纳米材料支架与骨髓间充质干细胞构建纳米骨修复兔股骨头坏死
间充质干细胞外泌体修复脊髓损伤作用机制的研究进展
山东医药2021年第61卷第17期间充质干细胞外泌体修复脊髓损伤作用机制的研究进展马麟，张晓勃，赵光海，巩朝阳，张海鸿兰州大学第二医院，兰州730030摘要：脊髓损伤（SCI）通常会导致不可逆的神经退行性改变并影响终生，但目前缺乏有效治疗策略。
间充质干细胞外泌体可通过促进血管生成、促进轴突生长、调节炎症反应、调节免疫反应及抑制细胞凋亡等方式修复SCI，或可能成为SCI患者治疗的新选择。
关键词：间充质干细胞；外泌体；脊髓损伤；脊髓修复；作用机制doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2021.17.024中图分类号：R744.9；R651.2文献标志码：A文章编号：1002-266X（2021）17-0089-03脊髓损伤（SCI）是一种破坏性神经退行性疾病，临床上目前缺乏对该病有效的治疗方法，而纳米技术和再生医学策略为新型疗法的开发带来了希望。
干细胞可通过替代丢失或受损的细胞为神经元提供营养支持，改善脊髓的微环境，从而促进受损轴突再生，加快SCI修复［1］。
间充质干细胞（MSCs）可来自骨髓、脂肪、脐带血和胎盘等多种组织，具有归巢、增殖、分化、分泌和免疫调节的功能，是动物研究和人类临床试验中最常用的干细胞［2］。
外泌体是释放到细胞膜外的纳米级囊泡，含有大量复杂分子如蛋白质、脂类和各种核酸，而这些分子的特性与它们的来源细胞有关［3］。
MSCs外泌体（MSCs-Exo）的生物学功能与MSCs相似，但MSCs-Exo更稳定，不会引发机体免疫排斥反应；其具有易分离的特点，故可用于将遗传物质或药物转运至靶细胞；并且尺寸相对较小，故能渗透血脑屏障到达中枢神经系统损伤部位［4-5］。
因此，MSCs-Exo是无细胞治疗的合适选择。
多项研究显示，MSCs-Exo在SCI修复中有巨大潜力。
本文就MSCs-Exo修复SCI的作用机制综述如下。
1MSCs-Exo通过促进血管生成修复SCI血管生成是SCI修复的关键，局部血管丢失与血脑屏障损伤引起的破坏可导致缺血和炎症反应，从而引发脊髓神经组织的综合性损伤［6］。
纳米材料在组织修复及再生中的应用
227BIOTECHWORLD 生物技术世界1 纳米技术和纳米材料纳米技术(nanotechnology),也称毫微技术,是研究结构尺寸在1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。
当物质到纳米尺度以后,物质将产生奇特性能,如光吸收显著增加,金属熔点降低,增强微波吸收等。
这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。
纳米材料的主要特点就是尺寸缩小、精度提高。
1990年以前,研究人员主要探索纳米材料不同于普通材料的特殊性能;紧接着人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性,设计纳米复合材料;到目前为止,以纳米颗粒以及由它们组成的纳米丝、管为基本单元,在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系[1]成为医学组织工程领域应用的热点。
三维纳米支架作为一种外部环境的支撑,其中支架材料是连接细胞与组织的载体,它能够在结构上加强缺损部位的强度并为体外接种的细胞在体内扩增和增殖提供附着位点,有利于细胞的三维培养。
为了有更好的实用性,科研人员最近研究出了一种新型三维纤维支架[2]:它在特定条件下能促进干细胞分化并且将携带相反极性的电荷聚合物链编织在一起,成为开展心脏修复、表皮修复、胆管修复、体外细胞培养的基础。
许多试验都是在此支架支撑下完成。
2 纳米材料在骨骼修复及再生中的应用羟基磷灰石是骨中矿化机制的主要成分,是一种典型的生物材料,具有优良的生物相容性和生物活性。
目前,羟基磷灰石的尺寸达到纳米级,纳米羟基磷灰石排除了其原本强度低、韧性差的缺点,将其植入骨损伤处,其表面和人体组织可通过化学键的结合达到完全亲和,最终实现修复骨骼的作用。
现在,纳米羟基磷灰石粒子与纳米聚乳酸乙醇酸组成复合材料,然后利用电泳的方法导入三维镁基板,由这三项复合材料组合成的新型纳米材料在骨骼植入中应用广泛[3]。
众所周知,能降解的镁及镁合金材料有类似骨骼肌肉的弹性和皮质骨力量,利用它能够与周围组织创建出纳米界面,这种界面一方面能够调停镁基板的降解,另一方面能够加强骨整合。
纳米羟基磷灰石对缺损骨再生的影响
纳米羟基磷灰石对缺损骨再生的影响宋华;任向前;未东兴【摘要】背景：羟基磷灰石材料的空间结构及硬度等物理特性非常接近天然骨基质，但由于早期工艺技术问题导致其孔隙及降解性存在一定问题。
目的：比较纳米羟基磷灰石与羟基磷灰石修复大鼠胫骨离断性缺损的效果。
方法：将36只SD大鼠随机均分为4组，制作左侧胫骨5 mm离断性缺损模型，实验组于缺损处植入骨髓间充质干细胞/纳米羟基磷灰石复合体，对照组于骨缺损处植入骨髓间充质干细胞/羟基磷灰石复合体，细胞组于骨缺损处植入骨髓间充质干细胞，空白对照组不植入任何物质。
术后2，8，12周时，X射线检测缺损区骨修复情况，苏木精-伊红染色观察成骨情况，免疫印迹技术检测修复区域Ⅰ型胶原蛋白表达情况。
结果与结论：术后12周，实验组可见新生骨痂覆盖整个缺损区且形成明显的桥接，材料大部分已降解，可见大量的骨样组织并形成小梁，已形成板层骨样结构，Ⅰ型胶原蛋白大量表达；对照组骨缺损处骨痂形成增多，断端整合性不佳，有骨质硬化现象，仍然有较多材料未降解，可见骨小梁样结构，亦有板层骨结构，Ⅰ型胶原蛋白大量表达，但弱于实验组；细胞组、空白对照组骨缺损处未见骨性修复，Ⅰ型胶原蛋白弱表达。
