组织工程化关节软骨的研究进展
４吴先光，姚卓华，张燕梅，等．鼻腔彝察内翻性乳头状瘤（冤Ａ及ＡｇＮＯＲ表达懿漆褒意义．霉奏嘲嗷受颈终薅，１９９９，６（２）：８０．８２。５卢山珊，周韧．徐纪为，等．鼻腔及副辫窦内翻性乳头状瘤ｐ５３、Ｋｉ，６７和ＣＤ４４ｖ６液达．临床与实验瘸理学杂志．２００４，２０（３）：３７４．３７６．６ＫｒａｆｔＭ，ＳｉｍｍｅｎＤ，ＣａｍｓＲ，ｅｔａｌ，Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｆｈｕｍａｎｐａ－ｐｉｌｌｏｍａｖｉｒｕｓｉｎｓｌｎｏｎａ．８８ｌｐａｐｉｌｌｏｍａｓ．ｊＬａｒｙ拜ａｏｌＯｔｏｔ，２∞１，１１５：７０９．７１４．７卢山珊，周韧，徐纪为．鼻腔及鼻窦内翻性乳头状瘤与人乳头状瘤病毒感染及瘸毒亚型的关系．中华耳鼻咽喉头颈外科杂志，２００５，４０（３）：１９５．１９８。８王继饕，张发鼗，藩蕤芝，等，雾茬莠蜜鳞瘗、癌藏期襄登与癃
基ｃ—ｍｙｃ扩增的榴荚性研究．中国瘸毽生理杂志，１９９９，１５（５）：４１８．４１９９ＭｒｈａｌｏｖａＭ，ＰｌｚａｋＪ．ＢｅｔｋａＪ，ｅｔａ１．Ｅｐｉｄｅｒｍａｌｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒ
ｒｅｃｅｐｔｏｒｉｔｓｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｃｏｐｙｎｕｍｂｅｒｓｏｆＥＧＦＲｇｅｎｅｉｎｐａ—ｔｉｅｎｔｓｗｉ氇ｈｅａｄａｎｄｎｅｃｋ霹Ⅸｍ掷ｃｅｌｌｃａｒｃｉｎｏｍａｓ。Ｎｅｏｐｌａ，Ⅸｒｕａ，２００５。５２（４）：３３８—３４３。１０ＫａｔｏｆｉＨ，ＮｃｅａｗａＡ．ＴｓｕｋｕｄａＭ，ｅｔａ１．ＭａｒｋｅｒｓｏｆｍａｌｉｇｎａｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎＯｆｓｉｎｏｎ＆ｓａｌｉｎｖｅｒｔｅｄｐａｐｉｌｌｏｍａ．ＥｕｒＪＳｕｒｇＯｎｃｏｌ，・１４１・
２００Ｓ，３１（８）：９０５—９１１．１１ＬｉｕＭ，ＬａｗｓｏｎＧ，Ｄ茜。ｓＭ，ｅｔａ１．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｆｒａｅ．ｔｉｏｎｏｆｃａｉ＇ｔｃｅｒｃｅｌｌｓｉｍｍｕｎｏｌａｂｄｅｄｆｏｒｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｎｇｃｅｌｌｎｕｃｌｅａｒ
ａｎｔｉｇｅｎｏｆＫｉ一６７ｉｎｂｉｏｐｓｉｅｓｏｆｈｅａｄａｎｄｎｅｃｋｃａｒｃｉｎｏｍａｓｔＯｉｄｅｎｔｉ—ｆｙｌｙｍｐｈｎｏｄｅｍｅｔａｓｔａｓｉｓ：ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｄｉｎｃａｌａｎｄｒａｄｉｏｌｏｇｉｅｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｓ．ＨｅａｄＮｅｃｋ，２００３，２５（４）：２８０．２８８．１２ｌｋｅｇａｗａＫ，ＭａｔｓｕｋｕｒｎａＳ，Ｉｍｍｕｎｏｈｉｓｔｏｃｈｍａｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｐ５３ａｎｄＫｉ一６７ｉｎｉｎｖｅｒｔｅｄｐａｐｉｌｌｏｍａｓａｎｄｎ，８ａｌｒ，ｏｌｙｐｓａｒｉｓｉｎｇｆｍｒｎｒ盥ｓａｔｏｒｐａｒａｎａ．ｓａｔｒｅｇｉｏｎｓ．ＲｉｎｓｈｏＢｙｏｒｉ．２００５，５３（６）：４９９—５０３．１３李添鹿，夏良平，孟庆翔．等．ｎｍ２３一Ｈ基因在鼻腔鼻窦内翻性乳头状瘤及其癌变组织中的表达．中国临脒耳鼻喉科杂志，２００４，１８（２）：８６—８７．１４ＦｒｉｓｋＴ，ＦｏｕｋａｋｉｓＴ，ＤｗｉｇｈｔＴ，ｅｔａｌ。Ｓｉｌａｎｃｉｎｇｏｆｔｈｅ陋Ｎ
ｔｕｍｏｒ－ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒｇａｎｅｉｎａｎａｐｌａｓｔｉｃｔｈｙｒｏｉｄｏａｎｃｅｒ．ＧｅｎｅｓＣｈｒｏ・ｍ㈣ｅｓ（■ｎｃｅｆ．２００２，３５（１）：７４＿８０．
１５吴先光，姚卓华。吴南娇．抑癌基因ＰＴＥＮ在葬内翻性乳头状瘸中的表达及意义．觋代版药，２００５．５（８）：１３．１４．（收缡拜麓：２００８一１１－０３）
律者麓介：余宏，男，１９６４年８胃生，割主任隰师，昆明医学
院第蹲附属医院．６５００２ｌ
组织工程化关节软骨的研究进展
山西医稃大学第纛医院（０３０００１）张幂武张永红
２０世纪８０年代以来，组织工程掌的出现及发展为解特点。假有研究表明即使软骨细胞为基质所包裹，仍能够
决关节软骨缺损、重建关节功能提供了新思路，使软骨组表达各种移植抗原，受到自然杀伤细胞的攻击，这种长期
织缺损的完全再生成为可能。软骨组织工程是当前组织工的免疫反应的存在也会鼯致缰织工程软骨的移植失败。为
糕疆究豹热轰之一，它戆基本方法楚涛俸羚势枣壤养酶歪藏少舅俸款嚣缨麓直接暴露予撬薅免疫环壤，目蓑静异俸
常组织细胞接种刘具有一定空间结构和良好的生物穗容性软骨缃脆组织工程采用了裁体或微囊法包裹软骨细胞。
的三维支架上，然麟将细胞一支架复合物在体外继续堵养１．３骨髓基质干细胞及麒他组织来源干细胞：在体内和体
或植入体内，同时辅以特殊的生长因子，支架材料逐渐降外环境中，特定的条件会诱发自体骨髓基质干细胞、肌肉和
解，为细胞分泌的耩质所代替，形成缀织或器官的结橡，脂肪组织来源的干细胞表达软骨细胞表受。费髓基质干缨
势褥使臻麓，瑷将笑溪究透震综述鲣下。戆叛其寒源充廷、取材方便、翻揍枣、无褰｝蓐蒗瘟、增殪能力
ｌ细胞的选择强、可大照培养扩增等优点，被公认为有可能成为软骨组织
１．１自体软骨细胞：自体软骨细胞四由关节软骨、骺板软工程理想的种子细胞来源。采用问充质干细胞，包括人在
骨、软骨膜、肋软骨和耳软骨等分离培葬获得。软骨细胞是内，体外利用不同支架材料促进细胞的软骨细胞表型分化，
