【摘要】 骨缺损的治疗是困扰骨科临床的难点,传统的治疗方法极为困难。随着组织工程学的迅速发展,通过对种子细胞进行基因修饰、构建复合支架材料及促进组织工程骨早期血管化等方法,使应用组织工程技术治疗骨缺损成为目前研究的热点,作者对其研究现状及进展进行了综述。
【关键词】 组织工程;骨缺损
基金项目:国家高技术研究发展计划资助重大攻关课题 (2006AA02A122)
Advances of repair of bone defect with tissue engineering technique
WU Xuehui,LUO Fei,XIE Zhao,et al.
(Orthopedic Center of PLA,Department of Othopaedics,Southwest Hospital,Third Military Medical University, Chongqing400038,China)
Abstract:The treatment for bone defect is difficult in orthopaedics clinic, and it is hard for traditional methods.With the rapid development of tissue engineering technique,repair of bone defect with tissue engineering has been the hotspot,such us gene modification of seed cells,construction of composite scaffold and promoting earlyperiod vascularization of tissue engineered bone etc.The author gives an overview to current situation and advances for its research.
Key words:tissue engineering;bone defect
骨缺损、特别是大段骨缺损常因创伤、感染、肿瘤、骨不连多次手术植骨内固定失败及先天性畸形所致,传统的治疗方法极为困难。最终很多病例不得不采用截肢术或用支具保护性负重。近年来,随着分子生物学研究的深入及组织工程学的迅速发展,使应用生长因子和骨组织工程技术治疗骨缺损成为目前研究的热点[1]。其主要研究内容包括种子细胞的选择与培养、支架材料的选择与修饰及组织工程化组织的构建等[2]。本文就种子细胞、支架材料、生长因子的特点与作用及组织工程骨的血管化作一综述。
1种子细胞(seeding cells)
理想的骨组织工程种子细胞应该是具有成骨能力的细胞,其特点为:(1)细胞来源可靠,取材方便,对机体损伤小;(2)在体外培养体系中具有较强的增殖传代能力,生物活性好,能够在较短时间内得到较多数量并易定向分化为成骨细胞;(3)植入机体后能适应受区环境,保持高质量成骨活性,且远期效果良好;(4)生物毒性低,组织相容性好,免疫活性低,致瘤性低[3]。
1.1骨与骨膜来源的成骨细胞(osteoblast)成骨细胞有良好的成骨能力,但取材困难、创伤大,来源有限,而且为成熟细胞,扩增能力有限,因此难以满足大节段骨缺损对种子细胞的数量需求[4]。
1.2胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES)属于全能干细胞,具有无限增殖能力,从理论上可作为骨组织工程最佳的种子细胞来源,但目前研究多停留在细胞建系上,对其诱导分化的研究还不够深入,且由于伦理上的原因,从现阶段来看,ES真正能够用于骨组织工程还不太现实[5]。
1.3成体干细胞(adult stem cells)在相当长的一段时间内,组织中的成体干细胞被认为仅能定向分化为特定的细胞系,即其所处组织的成熟细胞。近年来有学者已从皮肤、脂肪、肌肉等骨外组织中分离出能够向成骨细胞分化的干细胞,但必须在诱导因子的作用下才能完成[6],因而限制了其在骨组织工程中的应用。
1.4骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)BMSCs具有高度增殖、自我更新能力,可在不同诱导条件下分化为软骨、骨、骨骼肌、肌腱、脂肪、真皮、神经等,以骨髓中的含量最
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