椎间盘组织工程支架材料的研究进展

《椎间盘组织工程支架材料的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、椎间盘组织工程支架材料的研究进展张威1张亮2赵春明1张文捷1黄爱兵1(1江苏省泰州市人民医院骨科江苏泰州225300;2江苏省扬州市苏北人民医院225000)【关键词】椎间盘组织工程支架【中图分类号】R68【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2014)16-0286-02椎间盘退变性疾病(DDD)是一类具有高发病率及高致残率的疾病，如颈椎病、腰椎间盘突出症和腰椎不稳等，严重影响患者生活质量。椎间盘退变一旦发生则难以逆转。目前国内外治疗DDD的措施主要有药物、物理疗法、开放手术及微创手术

2、，这些方法虽然能缓解临床症状，但也均为对症性治疗，不能从根木上治疗并阻止椎间盘退变。因此DDD的理想外科治疗方法是重建和修复退变的椎间盘。椎间盘组织工程学是近年来发展起来的一项新兴技术，其目的是通过在体外构建出组织工程椎间盘，从而修复替代退变的椎间盘组织。组织工程钮括三个方面：种子细胞、支架材料及生长因子。支架材料为体外构建椎间盘组织提供三维的细胞生讼支架，使细胞间形成适宜的空间分布和细胞联系，维持细胞的定向分化，它在椎间盘组织工程中起着替代细胞外基质或组织器官基质的作用。笔者就椎间盘组织工程支架

3、材料的研究进展综述如下。1支架材料的功能和要求支架材料在椎间盘组织工程研究中的功能为：①为组织或器官体外构建提供三维的细胞生长支架，使细胞间形成适宜的空间分布和细胞联系；②提供特殊的生长和分化信号，维持细胞的定向分化。理想的椎间盘组织工程基质材料应具有如下特点：①良好的生物相容性；②良好的生物降解性和降解速率可控性；③良好的结构相容性，•有三维立体多孔结构;④有良好可塑性和一定的机械强度;⑤良好的材料-细胞界面。1支架材料的分类0前常用的材料按其来源可分为天然材料、人工合成材料及复合材料3大类。天

4、然材料有：壳聚糖、琼脂糖、藻酸盐、胶原、明胶、纤维蛋白、小肠粘膜等；人工合成材料包括合成高分子有机材料和生物陶瓷材料，常用的有聚乳酸、聚乙醇酸、羟基磷灰石聚磷酸钙、生物活性玻璃等。复合材料是由两种或两种以上的不同材料优化组合而成。2天然生物材料3.1壳聚糖壳多糖是一种多糖类物质，具冇无毒，无刺激，生物相容性好、生物可降解性等优点，被广泛应用于骨组织工程学研究中。Roughley等以壳聚糖基础的水凝胶支架材料培养椎间盘细胞，发现壳聚糖凝胶能包裹髓核细胞产生的蛋白聚糖，而没冇释放到培养基里面去，说明壳

5、聚糖具冇较好的基质包裹性［1】。3.2琼脂糖琼脂糖是一种从海藻中分离出来的多糖化合物，主要成分为多聚半乳糖，为双螺旋结构，相连区域为多链聚集而成，构成一个三维筛孔的网络结构。Nerurkar等将牛间充质干细胞接种于琼脂糖凝胶中以形成组织工程髓核，通过生物化学、组织学及生物力学检测，结果发现形成的髓核组织虽然较正常髓核组织略小，但是在质量上相差无几［2］。3.3藻酸盐藻酸盐是从褐藻类海洋生物中提取的一种线型阴离子天然多糖，是由石旋甘露醇糖醛酸和左旋古洛糖酸的共聚物构成的天然产物，在毫摩尔浓度的钙离子

6、溶液中可以形成热稳定的凝胶。但是，作为一种比较原始的组织工程载体材料，藻酸盐在制备工艺上存在明显缺陷，单纯离子交联型的藻酸盐凝胶材料结构完整性易被破坏，所以Chou研制了共价交联型藻酸盐水凝胶，并在其上接种牛髓核细胞，与离子交联型藻酸盐水凝胶相比较，复合培养8周后发现，共价交联型藻酸盐水凝胶在维持细胞增殖活力及功能性细胞外基质形成方面更优［3】。3.4胶原胶原是构成骨、纤维环的重要物质，其特奋的三股螺旋肽链结构，赋予其良好的生物活性和生物相容性，适宜的生物降解性及低免疫原性等特征，使其成为椎间盘组

7、织工程中较为理想的支架材料。去端肽胶原是把胶原上的抗原决定基去掉后的一种变性胶原。Sato等使用膜封闭的蜂窝状去端肽胶原支架（ACHMS）培养纤维环细胞，并且将支架植入经激光气化切除髓核的兔椎间隙内，植入后2、4、8、12周行X线检查，发现细胞在椎间隙内继续增殖，并形成了透明软骨样的组织，与未植入的椎间盘相比，植入支架组椎间隙无明显狭窄，提示奋椎间盘修复的迹象［4】。Halloran等将研究更进一步，他们比较了非交联的Atelocollagen支漿与酶交联型的支架用于牛髓核细胞的培养，结果发现交联

8、型支架内蛋白聚糖的合成最高，分解最少，能够提高更稳定地细胞生长结构［5】。3.5明胶明胶是胶原的衍生物，具有良好的生物相容性和生物可降解性。以明胶为基础的支架也常用于椎间盘组织工程中，Brown等比较了明胶、脱钙骨基质及聚乳酸用于髓核细胞的培养，结果扫描电镜显示明胶及脱钙骨基质具奋良好的细胞粘附性，细胞在该支架上代谢活跃并表达I、II型胶原及蛋白聚糖，表明明胶可作用髓核组织工程支架材料［6】。3.6纤维蛋白纤维蛋白是纤维蛋白原经激活后形成的立体多孔网状结构的聚合物凝胶。具有良好的生