构戏透龋关节软骨的瞧一细胞成分。软骨缨胞的主要功怒莠掏建软嚣组织，取褥了一定的成果［２，３ｊ，研究霆示，０．０７
鼹维持软骨基爱戒分的稳定。软曹缨麓在薅餐帮俸内移褴～０。１４ｍＬ入骨髓墓矮予细施体矫扩增４代螽麓构建ｌｅ＇ｔｉｌ研究中均证实有可靠的软骨形成效聚。但单层培养扩增存×１ｃｍ×０．３咖组织工程软骨¨ｊ。以此为种子细胞己成
猩表型变异问题，即软骨细胞去分化成纤维细胞特征，失功构建组织工程化软骨，修复关节软骨缺损Ｌ５Ｊ。去软骨形成能力，细胞数量受到限制，达不到组织构建的１．４转攮困细胞：软骨绷胞在体外培养过稷中因其增殖能
婺慕。软鸯“去分毒｛：”避程与培养条件糖关。低密度续狰灏力低、代浚缓慢、璺对密凌赢度婊赣，缨憨增戆极秀套限，在
～些特定生长因子会促进培养豹软嚣编胞表达成纤维样细传至第８代左右细胞开始如现反分纯现象域细胞老化死胞形态及相关蛋白【ｌＪ。限制软骨细胞作为种子细胞临床应亡【６ｊ。通过基因转染技术将外源基因导入软骨细胞内部并
用的因素主要是细胞的来源不足和袭型不稳定。同时虢取有效表达，可产生内源性缴长因子，对软骨细胞产生持续的
软骨纲胞需要有创掇俸，易弓ｌ起感染、术后疼痛等并发痰。作用。Ｍａｓｏｎ等｝¨首先报道用基因治疗和缀织工程法结合
１。２露静异薅软餐缨缒：嚣静舅锩来源戆软嚣缨稳其鸯来修复荚警软雷。疆反转漾病毒为载淬恕黉彩态发生蛋自
源广泛、取材容易、一次可获取大鬣细胞、并且在三维培养（ＢＭＰ）２脱氧核镑核酸导入兔骨髓干细胞，种植至聚乙醇
环境和（或）生长因子作用下可保持软骨细胞的生理特性等
酸（ＰＧＡ）支架培养后，移植至兔关节软骨损伤，１２周软骨
万方数据・１４２・
基本修复。王立卷等［８］用ＢＭＰ２基因转染骨髓闻充质千细胞璐与纤维蛋蠢凝胶构成笺合物移复兔关节软骨袄揍，位用殷转录．聚合酶链反应（ＲＴ．ＰＣＲ）法积第３、５天检测到
ＢＭＰ２、ｒｌ型胶原ｍＲＮＡ阳性，８周时缺掇处完全为新生软
夤襻缝织填充，１２溺时嫠复维缀与篱鋈软鸯平辫过渡，高
度一致，完全融合，成功修复了直径为４．５ｒｎｌＴｌ的软骨缺
损。
２支黎的鞫建
作为细胞赖以生存的三维空间，理想的生物支架材料
应该舆有以下１０个特征１９Ｊ：良好的生物栩容性、可降解性、
是够豹孔熬结构、健透细胞熬隐与增殖、舆备承载生长嚣子
的能力、支架的容积应能保持不变、支架能与周围组织融为一体、不易从缺攒区脱落、具有一定的弹性、具有关节软骨
的分鼷结构。常耀的支架材料有：天然生物材辩、人工合成
高分予材料和复合材料。
２．１天然生物材料：主要包括胶原、明胶、纤维蛋白、壳聚
糖、琼脂、糖胺多糖（如透明质酸、硫酸软骨索等）、藻酸盐、蚕丝蛋自、松袭静骨基覆１１０』、脱缁簏基璇等。天然支絮酶
优势在于有利于细胞包埋，具有可注射性，适用于微创手
术操俸。但天然材料的缺点怒机械性能蓑，在体内水解过
程孛不能缳特空鬻穆型莠量吸渡过浃，蒺应震受裂羧潮，天然材料每批之间都有差别，难以大批鬣加工生产。
２．２人工合成ｉ觜分子材料：包括聚乳酸（ＰＩＡ）、ＰＧＡ、乳酸秘乙簿酸共聚壤（ＰⅨ凌）等ｌ蠹虢族蒙蘸，这类聚合物具有
良好的可塑性，可通过模塑、挤压、溶剂浇铸等技术加工成
各种结构形状，但也存在缺点：①亲水性差，细胞吸附力
较弱。透过乙醇秘瘩疆步强溅豹方法或选撵郛磷脂秘多聚
赖氮酸包堙，可烂著提高支絮的亲水性和细胞吸附力。②引起无菌性炎症。将碱性物质，如碳酸钙、碳酸氢钠、钙羟基磷灰石弓ｌ入聚合物中，可代偿聚合物鼹解引起的州值
下降，有助于防慷无菌性炎癜的发生。③祝械强度举足。
通过聚合包埋羟基磷灰石、钙磷陶瓷等或热处理可改善其
机械强度。④其他：残留有机溶剂的细胞毒作用，以及可
能萼ｌ超鹃纤维亿及与周霞缓织豹免疫反波等溺题。
２．３复合材料：包括壳聚糖／Ⅱ型胶原、巍聚糖／透明质酸、纤维缀白／透明腰酸、胶原硼胶、明胶饿黢软骨素／透明质
酸镳、蒙莪酸艘鏊乙酸、聚磷酸钙纤维疋．聚嚣，Ｍａｌｄａ
等【“墚用３Ｄ－ｆｉｂｅｒ－ｌｍｓｉｔｉｏｎ（３ＤＦ）技术制成的对苯二甲酸聚乙二醇酯饼苯二甲酸丁二醇酯共聚物（ＰＥＧＴ印ＢＴ）多孔
支桨，舆鸯良妊鹃魏隙率（７５％～鞠％）鼗孔径（平均５２５
ｔａｎ），进行体内培养１４ｄ后驻示：该支架能促进基腋的分
泌。ＧＡＧ／［）ＮＡ质量比与正常软骨相近，为一种较为理想
的支絮秘精。
３软骨生长因予
派常软骨组织由软骨细胞和细胞外基质组成，细胞外
基质荐在多釉分子受钵，并合成各静生长因子，包括转化
生长鬻子、骨形态发生蛋自、洋状旁豫激索籀关蛋白、翳缨
胞生长因子、胰岛素样生长因子、肿瘤坏死因子、表皮生长因子、成纤维细胞生长阂子、软骨凋带素等。这些分子受
体、生长因子鞴软骨绥憨典阕终胄ｌ，对于软骨缨腿翡增蓬、
分化和保持稳定性有重要作用，共同维持软骨缀织的结构
朔功能。
Ｎａｗａｔａ等Ｈ２ｊ爵究发现在１０ｒａｇｒｈＢＭＰ２存在黪请嚣
下，将肌肉源性的间充质细胞移植到大鼠腹部筋膜下，移植
４ｄ后表达了Ⅱ型胶原ｍＲＮＡ，５周后有成熟的软骨细胞
滋形成，ｌｍｇ及空皇对照缝均无戴瑗象，驭我浓度及方法来修复软骨缺损，６个月内可恢复成常形态。Ｖｅｉｌｌｅｕｘ和
Ｓｐｅｃｔｏ一”Ｊ研究了成纤维细胞生成网子（ＦＧＦ），２与胰岛素榉生长霆子（１疆）一Ｉ各鑫功能及其共嗣效应，结果显示５
ｍｇ／Ｌ的ＦＧＦ－２可萌显促进软骨缎胞的生物合成能力及氨基萄聚糖（ＧＡＧ）的聚集，蔑高剂量的Ｆ（河．２以及与ＩＧＦ一１
豹混合物所产生的效应均较弱，同时发现在此浓度下生长
的软骨缩稳使得作为载体的胶源支柒霸解，这成为软骨缨
胞发生的一个定性标志。
４生物反廒器
在体蠢旯孚所有的缭麓都受翳纛力的作震，这些应力可改变细胞的生物学行为，影响细胞的表型、熬因表达、代
谢以及生长因子的自分泌以及旁分泌【１４］。目前体外软骨
构建技拳圭簧存在组织“空・玉”、力学疆度差激及难浚穰确
塑形等问题。生物反应器的出现及麒在软骨组织工程中的
应用为解决这些问题带来了希望【１５］，主要是因为它能模拟
薅凌畿臻境，为细膣生妖传赣物质，并霹藏热务静力学刺
激，弥补体外培养条件的不足。
生物反应器主要是模拟体内软骨微环境，为体外软骨
