组织工程学骨再造在颌骨缺损修复中的研究进展(2)
作者：佚名； 更新时间：2014-12-13
结构，其孔隙率达90%，孔的平均大小在16～32 microm，组织形态学观察其成骨量要明显高于对照组，这样的微孔结构给种植细胞提供了较大的粘附面并有利于粘附的细胞与周围环境交换营养、气体和废物排泄。
最近有学者用脱乙酰的甲壳质(chitosan)和磷酸三钙(TCP)复合的海绵球作为成骨细胞培养的基质，发现该材料促进了成骨细胞的增殖和分化，有较高的碱性磷酸酶的表达及矿物化；光镜和电镜显示成骨细胞很好地附着在海绵球表面，并在14天时看到骨样物质的沉积［19］。
2.3 生长调节因子
生长调节因子主要是生长因子和细胞因子。在组织工程中，某些种子细胞在体外传代培养后，经过一段时间后，细胞极易衰老，而生长因子能调节骨种子细胞的增殖和分化。对成骨细胞起着重要调节作用的生长因子有转化生长因子?β(TGF?β)，胰岛素样生长因子(IGF)，骨形态发生蛋白(BMP)，碱性成纤维细胞生长因子(b?FGF)，血小板衍生生长因子(PDGF)等。
成骨细胞本身可合成分泌TGF?β，细胞膜上有TGF?β的特异性受体，TGF?β作用于体外培养的成骨细胞，抑制其DNA的合成和AKP活性，促进胶原蛋白和非胶原蛋白的合成［20］。b?FGF起着形态发生因子和促有丝分裂作用，刺激骨细胞的DNA合成，减弱OC、AKP的mRNA表达。PDGF可促进成骨细胞增殖，但对胶原合成无影响。BMP可诱导血管周围间充质细胞不可逆地向成骨细胞系方向转化，提高成骨细胞的AKP活性。IGF在骨组织中含量较高，约(1 mg/kg)，可刺激成骨细胞增殖，促进胶原蛋白的合成。
Strayhorn［21］等采用鼠成骨前细胞株MC3T3?E1和Northern杂交分析法研究了各类生长因子对成骨细胞增殖及相关基因的表达，显示单用PDGF抑制IGF mRNA的表达，阻断了骨钙素基因的表达，而单用IGF及BMP增加相关基因的表达。研究同时发现PDGF/IGF合用明显增强增殖分化相关基因的mRNA表达，促进了骨的形成。由此可见，信捷职称论文写作发表网，生长因子之间的协同或拮抗作用还是很明显的，单一生长因子的作用或其浓度和剂量的改变是否会影响成骨细胞的增殖分化尚待进一步研究。
2.4 临床前试验研究
临床前试验也即动物实验，其目的在于了解成骨细胞在体内的生长代谢、成骨情况以及生物材料的特性。
2.4.1 成骨细胞—生物降解材料复合物移植于皮下的成骨作用
Levy［22］等在体外培养研究的基础上，将成骨细胞—PGA复合体移植到裸鼠背部皮下观察其成骨情况。植入后6周观察有软骨形成，在侵入的血管周围有新生的骨组织；20周时，可见大块骨组织形成。由此可见，成骨细胞—生物材料植入体内后先形成软骨，然后经历血管侵入和形态发生而形成骨组织。
2.4.2 成骨细胞—生物降解材料复合物移植修复缺损
Lewandrowski［23］等用种植有成骨细胞聚合物修复骨缺损，以单纯聚合物植入作对照，发现实验组在术后1周即出现编织骨组织形成，至第4周时，新生骨组织渐趋成熟，至第8周时，缺损完全为骨组织充填，生物材料已完全降解吸收，未见免疫细胞浸润，Safrainin 0染色阳性。
用带血管蒂的骨修复骨质缺损有很多优点，但这种移植材料取材极有限，能否利用组织工程技术来制造这种带蒂的骨修复材料又是当今的一大热点。已有学者［24］从胎牛肱骨骨膜分离的成骨细胞种植到聚合物支架上，体外培养2周后，将成骨细胞—聚合物复合体移植到无胸腺大鼠的右股血管周围，术后9周形成了新生的骨组织，最终形成了带血管蒂的小梁骨。
3 组织工程学在颌骨缺损修复中的应用
下颌骨缺损的修复(尤其是肿瘤性的)一直是口腔颌面外科的难题，研究合适的骨缺损修复材料显得尤为必要。Henning［25］等在制作小猪下颌骨缺损模型的基础上，把聚乳酸和成骨细胞的复合物植入缺损区，再加上b?FGF，采用三维模式观察骨组织的生长情况。结果发现新生骨组织均可在此支架上附着，并提出了较适宜的b?FGF浓度为8 μg/ml。组织工程骨再造在颌骨缺损修复的临床前试验有待进一步研究。
4 组织工程骨再造的应用前景和存在问题
以细胞和生物降解聚合物复合移植来恢复、保持和改善组织功能为特征的组织工程学技术为骨的修复提供了新的方法［26］，与其他骨修复方法相比具有以下优点：(1)需要的供体组织少(细胞可在体外培养、增殖)；(2)可根据修复缺损的需要将植入物制成精确的三维形状。我们可以通过成骨细胞与生物降解材料的混合培养、骨的塑形及动物实验来进行特定形态骨再造的研究，以此可以修复大量的肿瘤性骨缺损的病例，其应用前景是光明的，但仍存在下列问题：(1)现有的合成性生物降解聚合物强度不足，受力时易变形，这样会损伤移植的细胞，材料性能有待进一步研究；(2)种子细胞的衰老问题，尚需进一步研究生长因子对成骨细胞的作用；(3)对于特殊解剖形态的颌骨部位，如何将细胞—生物材料复合体固定到骨缺损区也是一个重要问题。
