压缩载荷下软骨细胞/复合支架的三维培养
林祥龙1
高丽兰2
李瑞欣3
程威4
张杨5
张春秋2
张西正4
1.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津理工大学机械工程学院,天津市 300384;解放军军事科学院系统工程研究院,卫勤保障技术研究所,天津市 3001612.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津理工大学机械工程学院,天津市 3003843.天津市口腔医院,天津市,3000414.解放军军事科学院系统工程研究院,卫勤保障技术研究所,天津市 3001615.天津市天津医院骨科研究所,天津市,300050
摘要：背景:前期研究利用低温生物3D打印技术制备了丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架,并证明其具有良好的力学性能;研究表明,力学刺激有利于骨骼重塑,并且梯度变化的加载应变有利于成骨细胞和破骨细胞的活化.目的:在压缩应变下,将丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架与软骨细胞共培养,观察细胞增殖变化,并观察丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架修复软骨缺损的效果.方法:采用低温3D打印技术制备丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架,检测支架的孔隙率.将第3代小鼠软骨细胞ADTC-5接种于丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架上,分别进行静态培养与力学载荷下培养:①静态培养:设置空白支架为对照,接种1,3,5,7,10,14 d,采用MTT法检测细胞增殖;②力学载荷下培养:设置空白支架为对照,接种1 d后,对细胞-支架复合物分别施加0％,1％,5％,10％,15％,20％的压缩应变,持续加载3 d,采用MTT法检测细胞增殖,扫描电镜和苏木精-伊红染色观察支架上的细胞分布、黏附和形态.在新西兰兔双侧膝关节制作直径3.5 mm的软骨缺损,左侧植入丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架,右侧不植入材料,术后8周观察修复部位.结果与结论:①支架孔隙率为(89.3±3.26)％,有利于细胞附着;②静态培养5 d后,软骨细胞在复合支架表面增殖良好;③施加0％,1％,5％,10％,15％,20％压缩应变组支架上的细胞增殖先升高后降低,其中施加10％压缩应变组细胞增殖效果最显著,施加20％压缩应变组增殖效果最低;④扫描电镜可见,施加0％压缩应变组软骨细胞多分布在支架表面有凹凸的地方,细胞形态明显,细胞触角伸展充分;施加10％压缩应变组支架受力接触表面上的软骨细胞极少,甚至没有,支架上首层侧面和内部表面细胞分布较多,细胞形态多为扁平状,触角明显;⑤苏木精-伊红染色显示,施加0％压缩应变组软骨细胞集中分布在支架表面,孔隙中几乎没有细胞;施加10％压缩应变组软骨细胞分布在支架孔隙内;⑥未植入支架的缺损处仍为圆形缺损模型,没有明显修复;植入支架的缺损处出现了类似透明软骨,但与周边缺损软骨没有发生粘连结合,新生的类透明软骨独立存在;⑦结果表明,在10％压缩应变作用下,软骨细胞在丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架上增殖良好;丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架可用于修复软骨缺损.
关键词：骨科材料软骨支架丝素蛋白/Ⅱ型胶原压缩载荷细胞增殖缺损修复生物材料
分类号：R459.9(治疗学)R318.19(医用一般科学)
资助基金：国家自然科学基金(11572222)
论文发表日期：2019-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 1483-1488 )
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