形残提供一个动态的力学刺激，以遴一步提嘉体终构建软
骨的基质合成及力学性熊。莓前常用的生物反应器有机械
运用生物材料促进关节软骨修复与再生的研究进展
２０１２年第１５卷第３期 广西中医药大学学报 ・６１ ・ 运用生物材料促进关节软骨修复与再生的研究进展 席智杰，米琨，刘武，王斌。俸志斌，刘鹏飞，李玉文，伏春华，吴舟，惠桂生 （广西中医药大学第一附属医院，广西南宁５３００２３） 关键词：关节软骨损伤；生物材料；修复；综述 中图分类号：Ｒ６８４ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５－－４４４１（２０１２）０３－００６１—０３ 关节软骨损伤通常由外伤引起，由于愈合能力有限，随 着时间的推移最终会导致骨性关节炎发生…１。组织工程 是以生物材料作为支架，结合细胞及信号调节的细胞增殖、 分化和组织形态发生等细胞过程，可在结构和功能方面重建 或重构一个组织，所以是治疗软骨损伤的理想选择。生物材 料作为一种和软骨修复有关的微环境信号调节传递系统， 对软骨修复和再生发挥着非常重要的作用。本文就生物材料 调节微环境信号传递促进关节软骨修复与再生的研究进展 作一综述。 １生物材料调节微环境在软骨损伤组织工程修复 中的重要作用 关节软骨损伤中，如果缺损没有穿透软骨下骨，来自机体 骨髓的血供、巨噬细胞和间充质千细胞（ＭＳＣｓ）不能进入缺损 区，修复仅仅依赖于局部有限的软骨细胞有丝分裂，因此效果 很差。而一旦软骨缺损穿透软骨下骨，骨髓提供的血供与 ＭＳＣｓ可参与修复。目前软骨损伤的手术方法包括微骨折技 术、自体软骨／同种异体软骨移植和基于自体软骨细胞培养的 细胞治疗等。在这些程序中，基于细胞的治疗，包括自体软骨 细胞移植（ＡＣＩ）已被证明是最具有应用前景的治疗方法。然 而，ＡＣＩ也存在一些相关的问题，如供区的损伤，体外扩增后 的软骨细胞表型的丢失和纤维软骨形成、愈合较差等…３。因 此，有研究想通过探索干细胞在软骨组织工程和修复方面的 应用来解决ＡＣＩ的相关问题。在干细胞或自体软骨细胞移植 中，生物材料一方面可作细胞的支架，另一方面可作为微环境 信号的调节传递系统。具有如下作用：①从结构上加填补缺 损并防止周围组织的塌陷；②协调内源性宿主细胞的反应，包 括主要的细胞迁移、增殖和分化过程；③及时降解，以促使组 织长人，并对细胞外基质（ＥＣＭ）起正确的导向作用；④满足外 科手术的需要。虽然生物材料支架能够调节细胞粘附、迁移、 增殖、分化和组织再生等过程，但很难在一种生物材料上很成 功的将这些信号同时合理体现［４］，这使得生物材料调节的信 号传递系统方面的研究颇具挑战性。 ２生物材料设计的生物学标准：细胞微环境 尽管目前出现一些被体外实验证明成功的组织工程和模 收稿日期：２０１２—０７—２０ 型系统，但当这些系统被植入体内时都出现了新的问题。任 何再生策略或修复过程的结局取决于细胞微环境，包括氧浓 度、皿管生成，炎症的触发和内源性细胞群的组成以及复杂的 生物化学和生物物理学信号。重塑和修复组织的原生状态和 抗生血管生成也是长期维持软骨细胞功能的关键［ ］。在外 科干预的过程中，不可避免地要对正在接受治疗的及其周围 的组织产生损伤，从而扰乱了细胞微环境。因此，软骨再生医 学的重大挑战是运用有效的策略来调节这些体内细胞微环境 和协调组织，形成向功能性软骨再生的过程转变，揭示细胞微 环境及细胞与生物材料之间反应的复杂性，很可能会提高组 织工程软骨修复策略的成功率。 ３生物材料传递系统对微环境信号的调节作用 微环境信号可能是生物材料固有的或者是被赋予的独特 的性能。生物材料的设计力求能够模仿细胞微环境，增强其 生物降解性和生物相容性，调节宿主细胞的反应，并以细胞传 递的方式引导移植细胞群进行软骨整合和功能性再生。精确 控制微环境的信号可调节主要的细胞过程，如迁移、增殖和分 化 ］，更重要的是生物材料提供信号的数量和类型在决定细 胞的命运方面发挥了至关重要的作用，具体可体现为以下几 个方面。 ３．１生物材料支架的结构和几何信号生物材料支架的结 构和几何信号对细胞行为有重要影响…。迄今为止，很多生 物材料以海绵、网状和凝胶等形式用于细胞的三维培养和软 骨修复【９］。在所有这些生物材料之中，凝胶可经皮注入关节， 因此允许微创细胞移植。另外，凝胶在许多方面可以模仿原 生软骨微环境，除了含水量较高，凝胶能促进细胞与细胞、细 胞和细胞基质的相互作用，捕集分泌的细胞外基质，维持细胞 的球形外表。同时，这种细胞支架结构提供了一种独特且有 利于细胞与基质信号之间的信号传递，也有利于细胞调节支 架的生物降解［…。尽管凝胶有这些优势，但多孔支架因为其 具有较好的机械性能、更接近于原生的软骨组织等优点仍然 被普遍采用。控制多孔支架的几何信号也会显著影响细胞过 程和组织再生。有研究结果表明【ｌ１］，以胶原蛋白为基础的、由 交联密度控制支架的孔隙率和孔径的大小，会影响细胞的粘 附、
静电纺丝构建胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素组织工程关节软骨支架的工艺探索
静电纺丝构建胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素组织工程关节软骨支架的工艺探索
杨泽龙;陈竹;冯刚
【摘 要】目的 探索以胶原、透明质酸钠和硫酸软骨素三种细胞外基质为原料,利用静电纺丝技术构建组织工程关节软骨支架的工艺.方法固定静电纺丝的参数,通过改变溶剂的种类,浓度和三种原料之间的比例,探索胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合支架的纺丝条件.结果胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合支架纺丝的最佳溶剂是3-氟乙醇和水的混合溶剂(v∶v,1∶1),最佳纺丝浓度范围为80～120mg/mL,三种原料支架的最佳比例范围为6～8∶1∶1～2.支架纤维的直径和孔隙率则由原料的浓度和比例共同决定;支架降解性能良好,降解速度主要由胶原含量决定.结论研究者成功的利用静电纺丝技术构建了胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合组织工程软骨支架.这种支架在成分和形态上都可以较好的模拟关节软骨细胞外环境,是一种具有良好应用前景的组织工程关节软骨支架.
