冻干PRF干粉复合成骨性ADSCs聚集体用于构建可注射的组织工程骨的实验研究

With the increasing popularity of minimally invasive surgery, to fabricate an injectable bone would be very promising and significant for the reconstruction of bone nonunions and defects. However, the application of dispersed seed cells and exogenous cell carriers severely limits the development of injectable tissue engineered bone. To overcome these limitations, lyophilized Platelet-rich fibrin (PRF) and osteogenic ADSCs aggregates were selected as the scaffold, growth factors and seed cells in this study, respectively. We plan to investigate these issues as follows: 1. the fabrication of osteogenic ADSCs aggregates; 2. the effect of lyophilized PRF on the proliferation and differentiation capacity of ADSCs in vitro; 3. the osteogenic potential of ADSCs aggregates - lyophilized PRF complex after they were injectable transplanted subcutaneously in nude mice; 4. the repair effect of this complex on the mandibular fracture gap of delayed healing model in New Zealand Rabbit; 5. the repair effect of this complex on the mandibular distraction osteogenesis model in New Zealand Rabbit. This study explored the construction of injectable tissue engineered bone based on the biological characteristics of lyophilized PRF and osteogenic ADSCs aggregates, and provided a few theoretical basis for minimally invasive surgery based on injectable tissue engineered bone..  We believe that this program will explore an efficacy and safety regenerative approach for bone tissue.

微创外科是外科治疗的趋势和发展方向，研制一种可注射的组织工程骨的构建方法用于骨不连和骨缺损的治疗具有广阔的应用前景。但是，分散的种子细胞和外源性的细胞载体的应用严重限制了可注射组织工程骨的发展。为了克服上述缺点，本项目针对可注射组织工程骨再生的瓶颈问题，拟选择冻干富血小板纤维蛋白干粉和成骨性脂肪干细胞聚集体分别作为骨组织工程中的支架材料、生长因子和种子细胞。主要研究以下问题：1. 成骨性ADSCs聚集体的构建；2. 冻干PRF体外对ADSCs增殖和分化能力的影响；3. 成骨性ADSCs聚集体和冻干PRF复合体注射移植到裸鼠皮下后的成骨效果；4. 该复合体对兔下颌骨骨不连模型的修复效果；5. 该复合体对兔下颌骨牵张成骨模型有无骨再生的促进作用。本项研究首次提出利用冻干PRF干粉和成骨性ADSCs聚集体的生物学特性，探讨可注射组织工程骨的构建方式，为基于可注射组织工程骨的微创外科提供理论依据。

微创外科正逐渐成为外科治疗的一种趋势和发展方向，研制一种可注射的组织工程骨的构建方法用于骨不连和骨缺损的治疗将是非常有应用前景和研究意义的。但是，分散的种子细胞和外源性的细胞载体的应用严重限制了可注射组织工程骨的发展。为了克服上述缺点，本项目针对可注射组织工程骨再生的瓶颈问题，拟选择冻干富血小板纤维蛋白（lyophilized Platelet-Rich Fibrin, L-PRF）干粉和成骨性脂肪干细胞（Adipose Derived Stem Cells, ADSCs）和骨髓干细胞（Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells, BMSCs）聚集体分别作为骨组织工程中的支架材料、生长因子和种子细胞。主要研究以下问题：1. 成骨性ADSCs和BMSCs聚集体的构建；2. 冻干PRF体外对ADSCs和BMSCs增殖和分化能力的影响；3. 成骨性ADSCs或BMSCs聚集体和冻干PRF复合体注射移植到裸鼠皮下后的成骨效果；4. 该复合体对兔下颌骨骨不连模型的修复效果。.实验结果有：1.ADSCs和BMSCs都可通过体外成骨诱导形成成骨性聚集体/细胞膜片；2.PRF经过冷淡干燥等处理后，所制备获得的冷冻干燥PRF（Lyophilized PRF, L-PRF）与新鲜PRF（Fresh PRF, F-PRF）有着相似的组织学结构和微观形态，仍然维持着良好的三维空间结构和缓慢释放生长因子的能力，能够在体外促进BMSCs的增殖和成骨分化能力，裸鼠体内实验也进一步证实了L-PRF与F-PRF都能够显著促进成骨性BMSCs聚集体的体内成骨能力，二者并无明显统计学差异；3.ADSCs复合成骨性BMSCs成骨性膜片可以用于修复兔颅骨极限缺损；4.ADSCs膜片复合珊瑚支架材料可以构建组织工程骨；5.ADSCs双向分化用于构建组织工程骨。6.上述实验结果表明L-PRF和ADSCs/BMSCs成骨性聚集体可以用于构建组织工程骨，具有一定的应用前景。.本项研究利用冻干PRF干粉和成骨性ADSCs聚集体的生物学特性，探讨可注射组织工程骨的构建方式，为基于可注射组织工程骨的微创外科提供一定的理论依据。