参考文献
1.徐光炜.肿瘤外科历史回顾及未来憧憬.国外医学肿瘤学分册，2000；27(1)：1-2
2.Sudhir Bahadur.Mandibular involvement in oral cancer.The Journal of Laryngology and Otology,1990;104(12):968-971
3.Tsuchimochi M,Katagiri M,Maeda K,et al.Autoradiographic evaluation of 99m?Tc?methylene diphosphonate accumulation in oral cancer invading the mandible.J Oral Maxillofac Surg,1999;57(3):245-254
4.McConnel FM,Logemann JA,Rademaker AW,et al.Surgical variables affecting postoperative swallowing efficiency in oral cancer patients:a pilot study.Laryngoscope,1994;104(1 ptl):87-90
5.Haribkakti VV.The dentate adult human mandible:an anatomic basis for surgical decision making.Plast Reconstr Surg,1996;97(3):536-541
6.Vacanti JP,Langer R.Synthenic polymers seeded with chondrocytes provided a template for new cartilage formation.Plast Reconstr Surg,1991;88(5):753
7.Wakitani S,Goto T,Young RG,et al.Repair of large full?thickness articular cartilage defects with allograft articular chondrocytes embeded in a collagen gel.Tissue Eng,1998;4(4):429-444
8.Bruder SP,Fox BS,Tissue engineering of bone.Cell based strategies.Clin Orthop,1999;(367 Supple):S68-83
9.魏宽海综述.组织工程化骨组织中成骨细胞来源的选择.国外医学创伤与外科基本问题分册，1998；19(3)：155-157
10.Malekzaden R,Hollinger JO,Buck D,et al.Isolation of human osteoblast?like cells and in vitro amplification for tissue engineering.J Periodontol,1998;69(11):1256-1262
11.Attawia MA,Herber KM,Uhrich KE,et al.Proliferation,morphology,and protein expression by osteoblasts cultured on poly (anhydride?co?imides).J Biomed Mater RES,1999;48(3):322-327
12.Cooper LF,Masuda T,Yliheikkila PK,et al.Generalizations regarding the process and phenomenon of osseointegration.Part Ⅱ.In vitro studies.Int J Oral Maxillofac Implants,1998;13(2):163-174