【期刊名称】《生物骨科材料与临床研究》
【年(卷),期】2015(012)003
【总页数】5页(P5-9)
【关键词】胶原;透明质酸钠;硫酸软骨素;静电纺丝;组织工程关节软骨支架
【作 者】杨泽龙;陈竹;冯刚
【作者单位】南充市中心医院,川北医学院第二临床医学院组织工程与干细胞研究所,四川南充637000;南充市中心医院,川北医学院第二临床医学院组织工程与干细胞研究所,四川南充637000;南充市中心医院,川北医学院第二临床医学院组织工程与干细胞研究所,四川南充637000
【正文语种】中 文
【中图分类】R318.08
组织工程软骨是一种有望从根本上解决关节软骨损伤的治疗方法，而实现这一目标的关键技术之一在于如何构建出具有良好生物学和力学性能的支架。胶原
(Collagen,COL )、透明质酸钠(Hyaluronicacid,HA)和硫酸软骨素(Chondroitin
sulfate,CS)三种天然生物材料均是软骨细胞外基质，具有优异的生物相容性和低抗原性。近年来，这类材料被研究者广泛地应用于构建组织工程支架[1,2]。目前，利用这三种原料构建组织工程支架主要是通过低温冷冻干燥法[3,4]，利用静电纺丝工艺构建组织工程支架的研究较少报道。本文拟对静电纺丝构建胶原-透明质酸钠-硫酸软骨素复合组织工程支架的工艺进行探索。
软骨组织工程中种子细胞的基因修饰研究进展
・４２０・
软骨组织工程中种子细胞的基因修饰研究进展 吉林医学２００７年３月第２８卷第３期
张爱国‘，蔡建平‘，董启榕 （１．南京中医药大学附属无锡医院骨伤科，江苏无锡２１４００１；２．苏州大学附属第二医院骨科，江
苏苏州２１５００４）
［关键词］基因；组织工程；种子细胞；软骨。
中图分类号：Ｒ３１８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—０４１２（２００７）０３—０４２０—０３
软骨缺损是临床上很难修复的病症之一，应用组织工程 因转染兔自体骨膜源性间充质干细胞（Ｐｅｒｉｏｓｔｅａｌｄｅｒｉｖｅｄｍｅｓｅｎ一
化软骨来修复关节软骨缺损取得了初步成功，向人们展示了 ｃｈｙｍａｌ ｓｔｅｍ ｃｅＵｓ），发现转染细胞能够合成和分泌ＢＭＰ一７，将
其广阔的研究与应用前景 Ｊ。 转染阳性细胞同ＰＧＡ（ｐｏｌｙｇｌｙｃｏＫｃ ａｃｉｄ）材料复合后植入兔膝
但影响软骨组织工程种子细胞发展的最大瓶颈在于未能 关节骨软骨缺损处结果显示：关节修复处８周后出现了透明 很好解决大量扩增有生物活性细胞的问题。大量研究表明， 样软骨，至１２周完全修复缺损组织 引。段德宇等将ｒｈＢＭＰ一
在培养环境中加入适当浓度的生长因子可以对细胞的生长起 ７基因转染体外培养的兔骨髓基质细胞，从基因的转录水平证
到调控作用，调节软骨细胞外基质的生物合成可影响细胞的 实转基因ＢＭＳＣｓ表达外源性基因至少在４周以上，表达产物
生物学形态，但这些外源因子在体内不能长久发挥作用。通 能显著促进正常培养的ＢＭＳＣｓ的增殖 “。Ｇｒａｎｄｅ等分别将
过基因转染技术，将外源基因导人软骨细胞内并有效表达，则 骨形成蛋白一７（ＢＭＰ一７）基因和音猬基因［ｓｏｎｉｃ ｈｅｄｇｅｈｏｇ
可以产生内源性生长因子，对靶细胞产生持续作用。现将软 （Ｓｈｈ）ｇｅｎｅ］转入具成骨软骨转化能力的骨外膜干细胞（ｐｅｆｉ．
骨组织工程中种子细胞基因修饰的研究进展综述如下。 ｏｓｔｅａｌ ｓｔｅｍ ｃｅｉｌｓ），与可降解聚合体支架复合培养构建组织工
天然生物支架在软骨修复中进展
天然生物支架在软骨修复中进展
【关键词】软骨修复
关节软骨缺乏再生能力，外伤或疾病引起的软骨缺损需利用软骨或其它材料修复。自体软骨来源有限，且容易造成供区缺损，应用受到限制。异体软骨曾广泛应用，但可引起免疫排斥反应，而导致细胞死亡及功能丧失。骨膜移植曾风行一时，但其存有远期效果不稳定的缺陷，使得人们持续探索更完善的修复方法。体外软骨细胞培养成功，引发人们尝试直接用软骨细胞修复软骨缺损。1968年，Chertman等将软骨细胞悬液注射到关节软骨缺损部位，结果表明：缺损为滑膜成纤维组织修复，镜下仅见少量新生软骨细胞结节。1977年，Green等以脱钙骨作为支架，并接种上软骨细胞，移植到缺损部位。虽未成功，可喜的是作者第一次提出：如能找到一种合适的支架材料，将软骨细胞接种于其上，即有可能形成良好的软骨组织修复。当前，在组织工程中开发为细胞培养支架的生物支架材料主要分为两类，即天然生物支架材料和人工合成的支架材料。天然生物支架材料具有细胞信号识别，促进细胞的黏附、增殖和分化、良好的生物相容性及良好的生物降解性等优点，显示出人工合成支架材料无可比拟的优势。本文就天然生物支架材料在软骨修复中的现状和研究进展做如下综述。
1天然脱细胞生物支架材料
天然脱细胞生物支架材料主要利用同种或异种器官／组织，经脱细胞、去除抗原处理得到脱细胞基质材料。细胞外基质(ECM)是由细胞自身分泌组成的并围绕在细胞周围主要含有胶原蛋白、纤维蛋白粘连素、层粘连蛋白，层连素等。细胞外基质不仅为细胞提供了一个支持结构和附着位点，而且对细胞的粘附、迁移、增殖、分化以及基因表达的调控有重要作用和显著影响。目前已经有研究应用同种异体脱细胞材料修复膀胱、尿道、动脉和皮肤缺损［1～3］，以及构建心脏瓣膜［4］，结果比较满意。另外关于脱细胞软骨基质和小肠粘膜下基质(SIS)这2种天然的细胞外基质材料应用也有相关的研究报道［5～7］。 脱细胞基质材料具有多种天然细胞外成分，有利于细胞的吸附，增殖和分化并具有一定的力学强度，可作为组织填充物而长期存有；并且具有较好的组织亲和性和相容性，可诱导软骨细胞向其中生长而重建软骨，在未来组织修复中它们将拥有广泛的应用前景；但其脱细胞后的孔穴大小及孔穴间的连接缝隙的大小制约着种植细胞向深层发展。