表明纳米羟基磷灰石促进骨缺损修复效果优于羟基磷灰石。
%BACKGROUND:Hydroxyapatite materials have similar spatial structure and hardness to the natural bone matrix, but due to the imperfect early technology, there are some problems in the pore and degradation. OBJECTIVE:To compare the effects of nano-hydroxyapatite materials and hydroxyapatite materials in the repair of disconnected defects of the tibia in rats. METHODS:Thirty-six Sprague-Dawley rats were randomized into four groups, and a 5 mm disconnected defect model wasestablished in the left tibia. Bone marrow mesenchymal stem cels/nano-hydroxyapatite complex was implanted into the experimental group, bone marrow mesenchymal stem cels/hydroxyapaptite complex into the control group, and bone marrow mesenchymal stem cels into the cel group. There was no treatment in the blank control group. At 2, 8, 12 weeks after implantation, X-ray measurement, hematoxylin-eosin staining, western blot assay were used for observation of bone repair, osteogenesis, and expression of type I colagen in the repair area. RESULTS AND CONCLUSION:After 12 weeks of implantation, in the experimental group, the newborn caluses covered the whole defect region and formed visible bridge connections, the scaffold was degraded mostly, a great amount of osteoid tissues were visible to form the bone trabecula with lamelar bone structure, and there were a lot of type I colagens; in the control group, the number of caluses in the defect area was increased, poor integration was found at the broken end, bone sclerosis developed, the scaffold was not completely degraded, bone trabecula n<br> and lamelar bone formed, and a large amount of type I colagen was visible but lower than that in the experimental group; in the cel group and blank control group, no obvious bone regeneration was seen, and the expression of type I colagen was weak. These findings suggest that nano-hydroxyapatite is better than hydroxyapatite to promote bone regeneration.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】5页(P1155-1159)【关键词】生物材料;骨生物材料;羟基磷灰石;支架;大鼠;骨髓间充质干细胞;骨缺损【作者】宋华;任向前;未东兴【作者单位】锦州市中心医院骨科，辽宁省锦州市 121000;65635部队卫生队，辽宁省锦州市 121000;锦州市中心医院骨科，辽宁省锦州市 121000【正文语种】中文【中图分类】R318文章亮点：1大量实验表明，羟基磷灰石支架能够在动物甚至是人体内起到桥接作用，促进并成功修复大块骨缺损，但在长期应用过程中发现羟基磷灰石支架自身有一定的缺点，如体内降解速度不均一、硬度过大、柔韧性欠佳等。
骨髓间充质干细胞复合异体骨修复松质骨缺损
骨髓间充质干细胞复合异体骨修复松质骨缺损
王 峰 ，付 志厚 （ 辽 宁 医学 院济 南军 区总 医院研 究生培 养基 地 ， 山东省 济南市 ２ ５ ０ ０ ３ １ ）
文章 亮点 ： １目前松 质骨 缺损 的修 复研 究又 以生 物材 料为 主 ，而 忽视 了 同种异 体骨 的应 用 ，同种异 体骨 已经应 用于
