新型仿生支架结合骨髓基质干细胞和细胞因子用于关节软骨缺损修复的研究

修复效果差和新生关节软骨后期退化是较大直径关节软骨缺损修复领域亟待解决的难题。本项目提出了新的解决方法。将优化得到的壳聚糖/聚乙丙交酯复合材料用新的方法制备成仿关节软骨结构支架；以骨髓基质干细胞为种子细胞，利用特殊的体外细胞分化和共培养技术，通过支架预搭建与正常关节软骨组织类似的支架/细胞复合体。以壳聚糖-聚丙交酯共聚物为载体制备含细胞因子胶体，并用生物交联剂京尼平将含细胞因子胶体固定于支架/细胞复合体对应的表面层用于体内原位诱导软骨膜形成。支架/细胞复合体植入体内关节软骨缺损处之后在支架引导和细胞因子协同作用下，细胞增殖发展为完整的新生关节软骨并能高质量修复关节软骨缺损和保持其结构和功能的长期稳定性。本项目的实施有望解决较大直径关节软骨缺损修复效果差和新生关节软骨后期退化的难题，不仅对关节软骨组织工程的发展具有重要的科学意义，还可能为关节软骨缺损的临床修复提供新的治疗方法。

利用可生物降解材料和特殊加工技术制备关节软骨基质仿生支架用于关节软骨缺损修复。合成了不同种类的壳聚糖-聚酯共聚物并进行优化；利用胶原、硫酸软骨素、壳聚糖-聚酯共聚物以及聚乙丙交酯作为主要分量，采用离子和共价分步交联法以及新发展的加工技术制备关节软骨基质仿生支架，从而部分实现了从材料组成、不同材料的三维搭建、支架物理结构、化学和生物性质等多参数的较高程度的仿生支架制备；以水溶性聚糖为载体并利用天然交联剂京尼平制备了载bFGF或VEGF因子的两类微球；利用壳聚糖-聚酯共聚物制备因子可控释放并保持其活性的核/壳结构微球；将两类微球分别复合到仿生支架的孔壁优化获得因子非均向性分布的载因子仿生支架。体外细胞实验证实这类支架能高效支持透明软骨细胞生长并维持其表型。动物体内研究表明优化获得的仿生支架能明显促进缺损处新生组织形成透明软骨而且新生软骨能维持其结构和功能；显著增强新生透明软骨与宿主软骨的整合；适量使用组合因子能明显提高关节软骨缺损的修复质量。研究结果阐明了这类支架修复关节软骨缺损的部分机理，也为后续临床研究打下了良好基础。