治疗基因局部转染修复关节软骨损伤的研究进展
第１９卷第１０期
２００６年１０月 医学研究生学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅｓ ・９４３・
Ｖｏ１．１９ Ｎｏ．１０
・综 述・
治疗基因局部转染修复关节软骨损伤的研究进展
郭 亭综述， 赵建宁审校
（翌尊 要 。 ． 骨科，江苏南京２ｌ０００２） 南京大学医学院临床学院 ………
摘要： 关节软骨损伤、退变或其他病变时均可导致软骨面的缺损，缺损后依靠自身修复的能力很低。作者对平ｕ用 治疗基因修饰的种子细胞构建组织工程化软骨，或局部转移目的基凶至靶细胞，选择合适的治疗基 、靶细胞技基 凶导人系统，在缺损区表达治疗剂量的活性基因产物进行了综述，为关节软骨缺损的生物学修复提供新的治疗 手段。 关键词：关节软骨；基因； 生长因子 中图分类号： Ｒ６８１．３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００８—８１９９（２００６）１０－０９４３－０４
Ｇｅｎｅ ｔｈｅｒａｐｙ ｉｎ ｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｔｉｌａｇｅ ｌｅｓｉｏｎｓ
ＧＵＯ Ｔｉｎｇ ｒｅｖｉｅｗｉｎｇ，ＺＨＡＯ Ｊｉａｎ—ｎｉｎｇ ｃｈｅｃｋｉｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ，Ｎａ ｎｇ Ｇｅｒｎｅｒａｌ Ｈｏｓｐｉｔａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｃｏｍｍａｎｄ，尸 ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ
Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００２，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ．Ｄａｍａｇｅｄ ａｒｔｉｃｕｌａｒ ｃａｒｔｉｌａｇｅ ｈａｓ ａ ｌｉｍｉｔｅｄ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｃａｐａｃｉｔｙ ｔｏ ｈｅａｌ ｉｔｓｅｌｆ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ ａ—
ｄｕｈｓ，Ｉｔ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ．Ｎｏｖｅｌ ｇｅｎｅ ｔｈｅｒａｐｙ ｃａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｇｅｎｅ ｉｎｔｏ
组织工程化关节软骨的研究进展
山西医药杂志２００９年２月第３８卷第２期上半月 Ｓｈａｎｘｉ Ｍｅｄ Ｊ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００９，Ｖｏ１．３８，Ｎｏ．２ ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ ・１４１・
４吴先光．姚卓华，张燕梅，等．鼻腔鼻窦内翻性乳头状瘤ＣＥＡ 及ＡｇＮＯＲ表达的临床意义．耳鼻咽喉头颈外科，１９９９，６（２）： ８Ｏ ８２ ５卢山珊，周韧，徐纪为，等．鼻腔及副鼻窦内翻性乳头状瘤ｐ５３、 Ｋｉ．６７和ＣＤ４４ｖ６表达．临床与实验病理学杂志，２００４，２０（３）：
３７４．３７６． ６ ＫｒａｆｔＭ，ＳｉｍｍｅｎＤ，ＣａｓｓｓＲ，ｅｔａ１．Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｐａ— ｐｉｌｏｍａ ｖｉｒｕｓ ｉｎ ｓｉｎｏｎａｓａｌ ｐａｐｉｌｌｏｍａｓ．Ｊ Ｌａｒｙｎｇｏｌ Ｏｔｏｌ，２００１，１１５： ７０９，７１４． ７卢山珊，周韧，徐纪为．鼻腔及鼻窦内翻性乳头状瘤与人乳头 状瘤病毒感染及病毒亚型的关系．中华耳鼻咽喉头颈外科杂 志，２００５，４０（３）：１９５．１９８． ８王继群，张发歧，陈胜芝，等．鼻腔鼻窦鳞癌、癌前期病变与癌 基ｃ－ｍｙｃ扩增的相关性研究．中国病理生理杂志，１９９９，１５（５）： ４１８．４１９． ９ Ｍｒｈａｌｏｖａ Ｍ，Ｐｌｚａｋ Ｊ，Ｂｅｔｋａ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｅｐｉｄｅｒｍａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｉｔｓ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｐｙ ｎｕｍｂｅｒｓ ｏｆ ＥＧＦＲ ｇｅｎｅ ｉｎ ｐａ— ｔｉｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｈｅａｄ ａｎｄ ｎｅｃｋ ｓｑｕａｍｏｕｓ ｃｅｌｌ ｃａｒｃｉｎｏｍａｓ．Ｎｅｏｐｌａｓｍａ， ２ｏ０５，５２（４）：３３８—３４３． １０ Ｋａｔｏｒｉ Ｈ，Ｎｏｚａｗａ Ａ，Ｔｓｕｋｕｄａ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｍ￣ｋｅｒｓ ｏｆ ｍａｌｉｇｎａｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｎｏｎａｓａｌ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｐａｐｉｌｌｏｍａ．