[發明專利]基于軟骨內成骨體系的組織工程骨及其構建方法

有效

• 申請號: 201410360325.0
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104096266A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 董世武;康菲;竇策;楊小超;李建美;曹震
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第三軍醫大學
• 主分類號: A61L27/38
• 分類號: A61L27/38;A61L27/56
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于組織工程技術領域，涉及一種組織工程骨及其構建方法。

背景技術

由于各種創傷、感染及腫瘤切除等原因導致的骨缺損是臨床的常見疾病，目前臨床上通常應用自體骨、異種骨、同種異體脫鈣骨、或人工骨代用品移植修復骨缺損。自體骨移植具有骨傳導和骨誘導作用，且無疾病傳播的危險，但因其來源有限、不能隨意切取塑形、遺留供區形態功能缺陷及術后無法預測骨吸收量等問題，應用受到限制。為了解決自體骨移植所帶來的這些問題，多種骨替代材料相繼被研制出來，如異種骨、同種異體脫鈣骨和人工骨代用品等，但這些骨替代材料也都存在著不同程度的局限性，如異種骨具有植骨成活率較低、易導致免疫排斥反應、有疾病傳播之嫌等缺陷，難以滿足臨床需要；而同種異體脫鈣骨最大的缺陷是疾病傳播、大塊骨移植后在受體內難以成形，容易發生骨折和感染等，且同樣存在來源問題。

近年來，組織工程技術的興起為臨床骨缺損的修復提供了新思路，有望突破現有骨缺損治療方法中存在的瓶頸。組織工程骨修復骨缺損過程包括血管化、骨再生、骨端融合3個基本環節。其中血管化是骨愈合過程中最基本的環節，它能將成骨細胞、前體細胞、相關信號分子、營養物質及其它參與骨發生與修復的細胞大量攜帶到局部微環境中，并帶走局部新陳代謝產生的廢物及壞死分解產物，維持局部為一個動態的微環境。血管化貫穿于整個修復過程中，對骨再生與融合的方式及效果有決定意義。組織工程骨植入體內后，如不能盡早完成血管化，將成為沒有活性的大塊死骨，導致最終修復失敗。國內外許多學者的研究證明，用組織工程骨修復骨缺損時，其早期成骨及后期骨愈合效果明顯，但應用大塊組織工程骨修復大段骨缺損時，其核心部位往往發生缺血壞死，導致修復失敗，其主要原因就在于未能很好的解決組織工程骨的早期血管化問題。因此，組織工程骨特別是大段組織工程骨植入骨缺損區后如何盡快完成血管化、重建局部血供，是當前研究的重點。

骨組織工程的三要素包括供給充足的有成骨分化潛能的種子細胞、維持空間結構并發揮骨傳導功能的支架材料、具有趨化誘導等作用的生長因子。目前解決組織工程骨早期血管化問題的方法主要有：1.血管內皮細胞與成骨細胞或血管平滑肌細胞加生物材料聯合移植。該方法需要體外大量培養、擴增血管內皮細胞，而細胞體外培養的要求高、周期長，規模擴增相當困難，且成熟血管內皮細胞的成血管作用較弱。2.應用顯微外科技術將成骨細胞、生物材料及帶血管蒂的組織瓣包埋或血管束植入重建組織工程骨血運。該方法能夠得到血管化的組織工程骨，但必須將其異位植入，待血管束長入后再斷蒂用于移植，不但有異位創傷的問題，而且等待的時間也較長。3.利用血管內皮生長因子(VEGF)、血管生成素等與生物材料復合促進血管生長。但直接應用的促血管生長因子在體內的半衰期較短，迅速降解為無活性的片段，達不到理想的效應濃度，而如果采用首次大劑量給藥，則易導致局部血管瘤。4.通過轉染促血管生長因子的基因至種子細胞。但這種細胞的安全性和免疫問題尚待進一步研究。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于針對目前應用大塊組織工程骨修復大段骨缺損時，其核心部位往往發生缺血壞死，易導致修復失敗的問題，提供一種基于軟骨內成骨體系的組織工程骨，以避免大塊組織工程骨如何均勻血管化和保證足夠營養供給的難題。

經研究，本發明提供如下技術方案：

1.基于軟骨內成骨體系的組織工程骨的構建方法，是將間充質干細胞(MSCs)種植于多孔骨支架材料上構建組織工程復合體，再在體外對其進行成軟骨分化誘導培養2周，繼而進行成肥大化軟骨分化誘導培養2周，即得基于軟骨內成骨體系的組織工程骨。

優選的，所述間充質干細胞為骨髓間充質干細胞、外周血間充質干細胞、臍血間充質干細胞、脂肪間充質干細胞或臍帶間充質干細胞。

更優選的，所述間充質干細胞為骨髓間充質干細胞。

優選的，所述多孔骨支架材料為脫細胞骨基質或脫鈣骨基質。

更優選的，所述多孔骨支架材料為脫鈣骨基質。