王峰 ★ ，男 ，１ ９ ８ ４年 生 ， 山东省 烟 台 市人 ，汉 族 ，
辽 宁 医学 院在 读硕 士 ，主 要 从 事骨缺 损 修 复 方 面的
研究。 ｍｅ ｄ ｏ ｕ ｎ ｉ ＠１ ６ ３ ． ｃ 干细 胞复 合异 体骨 可有 效修 复兔股 骨髁 松质 骨缺 损 ，且修复 效果 明显 优于 单纯 异 体骨 移植 。 ４ 如 何保 证骨髓 间充质 干细 胞的稳 定 、有效 、持 续 的发挥作 用 尚待进 一步 的研 究 。
ｊ ｚ ｇ ｂ ｆ ｚ ｈ ＠ｙ ａ ｈ ｏ ｏ ． ｃ ｏ ｍ ｃ ｎ
摘 要 背景 ：有 研 究表 明骨 髓 问充质 干细 胞及 异体 骨可 促进 骨缺 损 的修 复 ，但 骨髓 间充质干 细 胞复 合异 体骨 对于 松 质骨 缺损 的修 复 效果至 今少 有报 道 。 目的 ：观察骨 髓 间充质 干细 胞 复合异 体骨 修复兔 松质 骨缺 损 效果 。 方 法 ：在新 西兰 大 白兔双侧 股骨 外侧 髁造 成 ０ ． ６ ｃ ｍ￣ １ ． ２ ｃ ｍ 的松 质骨 缺损 ，一 侧设 为模 型组 ，骨缺 损处 植入
临床 ，但 仍存 在诸 多缺 点 ，骨髓 间充质 干细 胞是 组织 工程 和再 生治疗 的 一种重 要细 胞 。实验 以骨髓 间充 质干 细胞 复合 异体 骨修 复兔 股骨 髁松 质骨缺 损 ，评价 其 与异体 骨联 合应 用对松 质骨 缺损 的修 复效 果 。 ２ 实验 采用 骨髓 间充 质干 细胞 复合 冷冻干 燥 异体骨 修复 松质 骨缺 损 ，通 过观 察 与单纯 冷冻 干燥 异体骨 修 复 松质骨 缺 损 的对 比研 究 ，来评 估骨 髓 间充质 干细 胞复 合冷冻 干燥 异体 骨修 复松质 骨缺 损 的效果 。
骨髓间充质干细胞在Matrigel凝胶支架上的生长与变化
骨髓间充质干细胞在Matrigel凝胶支架上的生长与变化张斌斌;高全文;李冰;黄沙;姚斌【摘要】背景:研究表明,Matrigel 作为一种细胞外基质复合物加入到细胞培养体系中,对细胞的增殖、分化、胶原分泌具有促进作用.目的:建立Matrigel复合骨髓间充质干细胞的三维培养模型,观察Matrigel三维培养条件下骨髓间充质干细胞的形态、增殖及存活情况.方法:全骨髓贴壁法分离培养骨髓间充质干细胞,进行成骨、成脂诱导鉴定;CCK-8测定第3代骨髓间充质干细胞的生长曲线;选取生长状态良好的第2代骨髓间充质干细胞,与Matrigel混合形成细胞凝胶复合物,采用相差显微镜和苏木精-伊红染色观察骨髓间充质干细胞的形态及增殖情况,Live/Dead染色评价细胞活性.结果与结论:①全骨髓贴壁法分离培养的比格犬骨髓间充质干细胞具备向成骨、成脂细胞分化的能力;②骨髓间充质干细胞的生长曲线呈 S 形,符合正常细胞的生长特性;③相差显微镜下可见骨髓间充质干细胞在Matrigel中逐渐伸长相互交联,呈三维网状生长,增殖状态良好,随着时间延长(7 d后),基质胶逐渐变软塌陷, 14 d时仍可见少部分细胞网状交联生长;苏木精-伊红染色可见第4天时细胞胞质较大,第7天时细胞细长、相互交联;④三维培养第1,4,7天,骨髓间充质干细胞在Matrigel中活性百分比分别为92.57%,95.54%,97.37%,呈逐渐升高趋势;⑤结果表明,骨髓间充质干细胞在Matrigel中的增殖能力较强,活性较高.%BACKGROUND: Matrigel as an extracellular matrix complex can facilitate cell proliferation, differentiation and collagen secretion in a cell culture system. OBJECTIVE: To establish a three-dimensional culture model of Matrigel combined with bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) and to observe the morphology, proliferation and survival of BMSCs in the Matrigel three-dimensional culture model. METHODS: BMSCs were isolated and culturedby the whole bone marrow adherent method, followed by osteogenic and adipogenic induction and identification. The growth curve of passage 3 BMSCs was determined through the CCK-8 experiment. Passage 2 BMSCs were combined with Matrigel, and the morphology and proliferation of BMSCs were observed by hematoxylin-eosin staining under a phase contrast microscope. The viability of the cells was evaluated by theLive/Dead staining. RESULTS AND CONCLUSION: (1) BMSCs cultured bythe whole bone marrow adherent method had the ability to differentiate into