Ｅｕｒ Ｊ ｓｕｒｇ Ｏｎｃｏｌ， ， ２００５，３１（８）：９０５．９１１． １１ ＬｉｕＭ，ＬａｗｓｏｎＧ，ＤｅｌｏｓＭ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｖａｌｕｅ ｏｆｔｈｅｆｒａｃ－ ｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｎｃｅｒ ｃｅｌｌｓ ｉｍｍｕｎｏｌａｂｅｌｅｄ ｆｏｒ ｐｍｌｉｆｅｒａｔｉｎｇ ｃｅｌｌ ｎｕｃｌｅａｒ ａｎｔｉｇｅｎ ｏｆＫｉ．６７ｉｎｂｉｏｐｓｉｅｓｏｆ ｈｅａｄａｎｄ ｎｅｃｋ ｃａｒｃｉｎｏｍａｓｔＯｉｄｅｎｔｉ． ｆｙ ｌｙｍｐｈ ｎｏｄｅ ｍｅｔａｓｔａｓｉｓ：ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｃｌｉｎｉｃａｌ ａｎｄ ｒａｄｉｏｌｏｇｉｃ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｓ．Ｈｅａｄ Ｎｅｃｋ，２００３，２５（４）：２８０ ２８８． １２ Ｉｋｅｇａｗａ Ｋ，Ｍａｔｓｕｋｕｍａ Ｓ．Ｉｍｍｕｎｏｈｉｓｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｐ５３ ａｎｄ Ｋｉ一６７ ｉｎ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｐａｐｉｌｌｏｍａｓ ａｎｄ ｎａｓａｌ ｐｏｌｙｐｓ ａｒｉｓｉｎｇ ｆｒｏｍ ｎ￣ｓａｌ ｏｒ ｐａｒａｎａｓａｌ ｒｅｇｉｏｎｓ．Ｒｉｎｓｈｏ Ｂｙｏｒｉ，２００５，５３（６）：４９９－５０３． １３李添应，夏良平，盂庆翔，等．ｎｍ２３一Ｈ基因在鼻腔鼻窦内翻性 乳头状瘤及其癌变组织中的表达．中国临床耳鼻喉科杂志， ２００４，１８（２）：８６—８７． １４ Ｆｒｉｓｋ Ｔ，Ｆｏｕｋａｋｉｓ Ｔ，Ｄｗｉｇｈｔ Ｔ，ｅｔ ａ１．Ｓｉｌｅｎｃｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｐ１ Ｎ ｔｔｕｒ￣ｒ－ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ ｇｅｎｅ ｉｎ ａｎａｐｌａｓｔｉｃ ｔｈｙｒｏｉｄ ｃａｎｃｅｒ．Ｇｅｎｅｓ Ｃｈｒｏ— Ｈ∞ｓ（ｍ Ｃａｎｃｅｒ，２００２，３５（１）：７４—８０． １５吴先光，姚卓华，吴南娇．抑癌基因ＰＴＥＮ在鼻内翻性乳头状 瘤中的表达及意义．现代医药，２００５．５（８）：１３．１４． （收稿日期：２００８ １１—０３）
壳聚糖在关节软骨组织工程中应用的研究进展
・８８・ 临床骨科杂志Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｌｉｎｉｃａｌ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ ２００７ Ｆｅｂ；ｌＯ（Ｉ） 壳聚糖在关节软骨组织工程中应用的研究进展 Ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｆ ｃｈｉｔｏｓａｎ ｉｎ ａｒｔｉｃｕｌａｒ ｃａｒｔｉｌａｇｅ ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 赵广超综述，卜海富审校 ＺＨＡＯ Ｇｕａｎｇ—ｃｈａｏ，ＢＵ Ｈａｉ－ｆｕ 关键词：壳聚糖；软骨，关节；组织工程 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｈｉｔｏｓａｎ；ｃａｒｔｉｌａｇｅ，ａｒｔｉｃｕｌａｒ；ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 中圈分类号：Ｒ ９７７．７；Ｒ ３１８文献标识码：Ａ文章编号：１００８—０２８７（２００７）０１—００８８一ｏ４ 关节软骨一旦被损伤，因其缺乏自 身血液循环系统，仅靠关节滑液提供大 部分营养。随着年龄的增长，软骨细胞 的合成能力下降，故关节软骨损伤后很 难修复。虽然４０多年来许多修复技术 被广泛应用，但是至今还没有一种方法 可以让受损软骨持续再生，从而达到完 全修复的目的。组织工程的兴起在软骨 的再生以及受损软骨的治疗方面显示出 巨大的潜力…。支架材料作为人工细 胞外基质承载种子细胞是组织工程研究 的重要内容之一。近年来，以壳聚糖为 支架的材料及其在矫形组织工程中的应 用正受到越来越多的关注。壳聚糖是一 种理想的高分子生物材料，它具有机体 反应小、天然抗菌性以及具有可任意塑 性如多孔结构的特点，使其能够适合细 胞的内在生长以及骨的传导，在组织工 程中显示出巨大的应用价值 Ｊ。 １壳聚糖的特性 １．１理化特性壳聚糖为甲壳类动物、 昆虫以及其他无脊椎海洋动物外壳，真 菌的细胞壁中的甲壳素（Ｂ．１、４聚－２－乙 酰胺基－Ｄ一葡糖）脱乙醇化而制得，含有 ｐ－ｌ、４－２－乙酰胺基・Ｄ－葡糖和ｐ－ｌ、４－２－胺 基－Ｄ－葡糖的聚合物，后者一般占８０％， 分子量为５０一ｌ ０００ ｋｕ，是自然界中生 物合成量仅次于纤维素的少见的带正电 荷的碱性多糖，其化学性质不活泼。壳 作者单位：安徽医科大学第一附属医院骨科， 安徽合肥２３００２２ 作者简介：赵广超，男，硕士生，主要从事生物 力学、创伤、关节外科研究； ｂ海富，男，教授，主任医师，硕士 生导师，通讯作者，主要从事生物 力学、刨伤、关节外科研究。 聚糖在体内溶菌酶、甲壳酶的作用下水 解成低聚糖，降解成对人体无害的Ｎ一乙 酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖，最终降解 成ＨＯ２和ＣＯ２ 。 壳聚糖为阳离子聚合物，具有可质 子化的氨基，它能与许多水溶性强的阳 离子聚合物如：藻酸钠、葡糖聚糖 （ＧＡＧＳ）、糖蛋白、果胶等带负电的生物 活性物质作用生成聚电解质配合物 （ＰＥＣＳ），因为壳聚糖电荷密度具有ｐｎ 值依赖性，所以这些配合体被转运到一 定的生理环境下导致壳聚糖固定的聚阴 离子的解离。