《仿生結構組織工程骨-軟骨的構建與套用研究》是依託清華大學，由熊卓擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：仿生結構組織工程骨-軟骨的構建與套用研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：熊卓
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前的組織工程還不能完全實現骨-軟骨聯合修復，普遍存在生成的透明軟骨組織比例較小、骨-軟骨複合組織的各項性能不能長期保持穩定、骨支架親水性相容性不夠、細胞種植密度低等問題。本項目利用仿生學原理，①開發快速成形新工藝、新噴頭，成形內PLGA外膠原材料的包芯結構骨支架提高骨支架親水性；②成形基於軟骨基質材料的定向結構軟骨支架；③構建細胞微囊定位擠出系統，提高支架細胞植入深度和植入密度。最終製造出材料、結構、細胞分布高度仿生的組織工程骨-軟骨支架，再利用骨髓腔和關節腔的不同生長環境對於細胞分化的決定性作用以及不同功能因子的誘導達到同時誘導骨和軟骨組織再生的目的。本研究的成功，將在解決骨-軟骨複合缺損修復難題方面取得突破性進展，實現組織工程骨-軟骨的聯合修復。
結題摘要
目前用組織工程方法實現骨軟骨一體化修復面臨諸多問題，存在生成的透明軟骨組織比例較小、骨軟骨複合組織的性能不能保持穩定、支架親水性相容性不夠、細胞種植密度低等問題。 本項目基於仿生學原理，提出了“定向結構軟骨支架-隔離層-包芯結構骨支架”的工藝路線和組織工程骨-軟骨構建修複方案，製備出材料、結構、細胞分布高度仿生的骨軟骨複合支架，並利用骨髓腔和關節腔的不同生長環境對於細胞分化的決定作用達到骨和軟骨同時再生的目的。 項目系統研究了與組織工程骨-軟骨構建相關的仿生學原理、工藝原理與裝備、工藝過程的參數控制等製造科學基礎問題,以及動物模型構建和評價等科學與技術問題。主要包括：（1）軟骨、骨組織工程支架材料選擇及結構設計；（2）定向結構及包芯結構支架成形的新工藝、新裝置；（3）基於細胞微球的骨支架細胞高密度種植技術；（4）骨軟骨複合支架成形工藝設計及參數研究；（5）定向結構軟骨支架、包芯結構骨支架及其複合支架的生物學評價等。 主要成果有：（1）模仿天然關節軟骨細胞外基質的空間結構，設計了具有取向大孔和貫通小孔的定向結構軟骨支架，套用“殼聚糖-軟骨細胞外基質”的仿生材料體系和定向結晶熱致相分離的成形工藝製備了該結構支架。（2）基於低溫沉積技術開發了專用噴頭及成形工藝，套用“PLGA/TCP-I型膠原”材料體系製備了I型膠原包裹PLGA/TCP絲、格線狀的包芯結構骨支架，支架親水性相比傳統的真空吸附膠原法提高了170%。（3）設計並構建了緻密層，骨、軟骨兩種支架通過“溶解粘接”工藝實現有效粘接，通過界面隔離層作用維持修復過程中骨和軟骨體系微環境的差異。（4）構建細胞微球定位擠出系統，證明計算機輔助細胞微球定位技術可提高細胞植入深度和植入密度，並獲得更好的細胞均一性。（5）對定向結構軟骨支架、包芯結構骨支架、骨軟骨複合支架分別進行了體外實驗、動物實驗和生物學評價，結果表明：該定向結構軟骨支架和包芯結構骨支架材料體系與細胞相容性好，定向結構軟骨支架有利於細胞沿材料定向方向生長排布，包芯結構骨支架有利於細胞貼附和增殖，骨軟骨複合支架複合MSC細胞後植入深達骨髓腔的兔關節軟骨及下骨複合缺損部位，180天后結果表明，軟骨和軟骨下骨同時再生，新生組織和周圍正常組織連線良好。 本項目為骨-軟骨複合缺損修復提供了新的技術方案並解決了支架構建的一系列科學基礎問題，項目成果具有廣泛的臨床套用前景。