osteoblasts and adipocytes. (2) BMSCs exhibited an "S"-shaped growth curve, which was consistent with the growth characteristics of normal cells. (3) Under the phase contrast microscope, BMSCs cultured by the Matrigel model were extended and interconnected in a three-dimensional network growth state with good proliferation. The Matrigel gradually became soft and collapsed over time (7days) and a few cellswere still in a network growth after 14 days. Hematoxylin-eosin staining results showed that the cell cytoplasm was larger at 4 days and the cells became thinned and mutually cross-linked at 7 days. (4) The active percentage of BMSCs in the Matrigel model was 92.57%, 95.54% and 97.37% at 1, 4, 7 days of culture, respectively. To conclude, BMSCs cultured on the Matrigel has good proliferation and high viability.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2018(022)013【总页数】6页(P1993-1998)【关键词】干细胞;骨髓间充质干细胞;三维培养;Matrigel;细胞增殖;细胞活性;北京市自然科学基金【作者】张斌斌;高全文;李冰;黄沙;姚斌【作者单位】山西医科大学口腔医学系,山西省太原市 030001;解放军总医院第一附属医院烧伤整形科,北京市 100048;山西医科大学口腔医院,山西省太原市030001;解放军总医院基础医学研究所,北京市 100853;解放军总医院基础医学研究所,北京市 100853【正文语种】中文【中图分类】R394.20 引言 Introduction组织工程是应用细胞生物学和工程学的原理，培养出新的具有特定功能和形态的组织器官，达到修复组织器官和重建功能的目的[1-2]。
骨组织工程研究的新进展:修复骨缺损的完美技术
骨组织工程研究的新进展：修复骨缺损的完美技术李凯【摘要】骨组织工程自20世纪80年代诞生以来,取得了飞速的发展,为临床上骨缺损的治疗带来新的希望.纵观骨组织工程研究的二十多年里,其构成的三大要素:种子细胞方面、支架材料方面和组织构建方面都取得了一定的进展.但是距离组织工程骨在临床中正式使用尚有一定距离,有待进一步的研究.本文就目前骨组织工程研究的现状及最新进展作一综述.%Bone tissue engineering has developed rapidly since the 1980s and brought new hope for the treatment of bone defects. Throughout twenty years, the three major elements of bone tissue engineering: seed cells, scaffolds and organizations to build have made great progress. However, there is still certain distance for tissue engineered bone to be used officially in clinic. In this paper, the current status of bone tissue engineering research and the latest developments are reviewed.【期刊名称】《中国医药导报》【年(卷),期】2012(009)018【总页数】3页(P15-17)【关键词】骨组织工程;骨缺损;研究进展【作者】李凯【作者单位】哈尔滨医科大学附属第三医院骨科,黑龙江哈尔滨150081【正文语种】中文【中图分类】R681.2临床上由于各种原因导致的骨缺损很常见，然而修复骨缺损的惟一方法是通过骨移植来实现。
成骨诱导后骨髓间充质干细胞与A-WMGC支架材料联合培养的实验研究
成骨诱导后骨髓间充质干细胞与A-WMGC支架材料联合培养的实验研究（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）作者：王岩松,刘丹平,周大利，梅晰凡【摘要】目的研究多孔磁性硅灰石/磷灰石玻璃陶瓷载体A-WMGC支架（apatite-wollastonite magnetic glass ceramic,A-WMGC）作为组织工程骨支架的可行性。
方法体外培养兔骨髓间充质干细胞，在成骨诱导剂地塞米松等的诱导下，向成骨细胞转化，并使之与修饰后A-WMGC支架复合，通过倒置相差显微镜和扫描电子显微镜观察细胞贴附情况。
结果地塞米松等诱导组细胞形态向类成骨细胞转化，碱性磷酸酶表达明显增高，并表达Ⅰ型胶原。