这种性质可用于定位运送 活性聚阴离子如ＧＡＧＳ和ＤＮＡ Ｊ。壳 聚糖稳定的结晶结构使其不溶于一般溶 剂，在ｐＨ＜６．３时由于氨基质子化丽溶 解，能与一些负离子相互作用形成交联 水凝胶，进一步的处理后，可以制成胶 膜、多孔支架以及微球等不同形态的制 品，使其符合临床上的需要。 １．２生物学活性近年来，随着人们对 壳聚糖的研究越来越深入，其作为组织 工程生物材料的生物学活性如：生物降 解性、生物相容性、可塑型性等逐渐为人 们所熟知。 １．２．１生物降解性壳聚糖在体内可 被溶菌酶水解，其酶切位点在Ｎ．乙酰氨 基葡糖胺残基。Ｓｏｒｂｏｔｔｅｎ ｅｔ ａｌ 通过对 运用Ｈ－ＮＭＲ光谱学分离不同分子量的 壳聚糖家族的低聚物研究发现，壳聚糖 是在胞外酶作用于其还原端而降解的。 壳聚糖的生物降解性由其脱乙酰化度 （ＤＤ）调控，ＤＤ越高生物降解性越高， ＤＤ越低生物降解性越低。Ｔｏｍｉｈａｔａ ｅｔ ａｌＬ６ 对甲壳素和壳聚糖薄膜在溶菌酶的 作用下，ｐＨ ７、３７℃体外降解和体内鼠 背皮下植入物的降解研究结果表明，甲 壳素和ＤＤ ７３．３％的壳聚糖体内生物降 ・综 述・ 解比ＤＤ ６８．８％的快得多。 １．２．２生物相容性 免疫学的研究表 明，移植物的免疫原性主要是由表达组 织相容性抗原的细胞引起的，而细胞外 基质（ＥＣＭｓ）的抗原性极小，植入后避免 了排斥反应，具有良好的组织相容性和 亲和性。壳聚糖结构中的Ｎ一乙酰基葡 糖胺也存在于构成ＥＣＭｓ的透明质酸以 及ＧＡＧＳ中，这说明壳聚糖也具有与 ＧＡＧＳ和透明质酸相类似的生物活性。 Ｍａｏ ｅｔ ａｌ 研究发现，ＤＤ越高，细胞在 其上的黏附能力越强。已有许多学 者 研究壳聚糖及其复合支架植入机 体后的排斥反应，研究显示，材料植入机 体后尽管有较多的嗜中性粒细胞聚集在 移植物区，但这些细胞很快就消失，材料 本身的炎症反应较小，不会引起慢性炎 症，也无大量纤维组织增生。 １．２．３可塑型性通过一些途径如相 分离、溶液浇注、纤维连接等方法，可将 壳聚糖制成不同的微观和宏观形状。目 前，已有支架、纤维、薄膜、微球等结构制 成。Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ 应用冻干燥技术制得 壳聚糖支架，并由相位分离加入Ｂ．磷酸 三钙（１３－ＴｃＰ）和磷酸钙转化玻璃对支架 进行再构建。对其显微结构、机械表现、 生物降解度、生物活性的研究显示。此复 合支架具有微孔结构且植入的２种材料 形成的孔径结构不同，压缩系数与抗压 力均有显著提高，而且还可以对其微结 构进行再造。 １．２．４其他活性壳聚糖分子链上的 －ＮＨ２基团活性很强，如对壳聚糖上的 －ＮＨ：和－ＯＨ：进行化学修饰以及采用壳 聚糖与其他高分子材料混合等方法可改 变其机械性能。Ｎ一乙酰化的壳聚糖降低 了溶解性并可在烷基链＞５个碳的时候
软骨组织工程学技术研究进展
第１９卷 第３期 ２００７钲 菏泽医学专科学校学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＺＥ ＭＥＤＩＣＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ ＶＯＬ．１９ ＮＯ．３ ２００７
参考文献：
［１］ Ｖｉｃｔｏｒ Ｍ，Ｃａｒｉｏｕｓ Ｃ．Ｃ，ｅｔ ａ１．Ｎｅｗ ｈｅｘａｃｙｃｌｉｃ ｂｉｎｕｃｌｅａｒ ｔｉｎ ｃｏｍ— ｐｌｅｘｅｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｂｉｓ一（３，５一ｄｉ—ｔｅｒｔ—ｂｕｔｙｌ一２一ｐｈｅｎｏ１）ｏｘ— ａｍｉｄｅ［Ｊ］．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０００，６１４—６１５：２８３— ２９３． ［２］Ｊｏｎａｔｈａｎ Ｐ，Ａｎｄｒｅｗ Ｔ．Ｒ，Ａｌｅｘａｎｄｒａ Ｍ．Ｚ．Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ，ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ：ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｉｎ（ＩＩ）ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｗｉｔｈ ａ ｔｒｉｐｏｄａｌ Ｓｃｈｉｆ ｂａｓｅ ｌｉｇａｎｄ［Ｊ］ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， １９９８１５９—１６Ｏ． ［３］ＢｕｒｇｅｒＫ，ＮａｇｙＮ，ｅｔ ａ１．Ｐｙｒｉｄｉｎｅ一２，６一ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ，ｅｔｈｙｌｅｎｅ— ｄｉａｍｉｎｅ—Ｎ，Ｎ’一ｄｉａｃｅｔａｔｅ ａｎｄ ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｒｎｉｎｅ—Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’ ｔｅｔｒａａｃｅｔａｔｅ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ．，Ｄａｌｔｏｎ Ｆｒａｎｓ．，１９９６，２４８：２１５ ２２４ ［４］Ｊｏｈｎ Ｍ．