组织工程前交叉韧带的研究进展

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1、组织工程前交叉韧带的研究进展　前交叉韧带(anteriorcruciateligament，ACL)损伤是比较常见的膝关节损伤。ACL损伤后自身修复能力差，往往需进行手术重建。临床上常使用自体移植物、异体移植物和人工合成材料进行ACL重建。使用自体移植物重建ACL，存在来源限制、供区并发症等问题；利用异体移植物有潜在传播疾病和免疫排斥反应的危险；而人工合成材料重建ACL远期疗效还存在争议，限制了其临床应用。组织工程技术的发展为ACL重建提供了新的思路和途径。本文就近年来有关对组织工程ACL的种子细胞

2、、生长因子及其支架材料等方面进行综述。　　1组织工程ACL种子细胞的选择　　组织工程ACL的关键要素之一就是要选择合适的种子细胞。ACL细胞作为韧带结构和功能的基本单位，在体外培养时可以较好地保持韧带细胞表型，分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原的能力强，有利于韧带组织重建。CooperJA等［1］将分离培养的兔ACL、内侧副韧带(MCL)、髌韧带、跟腱4种成纤维细胞分别种植于三维编织的聚乳酸(PLLA)ACL支架材料上，结果发现ACL细胞分泌I、Ⅲ型胶原和纤连蛋白(fibronectin，FN)的基因表达水平高于其它

3、3种成纤维细胞，认为作为组织工程ACL的种子细胞，ACL细胞可能优于其它3种成纤维细胞。但ACL细胞同样存在来源限制的问题，体外培养时细胞增殖较缓慢，如能解决其快速增殖的问题，不失为理想的种子细胞。　　骨髓基质干细胞(bonemarroalcells，BMSc)具有向多种组织细胞分化的潜能，可以促进韧带组织修复。GeZ［2］、VanEijkF［3］等对分离培养的ACL、MCL、皮肤成纤维细胞和BMSc进行比较研究，发现BMSc分泌细胞外基质(ECM)能力强、细胞增殖快，认为就细胞增殖而言，作为组织工

4、程ACL的种子细胞，BMSc优于其它3种细胞。但韧带细胞表面没有特殊标记物［4］，BMSc如何向韧带细胞诱导分化尚无统一认识。有研究表明，在体外特定条件下，应用机械应力［5］、选择利用生长因子［6］和骨形态发生蛋白12(BMP12)可诱导BMSc向韧带样细胞分化［7］。但目前在体外培养的条件下，BMSc向韧带细胞诱导分化的方法和技术还不成熟。而且BMSc能否在关节内环境下继续增殖并促进韧带修复尚不清楚。BMSc要作为组织工程ACL的种子细胞尚需进行进一步研究。　　2生长因子在组织工程ACL中的作

5、用　　大量研究表明，一定量的生长因子可以促进韧带细胞增殖，有助于损伤韧带修复并能促进新生韧带血管化和增强其力学性质［8］。沈雁等［9］将成纤维细胞生长因子(aFGF、bFGF)、表皮细胞生长因子(EGF)加入体外分离培养的兔ACL细胞中，结果发现单独应用aFGF、bFGF或联用EGF都可以促进ACL细胞增殖；StEInertSA等［10］使用转化生长因子β(TGFβ)治疗老鼠MCL，发现其力学性质明显增强，认为TGFβ是促进韧带修复的重要生长因子。Hankemeier　S等［11］的研究发现使

6、用低剂量FGF2(3ng／ml)可以促进BMSC增殖并可提高ECM和细胞骨架成分蛋白mRNA转录水平，有助于韧带组织工程构建。但生长因子参与韧带形成的调节信号还知之甚少，有待于进一步研究［12］。目前，有关生长因子的研究主要集中在促进细胞有丝分裂方面。有关各种生长因子的作用机理、生长因子有效生理浓度的选择、利用转基因技术将目的基因导入种子细胞使生长因子可持续表达、结合可生物降解聚合物的缓释系统可使生长因子缓慢释放并持续作用等方面还需进一步探讨，可能成为今后研究生长因子的重点之一。　　3组织工程AC

7、L支架材料的研究进展　　组织工程ACL的另一个重要方向是研制和选择合适的支架材料。理想的ACL支架材料应具有以下特点：符合生物安全性要求；生物相容性良好；可生物降解性，既不会降解过快而重建失败，又不会延迟降解产生应力遮挡而影响新生组织长入；力学性能良好，重建后膝关节功能可恢复到损伤前水平并能进行早期功能锻炼，而且随着支架材料降解，在新生韧带形成前，其力学性能可保持；利于宿主组织长入，支架材料能与体内局部环境进行机械信号或生化信号联系；有一定的孔径、孔隙率和较高的比表面积；固定方法简单可靠，尽可能减少

8、并发症等。　　目前用于组织工程ACL的支架材料主要有：合成高分子材料、天然高分子材料及其复合材料。　　3.1合成高分子材料　　组织工程中研究和应用最多的合成高分子材料是聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及其共聚物(PLGA)，这类高分子材料已获FDA通过，可以用于组织工程。大量实验证明，这类材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、力学性质可调、材料可塑性好。缺点是这类材料疏水性强、细胞黏附能力差、材料柔韧性差，经过必要的修饰后可增加细胞黏附能力。而作为组织工程AC