[發(fā)明專利]一種組織工程骨研究模型及其構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910304046.5
• 申請(qǐng)日: 2019-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110004113A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 智偉;吳金結(jié);汪建新;屈樹(shù)新;翁杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N5/077
• 分類號(hào): C12N5/077;C12N5/0775
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 郭艷艷

本發(fā)明公開(kāi)了一種組織工程骨研究模型及其構(gòu)建方法。該方法包括以下步驟：(1)將骨系細(xì)胞置于培養(yǎng)基中培養(yǎng)，待細(xì)胞融合至80～90％后，進(jìn)行傳代擴(kuò)大培養(yǎng)；(2)調(diào)整細(xì)胞密度，并將其接種在制備得到的支架載體上，并將支架置于培養(yǎng)基中孵育20～24h；(3)將孵育后的支架載體置于1～100Hz、振幅≤50μm、強(qiáng)度小于1g的環(huán)境中，微振動(dòng)孵育30～60min，然后繼續(xù)在35～40℃、5～10％二氧化碳、飽和濕度的條件下孵育1～21天即可。本發(fā)明能夠更準(zhǔn)確的反映組織工程骨構(gòu)建體在體內(nèi)生理應(yīng)力環(huán)境下的發(fā)育和生物活性轉(zhuǎn)歸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種組織工程骨研究模型及其構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

目前由于嚴(yán)重性外傷、感染以及腫瘤導(dǎo)致的大面積骨缺損在臨床上十分常見(jiàn)且是最為棘手的一大難題，那么如何獲得足量成骨活性的骨修復(fù)材料或復(fù)合體就顯得至關(guān)重要了。目前治療骨缺損的方法主要包括以下幾種：自體骨移植、異體骨移植、骨修復(fù)材料和組織工程骨等。

自體骨移植具有良好的骨傳導(dǎo)性、骨誘導(dǎo)活性以及成骨作用，但是由于其取自于病人自體，會(huì)導(dǎo)致病人二次創(chuàng)傷，且自體骨骨量來(lái)源有限，病人病愈時(shí)間延長(zhǎng)，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)增加；異體骨移植，能夠?yàn)椴∪颂峁┝己玫某晒莻鲗?dǎo)性與骨誘導(dǎo)活性，能夠保留一定的骨相關(guān)蛋白，但嚴(yán)重的免疫排斥反應(yīng)使其應(yīng)用受到了巨大的限制，術(shù)后具有風(fēng)險(xiǎn)。因此，異體骨移植在臨床上的應(yīng)用一直十分謹(jǐn)慎。骨修復(fù)材料，易獲得、來(lái)源廣泛、無(wú)免疫排斥反應(yīng)使其在臨床受歡迎，其缺點(diǎn)是成骨量不足，骨誘導(dǎo)活性與傳導(dǎo)性較差，力學(xué)強(qiáng)度較低。因此具有良好骨修復(fù)性能的組織工程骨應(yīng)運(yùn)而生，目前組織工程骨構(gòu)建通常是利用干細(xì)胞、生物支架、及/或活性因子，在體內(nèi)或體外構(gòu)建具有生物活性的骨組織修復(fù)替代物。研究證實(shí)組織工程骨在一定程度上能夠有效起到促進(jìn)骨再生和修復(fù)的作用，因此，構(gòu)建具有高生物活性的骨培養(yǎng)體一直是骨再生修復(fù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)問(wèn)題。

目前研究者對(duì)組織工程骨的構(gòu)建研究主要集中在以下幾部分：1、從材料方面入手，即尋找更好生物相容性的基質(zhì)材料，使得移植材料具備與自然骨形成速度和降解速度；2、從生物活性因子的種類選擇與獲取以及各活性因子之間的組合進(jìn)行優(yōu)化。用于構(gòu)建組織工程骨的支架材料主要包括生物陶瓷、高分子材料以及金屬材料。種子細(xì)胞通常選擇具有良好骨向分化能力的成骨細(xì)胞或間充質(zhì)干細(xì)胞。生物活性因子在骨的生長(zhǎng)過(guò)程與再生修復(fù)中是必不可少的，參與調(diào)節(jié)骨的發(fā)育與動(dòng)態(tài)平衡。盡管如此，對(duì)于骨組織工程構(gòu)建體來(lái)說(shuō)，如何適當(dāng)?shù)靥砑油庠葱陨L(zhǎng)因子是一個(gè)必須要考慮的問(wèn)題，添加何種生長(zhǎng)因子，什么時(shí)間添加，這些都對(duì)于后續(xù)骨構(gòu)建體植入體內(nèi)的成骨活性有重大影響。

盡管當(dāng)前對(duì)組織工程骨的研究已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，但卻仍難以獲得功能活性足以與天然骨修復(fù)體相匹配的骨修復(fù)體。此外，針對(duì)組織工程骨的體外研究和體內(nèi)研究結(jié)果常常出現(xiàn)較大的差異性。在這些研究中往往忽略了應(yīng)力刺激可能對(duì)骨構(gòu)建體功能活性行為所產(chǎn)生的影響，以及材料學(xué)因素、生物學(xué)因素與力學(xué)因素之間的交互作用。臨床及生理研究早已證明力學(xué)因素在生理骨發(fā)育中的重要作用，wolff定律認(rèn)為骨組織受力學(xué)刺激調(diào)控而改變其結(jié)構(gòu)，即用進(jìn)廢退。在使用生物反應(yīng)器體外培養(yǎng)組織工程構(gòu)建體的研究中也發(fā)現(xiàn)，力學(xué)負(fù)荷與構(gòu)建體發(fā)育之間存在響應(yīng)關(guān)系。但對(duì)于組織工程骨在體內(nèi)應(yīng)力/生理環(huán)境下，支架的材料特性和支架內(nèi)種子細(xì)胞受到的力學(xué)信號(hào)調(diào)控之間的相關(guān)性機(jī)制到目前為止仍未得到深入理解和闡述。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供一種組織工程骨研究模型及其構(gòu)建方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法構(gòu)建更強(qiáng)生物活性與力學(xué)適應(yīng)性組織工程骨的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種組織工程骨研究模型的構(gòu)建方法，包括以下步驟：

(1)將骨系細(xì)胞置于培養(yǎng)基中，于35～40℃、5～10％二氧化碳、飽和濕度的環(huán)境中培養(yǎng)，待細(xì)胞融合至80～90％后，進(jìn)行傳代擴(kuò)大培養(yǎng)；