Ｔｈｅ ｏｒｇａｎｏｔｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｒｉｓｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ＨＰＶ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ［Ｊ］． Ａｐｐｌｙ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌ Ｃｈｅｍ，２００５，１９：４５８—４６４． ［５］孔垂华，姜李，胡飞，等．三烃基锡氨基酸酯的合成与生物活性 ［Ｊ］．华南农业大学学报，１９９７，１８（２）：５１—５４． ［６］陈年春．农药生物测定技术［Ｍ］．北京：北京农业大学出版社， １９９１：７６—２４２ ［７］杨志强，谢庆兰，周秀中．混合三烃基锡衍生物的结构及生物活 性［Ｊ］化学学报，１９９５，５３（７）：７２１—７２８． ［８］陶仲侃，黎植昌．迅速发展的甾族衍生物类药物［Ｊ］化学通报， １９９７，３：４３—４５． ［９］胡春，王圣符，谭日红抗癌活性有机锡化合物研究展望［Ｊ］中 国药学杂志，１９９２，２７（８）：４５５—４５７． ［１０ Ｊ Ｂｌｕｎｄｅｎ Ｓ．Ｊ，Ｔｈｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｕｓｅ ｏｆ Ｔｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ［Ｊ Ｊ．Ｌｏｎｄｏｎ： Ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｃｅｍｉｓｔｒｙ．１９８５：４４６—４８５． 收稿日期：２００７—０８—１６
组织工程修复重建感染关节软骨损伤的研究进展
・１０６・
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—８５７３．２０１３．０２．０１７ ０ｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ，２０１３，Ｖｏ１．４，Ｎｏ．２
组织工程修复重建感染关节软骨损伤的研究进展★
（２００４３３上海）第－－：ｇＮ大学附属长海医院骨科沈 锋 唐 昊 康一凡
【摘要】 目的综述感染关节的软骨损伤通过组织工程修复重建的研究进展。方法查阅组织工程修复感染关节的软
骨损伤相关的国内外文献并回顾分析，综述修复软骨损伤的支架材料与种子细胞的选择和诱导及感染关节的抗生素遴选，评
估组织工程修复感染关节的软骨损伤的可行性。结果藻酸盐是良好的细胞培养支架材料；高糖培养条件、胰岛素、地塞米
松、转化生长因子Ｂ１（ＴＧＦ－￣Ｉ）能诱导骨髓间充质干细胞（ＢＭＳＣｓ）向软骨细胞分化；庆大霉素联合局部缓释可用于治疗关节
感染。结论ＢＭＳＣｓ种植于庆大霉素一藻酸盐缓释系统内并植入感染关节软骨缺损处可成为治疗感染关节软骨损伤的一种
新思路。 【关键词】组织工程；感染；软骨关节；创伤和损伤；藻酸盐；庆大霉素类
关节软骨具有包括缺乏血液供应、无神经支配、软骨细
胞增殖能力低与迁移能力差等独特的组织学特点，正是这些
特点影响了软骨细胞的修复能力，因此软骨出现损伤后通常
会由于关节软骨修复不理想导致的关节功能障碍，而这个过
程通常是不可逆的。对关节软骨损伤如何进行治疗是当今
运动医学研究的难点及热点。开放骨折等原因引起的关节
感染，继发关节软骨的破坏是关节致命性损伤，是困扰关节
外科的难题，尤其是近年来有明显增多趋势。软骨损伤的治
疗方法包括微骨折、软骨下骨板钻孔、马赛克技术、软骨膜移
植、骨膜移植、自体软骨移植术、细胞移植术等常见技术以及
当前的研究热点组织工程和基因治疗技术等。相比之下利
用组织工程技术修复损伤软骨应用性更强，前景更为广泛。
已有科学家通过实验和临床研究发现当骨髓腔内未分化的
间充质细胞（ｂｏｎｅ ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌｓ，ＢＭＳＣｓ）受到软 骨下骨板钻孔或微骨折等技术的诱导，可迁移到软骨缺损
组织工程化关节软骨的研究进展 2
塞周匿 查 ！笙箜 登一 —塑 ２９６３
・临床新进展・
组织工程化关节软骨的研究进展
林智军 王万明 刘航涛
关节软骨属于透明软骨，组织代谢活性较低，创伤及退变
等所致的软骨损伤难以自我修复或以纤维软骨、纤维组织所填 充替代。这种损伤可涉及全层关节软骨和软骨下骨．表现为关 节的疼痛和功能障碍。两个半世纪以来，人们一直致力于探索
修复软骨缺损的最佳途径和方法．其中包括软骨刨削、钻孔、微 骨折术、软骨组织移植术等，这些治疗方法均存在不同程度的
限制如：供体来源不足、免疫排斥、生成软骨不佳、远期效果不 好等，远不能满足临床应用的需要
２０世纪８０年代以来．随着细胞、分子生物学的深入研究
和生物工程材料及生物技术的飞速发展，人们转而着眼寻找生 物学替代物即人工软骨来重建关节的结构及功能。由Ｌａｎｇｅｒ
和Ｖａｃａｎｔｉ提出的组织工程学使得人工软骨得以实现并显示出 美好的前景。关节软骨组织工程的基本方法是将体外扩增的软 骨细胞接种到一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材
料上，然后植入缺损部位，细胞在生物材料逐渐降解吸收的过 程中形成新的组织，以达到修复关节缺损、重建关节功能的目
的。组织工程软骨研究需要具备以下条件：（１）提供足够数量
且功能正常的种子细胞；（２）适当的细胞外支架一基质；（３）调 节种子细胞增殖．并维持其表型等特征的生长因子
１关于种子细胞 构建组织工程软骨需要大量高纯度的种子细胞，这种种 子细胞应该具有以下特点：来源广泛，体外培养增殖、分化能力
强且不易老化，在生长因子诱导下发生转化等。 １．１ 软骨细胞（ｃｈｏｎｄｒｏｃｙｔｅ） 自体软骨细胞多采用关节镜检 或关节穿刺取关节软骨非重力区软骨，也可由关节软骨、骺板
软骨、软骨膜等分离培养获取。近年来已成功在具有免疫功能 的高等哺乳动物体内构建了自体软骨细胞．用于修复关节表面
软骨缺损。但自体软骨在人体来源有限，且软骨属于增殖能力 极弱的终末细胞．在体外培养过程中，一般３代以上就发生去