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关节软骨修复新途径:组织工程化软骨
  • 来源:亚朋生物
  • 发布时间:2018-05-21
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关节软骨在人体关节内起着承载负重与减少摩擦的重要作用,但是由于其本身无神经、血管支配且所含细胞量少,因此损伤后往往无法实现自身修复。

 

关节软骨损伤患病率较高,据报道约 60% 行关节镜检查的患者有不同程度的关节软骨损伤。治疗不当往往导致关节软骨退行性改变。

 

图片关键词
图 1 引自 Daniel et al. Science.2012

 

关节软骨的修复,目前临床常用的方法有 [1]

 

  • 微骨折技术;

  • 软骨成形技术;

  • 自体骨软骨移植技术;

  • 同种异体骨软骨移植技术;

  • 自体软骨细胞移植技术。

 

上述方法各有利弊,大都很难实现长期的透明样软骨修复。

 

图片关键词
图 2 引自 Daniel et al. Science.2012

 

而组织工程化软骨为关节软骨的修复提供了一种新的治疗途径。目前已经有一大批产品应用于前期临床实验。

 

组织工程软骨包括将软骨细胞、信号刺激以及支架材料有机整合,体外培养提高其整体的生物化学与生物机械能力,利用固定技术,使之能更好的充填缺损,为长期修复软骨损伤提供一种可能 [2]

 

图片关键词
图 3 引自 B J Huang et al. Biomaterial.2016

 

 

组织工程化软骨制作步骤

 

1. 软骨细胞的扩增

 

取 200~300 mg 自体软骨组织用于得到原始软骨细胞,大约每毫克软骨组织可以产生 1000~8000 个软骨细胞。以每平方厘米缺损约需 0.5~5*106 个细胞,进行细胞数量及传代次数的计算。最好选择 1~4 代的软骨细胞,避免软骨细胞去分化对于临床效果的影响。

 

2. 通过使用支架或不使用支架方法使软骨细胞获得体外三维培养,期间通过添加外源性刺激,诸如:化学生长因子、流体力学、低氧等,用以提高新生软骨组织的生物化学与生物机械性能。

 

3. 将软骨细胞或与支架材料共培养的合成物,依照关节软骨的缺损大小,塑形并植入用以填充、修复缺损处,使用单纯压迫或者纤维蛋白胶、缝线固定。

 

4. 功能训练 [3]

 

  • 术后一阶段(0~6 周):严格限制功能活动与非负重训练,目的是保护新修复的组织与恢复关节稳定。

  • 术后二阶段(6~12 周):当患者膝关节屈曲可达 120 度以及获得好的股四头肌肌力时,可以增大关节活动度与进一步提高肌力。

  • 术后三阶段(12~26 周):当可以步行 1~2 公里或者骑自行车 30 分钟时,关注于增加下肢力量与耐力。

  • 术后四阶段(26~52 周):当患者达到肌力的 80%~90% 时,且无疼痛与肿胀时,可进行非限制性的活动。

 

组织工程技术是下一代软骨再生技术的基础,目标是得到与天然软骨具有相类似生物、结构以及功能的软骨组织,同时提高移植物耐受关节内高应力的能力,最终不仅能起到预防关节软骨退变,同时还能提高患者的长期功能,改善生活质量。

 

参考文献

 

[1].   Huey, D.J., J.C. Hu and K.A. Athanasiou, Unlike Bone, Cartilage Regeneration Remains Elusive. Science, 2012. 338(6109): p. 917-921.

[2].   Makris, E.A., et al., Repair and tissue engineering techniques for articular cartilage. Nature Reviews Rheumatology, 2014. 11(1): p. 21-34.

[3].   Huang, B.J., J.C. Hu and K.A. Athanasiou, Cell-based tissue engineering strategies used in the clinical repair of articular cartilage. Biomaterials, 2016. 98: p. 1-22.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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