化。分别于术后2、4、8、12周对白兔麻醉后摄腰椎软组织X线片,测量椎间盘高度,并取出腰椎标本。对移植同种异体纤维环细胞的兔椎间盘组织进行连续冰冻切片、番红精-O染色后组织学检查,观察PKH-26荧光标记的同种异体纤维环细胞的增殖情况。结果显示,同种异体纤维环细胞能存活,并具有增殖能力,在接受细胞移植的椎问盘内形成     

组织工程椎间盘支架材料的初步构建及理化性能分析

[目的]设计构建一种新型组织工程椎间盘的复合支架材料,为组织工程椎间盘的实验研究奠定基础.[方法]应用冷冻干燥、化学交联等组织工程技术构建一种包含有纤维环和髓核两部分、全新的组织工程化椎间盘支架材料,并对其理化性能进行初步分析.[结果]所制备的组织工程支架材料为三维立体多孔结构,外周纤维环部分平均孔径为(251 ±147) μm;中间髓核部分平均孔径为(102±29) μm;支架材料孔隙率平均为84.3％.吸水力平均为73.3％,体外生物降解率平均为(37.1±3.5)％.生物力学测试结果表明,组织工程椎间盘支架材料具有与天然椎间盘相似的弹性以及抗压强度.[结论]作者所制备的组织工程椎间盘支架材料符合理想支架材料的结构要求,可对其生物学性能进行进一步实验研究.     

不同接种方法构建组织工程化椎间盘纤维环细胞支架复合体的对比研究

目的 在以脱矿脱细胞骨基质环为支架以纤维环细胞为种子细胞构建组织工程化椎间盘纤维环细胞支架复合体过程中,探索最佳的构建复合体方法.方法 分别使用纤维蛋白凝胶接种技术和传统的直接接种技术一静置法构建技术构建组织工程化椎间盘纤维环细胞支架复合体.对构建产物进行倒置显微镜观察、扫描电镜观察和细胞计数,比较两方法的效果.结果 纤维蛋白凝胶接种技术构建的细胞支架复合体.细胞粘附更多、增殖更迅速.结论 纤维蛋白凝胶接种技术在以脱矿脱细胞骨基质环为支架以纤维环细胞为种子细胞构建组织工程化椎间盘纤维环细胞支架复合体过程中,比静置法效果更好.     

脱矿脱细胞骨基质环支架体外构建组织工程化椎间盘纤维环

目的:探计以脱矿脱细胞骨基质环为支架、纤维环细胞为种子细胞体外培养构建组织工程化椎间盘纤维环的可行性.方法:取兔椎间盘纤维环细胞培养,应用甲苯胺蓝染色和Ⅰ型、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色进行鉴定.用纤维蛋白凝胶接种技术将兔椎间盘纤维环细胞接种到经脱矿脱细胞制备的骨基质环支架材料上,体外培养3个月.每月取培养的细胞支架复合体进行大体形态、HE染色光镜检查和扫描电镜观察,并用生化方法榆测羟脯氨酸、氨基葡聚糖(GAG)、脱氧核糖核酸(DNA)含量;逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)方法检测Ⅰ、Ⅱ型胶原信使核糖核酸(mRNA)表达;免疫组化和蛋白质印迹方法检测Ⅰ、Ⅱ犁胶原蛋白表达.结果:培养的第1代细胞甲苯胺蓝染色呈异染性,Ⅰ型、Ⅱ型胶原免疫组化染色均可见阳性表达,表明培养的第1代细胞具有椎间盘纤维环细胞的表型特点.构建的复合体体外培养1、2、3个月时大体呈白色半透明样环状,有光泽,质韧,具有一定弹性,可扭曲;HE染色光镜下见支架孔洞被红染的组织填充,且空洞内的细胞密度逐渐增加;扫描电镜观察材料表面逐渐被组织填充;Ⅰ型、Ⅱ型胶原免疫组化染色均为阳性;培养2个月时复合体羟脯氨酸、GAG、DNA含量明显高于1个月时(P<0.01),3个月时与2个月时比较无显著性差异(P>0.05).各时间点复合体羟脯氨酸、GAG、DNA含量均低于正常纤维环(P<0.05或<0.01);培养1个月时复合体可检测到Ⅰ、Ⅱ型胶原mRNA和蛋白的表达.2个月时与1个月时比较有显著性差异(P<0.01),3个月时与2个月时比较无显著性差异(P>0.05).结论:以脱矿脱细胞骨基质环为支架、纤维环细胞为种子细胞构建的复合体在体外培养时,细胞能够保持表型特点、逐渐增殖和行使功能,此复合体可被鉴定为类纤维环组织,用其构建组织工程化椎间盘纤维环可行.     

颈椎间盘纤维环及髓核的超微结构观察

目的：探讨在颈椎间盘纤维环及髓核退变中组织形态的变化。方法：对正常人、单纯颈椎间盘突出症、脊髓型颈椎病三组椎间盘纤维环及髓核进行电镜观察。结果：三组椎间盘胶原纤维无明显变化,单纯颈椎间盘突出症与脊髓型颈椎病人的退变椎间盘细胞较正常人有明显变化,表现为严重退变或细胞坏死。结论：单纯颈椎间盘突出症患者椎间盘以退变细胞为主,为退变早期阶段功能代偿期,脊髓型颈椎病椎间盘以坏死细胞为主,为退变晚期阶段,为不可逆期;颈腰椎间盘退变的组织形态学不完全相同。     

离心力下构建组织工程纤维环的实验研究

目的 探讨离心力对体外构建组织工程纤维环的影响. 方法 取兔胸腰段椎间盘纤维环组织,经胰蛋白酶和Ⅱ型胶原酶消化后细胞原代培养,体外扩增至第3代,5×10<'7>/mL的细胞悬液种植于聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)无纺网支架上.实验组在离心力下培养(相对离心力:85.86×g,每天2次,每次离心15min),对照组静态培养.每组5个标本,培养4周后取出纤维环细胞与支架复合物,行大体标本观察,组织学和免疫组织化学染色,检测Ⅰ型胶原分泌情况. 结果 体外培养4周后,实验组与对照组均为类纤维环样组织,实验组纤维环厚度和组织弹性均优于对照组,Ⅰ型胶原免疫组织化学染色,实验组阳性染色面积为(45.39±6.78)%,对照组为(33.53±4.58)%,两者差异有统计学意义(P<0.01).实验组细胞排列较对照组更具方向性. 结论 离心力刺激纤维环细胞增加Ⅰ型胶原的分泌,有利于在体外构建组织工程纤维环.