A-WMGC支架具有合适的微孔结构，材料大孔孔径为300～400 μm,且孔道相互贯通，体外复合培养10小时，成骨细胞即开始贴附于支架上，复合培养7天，成骨细胞在支架上分化增殖，分泌细胞外基质。
结论适当浓度成骨诱导剂可成功的将兔BMSCS成骨细胞诱导，修饰后A-WMGC支架是骨组织工程的良好载体。
【关键词】骨髓间充干质细胞成骨诱导A-WMGC载体生物相容性Abstract: Objective To investigate the feasibility of apatite-wollastonite magnetic glass ceramic (A-WMGC) as scaffold material in bone tissue engineering.Methods The purified bone marrow stromal cells which were separated from rabbit were induced into osteoblasts by Dexamethasone, β-glycerophophate and Vitamin C and co-cultured with modified A-WMGC in vitro. The cell-meterial complex was observed under phase microscope and electronic scanning microscope in order to evaluate the interaction between cells and A-WMGC. Results The form of the induced cells by Dexamethasone was converted to like-osteoblasts, the expression of ALP increased obviously，and the expression of Collagen I was observed . A-WMGC Possessed good macro porous structure: the size of macro pores was 300～400 μm in diameter, and pores interconnected each other. Ten hours after co-culture, the osteoblasts adhered to A-WMGC scaffolds. Seven days later, the osteoblasts differentiated and proliferated in A-WMGC network. Extracellular matrix was secreted among osteoblasts. Conclusions Rabbit bone marrow stromal cells can be induced into marrow stromal osteoblasts by suitable contents ofdexamethasone. Modified A-WMGC is a good scaffold material for the bone tissue engineering.Key words: bone marrow stromal cells;osteoblasts induction;apatite-wollastonite magnetic glass ceramic; biocompatibility骨缺损修复一直是骨科临床的棘手问题，目前常用的修复方法均存在一定的缺点，难以满足临床需要。
骨髓间充质干细胞治疗股骨头坏死研究进展
・研究进展・２０１０年１月第７卷第１期骨髓间充质干细胞治疗股骨头坏死研究进展戴双武１，丁帅ｚ，李章华２（１．深圳市宝安区石岩医院骨科，广东深圳５１８１０８；２．武汉大学人民医院骨科，湖北武汉４３００６０）【摘要】股骨头坏死是一种严重危害人类健康的常见疾病，早期有效治疗可以防止股骨头进一步病变，带来巨大的社会效益和经济效益。
骨髓间充质干细胞（ＢＭ—ＭＳＣｓ）具有良好的多向分化潜能和活跃的增殖特性。
成为目前股骨头坏死治疗研究中的热点。
联合其他方法，特别是髓：醛减压ＢＭ—ＭＳＣｓ移植、介入ＢＭ—ＭＳＣｓ移植、联合填充材料ＢＭ—ＭＳＣｓ移植在临床上已经取得良好效果，而基因转染ＢｌⅥ．－ＭＳＣｓ移植町能是未来新的研究方向。
本文对目前ＢＭ＿’ＭＳＣｓ在股骨头坏死治疗中的应用进行综述。
以期找到新的有效方法。
【关键字】骨髓间充质干细胞；股骨头坏死；治疗；进展【中图分类号】Ｒ６８１．８【文献标识码】Ａ【文章编号】１６７３－－７２１０（２０１０）０１（ａ）－０１６－０４股骨头坏死（ｏｓｔｅｏｎｅｃｒｏｓｉｓｏｆｆｅｍｏｒａｌｈｅａｄ．ＯＮＦＨ）是一种严重危害人类健康、致残率极高的常见疾病．常累及中青年．呈进展性和致残性发展，８０％的患者在１—４年内进展为股骨头塌陷，最终因股骨头变形、毁损、髋关节剧烈疼痛而不得不行人工关节置换术。
骨髓间充质干细胞（ＢＭ—ＭＳＣｓ）具有良好的多向分化潜能、活跃的增殖特性、对外源基因的高效转染表达能力以及促进造血、在体外较易分离和培养等特性．较多地用于股骨头坏死的研究，显示了良好的应用前景。
１股骨头坏死的机制ＯＮＦＨ发病机制复杂多样，病因主要是创伤、应用激素、酗酒及结缔组织病阒素等。
微循环障碍是原发性股骨头坏死的共同病理机制．决定其病理演变的因素可概括为３个方面：病因、破骨细胞介导的骨吸收与骨的有效重建速度的平衡关系、生物力学作用。
病因最终造成微循环损害。
骨细胞、骨髓组织坏死、骨髓间充质细胞向成骨细胞分化能力下降。