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〔摘要〕 目的:对成骨细胞接种于天然珊瑚中的再造骨组织进行组织学观察。方法:体外分离、培养扩增兔成骨细胞,将细胞接种于多孔珊瑚中,然后植入兔背部皮下组织,术后4、8、12周取材,通过组织学、扫描电镜观察新骨的形成情况。结果:表明培养的兔成骨细胞可以在珊瑚表面良好生长,成骨细胞/珊瑚复合物植入皮下 4周,局部形成骨样组织,可见大量成骨细胞,胞浆丰富,某些部位可见红色的骨基质形成;8周时,形成大量新骨组织,但不成熟;12周时板层骨形成,扫描电镜观察见大量成骨细胞位于基质中。结论:用这种方法进行骨再造和骨缺损修复有很多优点,具有广阔的应用前景。 关键词 组织工程;成骨细胞;珊瑚
近年来学者们尝试用组织工程方法进行了生物性的人工软骨、骨、皮肤、心脏瓣膜、血管乃至人工肝、人工胰等的研制,取得了可喜的成果。其中软骨由于组织结构和细胞成分相对简单,研究进行得较为成功〔1〕。本研究采用天然珊瑚作为支架材料,接种成骨细胞后移植,对骨组织的形成情况进行了观察。
1 材料和方法 1.1 材料 滨珊瑚(海南三亚),按张森林〔2〕介绍的方法进行处理。 同窝同性别新西兰幼兔 5只(第四军医大学动物中心), DMEM培养液(Gibco), 胎牛血清(浙江清湖犊牛利用研究所)。胰蛋白酶(Sigma)。 1.2 方法 1.2.1 兔颅骨成骨细胞的培养 取 1只幼兔,按酶消化法进行颅骨成骨细胞的原代培养〔3〕,原代培养成功后,细胞进行扩增传代,获得大量细胞供移植用。其余动物作为珊瑚/成骨细胞移植的受体。 将多孔珊瑚制成直径8 mm、厚1 mm的盘状,蒸汽消毒后用培养液预湿备用。细胞用2.5 g/L胰酶消化,1000 r/min离心3 min,收集细胞,用培养液调整细胞浓度至 5×106/ml,每块材料上接种细胞液30 μl,放回 25 ml培养瓶中,细胞孵箱培养4 h后,加入4 ml培养液继续培养。 1.2.3 移植 接种细胞后 5 d取出材料,无菌条件下植入其余动物背部皮下。一块标本进行扫描电镜观察。 1.2.4 取材及观察 术后 4、 8、12周取材,甲酸 -甲酸钠脱钙液脱钙,常规石蜡切片,HE染色后观察。另取12周标本, 体积分数为3%戊二醛固定,乙腈系列脱水,临界点干燥,喷金,扫描电镜观察。
2 结 果 2.1 组织学检查 成骨细胞/珊瑚复合物植入后 4周,在皮下组织中复合物形成骨样组织,表现为大量的成骨细胞聚集,胞浆丰富,某些区域可以观察到红色的骨基质形成,但无板层结构,并能观察到成骨细胞位于陷窝内的典型的组织学表现,珊瑚表面已有吸收。植入后8周,在珊瑚表面和孔洞内均可观察到大量新骨形成,但不太成熟。12周时,骨组织变得成熟,珊瑚表面和孔洞中均有板层骨形成(图1)。

图1 植入12周时,珊瑚孔洞中有板层骨形成(HE, ×40)
2.2 扫描电镜观察 成骨细胞接种后 5 d, 细胞为多边形,贴附伸展良好,长满珊瑚表面和孔洞中(图2),并开始合成细胞外基质;12周标本,材料的边缘已有吸收,珊瑚表面可见圆形成骨细胞位于束状排列的胶原基质中,孔洞中也可见大量的骨组织。

图2 成骨细胞接种后 5 d, 细胞长满珊瑚表面和孔洞(SEM, ×300)
3 讨 论 某些特殊部位的植骨有很高的要求,如眶底、眶下区、鼻背等,必须恢复适当的外形,才能获得满意的治疗效果。现有的各种生物性植骨材料,如自体骨、异体骨等,植入后要发生部分吸收〔4〕,复合BMP的植骨材料植入,新骨的外形也不可控制,因而均不能满足临床需要。用组织工程方法则有可能获得具有精确外形的骨组织,将成骨细胞接种到具有一定外形的支架材料上,等细胞长满材料表面后进行移植,将来形成新骨的形状就是支架的形状。 Kim等〔5〕将软骨细胞植入多孔的三角形、正方形、十字形的聚乙醇酸(PGA)中,成功地获得了三角形、正方形、十字形的软骨块,并进行了骨缺损修复的研究〔6〕,认为:这种方法为软骨移植提供了大量的组织来源,如果能辅以控释的生长因子、细胞因子,将有很大的发展前途,对骨科、整形外科、颌面外科等的发展会产生巨大的影响。
责任编辑:姚红祥 |