组织工程软骨-骨复合移植物的仿生构建

根据仿生学原理，构建表面为纳米海藻酸钠，底部为硫酸钙-梯度多孔明胶海藻酸钠混合的复合型支架来模拟正常的软骨-骨组织；复合骨髓基质干细胞（MSCs），利用双室双模拟生物反应器同时对纳米海藻酸钠支架和硫酸钙-梯度多孔明胶海藻酸钠支架上粘附的MSCs进行成软骨和成骨诱导分化，最终构建出软骨-骨复合移植物。利用猪膝关节软骨-骨缺损模型对该复合移植物进行体内研究，采用组织形态学、成软骨和成骨指标检测、生物力学等方法评估该仿生构建的组织工程软骨-骨复合移植物修复软骨-骨缺损的效果。项目预期将揭示组织结构和环境的仿生模拟对组织工程的重要意义。本项目的研究成果有望解决传统组织工程化软骨-骨支架不能完全恢复正常生理状态软骨-骨的组织学、生物力学特性及与周围组织整合不良的难点，为仿生构建软骨-骨复合移植物修复骨关节炎早期软骨-骨病损提供科学依据。

我们首先根据仿生学原理，构建了表面为纳米高分子化合物，底部为磷酸钙 -梯度多孔明胶高分子化合物混合的复合型支架；该支架能模拟出正常的软骨-骨组织结构。在本研究中，我们在复合型支架内复合骨髓基质干细胞（MSCs），通过双室双模拟生物反应器，同时对纳米高分子化合物支架和磷酸钙 -梯度多孔明胶高分子化合物支架内的MSCs进行培养，并进行成软骨和成骨诱导分化，最终构建出软骨-骨复合移植物。最后，我们采用兔的膝关节软骨-骨缺损模型对该复合移植物进行体内移植的研究，分不同的时间点处死动物，对膝关节进行取材，并进行组织形态学、成软骨和成骨指标检测，评估该仿生构建的组织工程软骨-骨复合移植物修复软骨-骨缺损的最终效果。项目结果显示该软骨-骨支架有利于软骨-骨缺损的修复，并揭示了组织结构和环境的仿生模拟对组织工程的重要意义。本项目的研究成果为仿生构建软骨-骨复合移植物修复骨关节炎的早期软骨-骨病损提供了科学依据。