可注射生物活性玻璃支架修复兔膝关节软骨缺损

作者：刘冰川; 任辉辉; 祝腾蛟; 李爱玲; 周方; 田耘^*; 邱东

来源：中华骨科杂志, 2019, 39(10): 613-621.

• 组织工程
• 玻璃
• 组织支架
• 软骨细胞

目的通过比较不同方法对兔膝关节软骨缺损的修复效果, 探讨一种新型生物活性玻璃支架对关节软骨的修复能力。方法应用成分为10.8%P2O5-54.2%SiO2-35%CaO(PSC)的生物活性玻璃粉末、壳聚糖溶液(chitosan solution, CS)以及半水硫酸钙(calcium sulfate hemihydrate, CSH)制得PSC/CS骨水泥, 经模具定型得到支架材料。将18只新西兰大白兔随机分为对照组、生物活性玻璃(bioactiveglass, BG)组及加入TGF-β1因子的TGF-β1组。制作双膝关节软骨缺损模型, 对照组不予任何处理, BG组和TGF-β1组分别放置两种支架材料。于术后6周及12周分别取材, 进行大体观察、HE染色、甲苯胺蓝染色、番红O染色及Ⅱ型胶原免疫组化等的对比观察。依照国际软骨修复协会(International Cartilage Repair Society, ICRS)评分及Wakitani评分定量评价软骨修复的效果。结果术后6周, 对照组与BG组的大体观察无明显差异, 而TGF-β1组的大体观察优于其他两组, 并且其ICRS评分(4.67±0.52)分优于BG组(2.83±0.75)分, 差异有统计学意义(t=-2.817, P=0.015);组织学染色比较, 三组间均差异无统计学意义;对照组Wakitani评分(13.67±0.52)分, BG组(13.83±0.41)分, TGF-β1组(13.33±1.03)分的差异均无统计学意义。术后12周对照组与BG组的大体观察依然无明显差异, 而TGF-β1组的大体观察显著优于其他两组, ICRS评分(9.01±0.63)分也明显较高(对照组vs TGF-β1组:t=-2.289, P=0.022;BG组vs TGF-β1组:t=-2.326, P=0.020);组织学染色结果TGF-β1组的阳性染色程度同样较高, Wakitani评分(6.50±1.38)分显著低于对照组(9.83±1.33)分和BG组(9.51±1.05)分TGF-β1组, 差异均有统计学意义(对照组vs TGF-β1组:t=-2.771, P=0.007;BG组vs TGF-β1组:t=-2.756, P=0.006), 并且新生组织的染色程度与Ⅱ胶原表达程度与正常软骨相近。结论单纯PSC/CS生物活性玻璃支架不具有良好的修复软骨缺损能力, 而添加TGF-β1的PSC/CS支架可促进膝关节软骨缺损的修复, 新生组织接近正常软骨。

• 单位
  北京大学第三医院