13.Vunjak NG,Obradovic B,Martin I.Dynamic cell seeding of polymer scaffolds for cartilage tussue engineering.Biotechnol Prog,1998;14(2):192
14.夏万尧，曹谊林，商庆新等.组织工程化软骨组织形成的最佳细胞浓度和最佳形成时间的实验研究.中国修复重建外科杂志，1999；13(4)：244-248
15.Nolan PC,Nicholas RM,Mulholland BJ,et al.Culture of human osteoblast on demineralized human bone.J Bone Joint (Br),1992;74(2):284
16.Carval RS,Yen EH,Scott JE.The effects of mech
最近有学者用脱乙酰的甲壳质(chitosan)和磷酸三钙(TCP)复合的海绵球作为成骨细胞培养的基质，发现该材料促进了成骨细胞的增殖和分化，有较高的碱性磷酸酶的表达及矿物化；光镜和电镜显示成骨细胞很好地附着在海绵球表面，并在14天时看到骨样物质的沉积［19］。
2.3 生长调节因子
生长调节因子主要是生长因子和细胞因子。在组织工程中，某些种子细胞在体外传代培养后，经过一段时间后，细胞极易衰老，而生长因子能调节骨种子细胞的增殖和分化。对成骨细胞起着重要调节作用的生长因子有转化生长因子?β(TGF?β)，胰岛素样生长因子(IGF)，骨形态发生蛋白(BMP)，碱性成纤维细胞生长因子(b?FGF)，血小板衍生生长因子(PDGF)等。
成骨细胞本身可合成分泌TGF?β，细胞膜上有TGF?β的特异性受体，TGF?β作用于体外培养的成骨细胞，抑制其DNA的合成和AKP活性，促进胶原蛋白和非胶原蛋白的合成［20］。b?FGF起着形态发生因子和促有丝分裂作用，刺激骨细胞的DNA合成，减弱OC、AKP的mRNA表达。PDGF可促进成骨细胞增殖，但对胶原合成无影响。BMP可诱导血管周围间充质细胞不可逆地向成骨细胞系方向转化，提高成骨细胞的AKP活性。IGF在骨组织中含量较高，约(1 mg/kg)，可刺激成骨细胞增殖，促进胶原蛋白的合成。
Strayhorn［21］等采用鼠成骨前细胞株MC3T3?E1和Northern杂交分析法研究了各类生长因子对成骨细胞增殖及相关基因的表达，显示单用PDGF抑制IGF mRNA的表达，阻断了骨钙素基因的表达，而单用IGF及BMP增加相关基因的表达。研究同时发现PDGF/IGF合用明显增强增殖分化相关基因的mRNA表达，促进了骨的形成。由此可见，信捷职称论文写作发表网，生长因子之间的协同或拮抗作用还是很明显的，单一生长因子的作用或其浓度和剂量的改变是否会影响成骨细胞的增殖分化尚待进一步研究。
2.4 临床前试验研究
临床前试验也即动物实验，其目的在于了解成骨细胞在体内的生长代谢、成骨情况以及生物材料的特性。
2.4.1 成骨细胞—生物降解材料复合物移植于皮下的成骨作用
Levy［22］等在体外培养研究的基础上，将成骨细胞—PGA复合体移植到裸鼠背部皮下观察其成骨情况。植入后6周观察有软骨形成，在侵入的血管周围有新生的骨组织；20周时，可见大块骨组织形成。由此可见，成骨细胞—生物材料植入体内后先形成软骨，然后经历血管侵入和形态发生而形成骨组织。
2.4.2 成骨细胞—生物降解材料复合物移植修复缺损
Lewandrowski［23］等用种植有成骨细胞聚合物修复骨缺损，以单纯聚合物植入作对照，发现实验组在术后1周即出现编织骨组织形成，至第4周时，新生骨组织渐趋成熟，至第8周时，缺损完全为骨组织充填，生物材料已完全降解吸收，未见免疫细胞浸润，Safrainin 0染色阳性。
用带血管蒂的骨修复骨质缺损有很多优点，但这种移植材料取材极有限，能否利用组织工程技术来制造这种带蒂的骨修复材料又是当今的一大热点。已有学者［24］从胎牛肱骨骨膜分离的成骨细胞种植到聚合物支架上，体外培养2周后，将成骨细胞—聚合物复合体移植到无胸腺大鼠的右股血管周围，术后9周形成了新生的骨组织，最终形成了带血管蒂的小梁骨。
3 组织工程学在颌骨缺损修复中的应用
下颌骨缺损的修复(尤其是肿瘤性的)一直是口腔颌面外科的难题，研究合适的骨缺损修复材料显得尤为必要。Henning［25］等在制作小猪下颌骨缺损模型的基础上，把聚乳酸和成骨细胞的复合物植入缺损区，再加上b?FGF，采用三维模式观察骨组织的生长情况。结果发现新生骨组织均可在此支架上附着，并提出了较适宜的b?FGF浓度为8 μg/ml。组织工程骨再造在颌骨缺损修复的临床前试验有待进一步研究。
4 组织工程骨再造的应用前景和存在问题
以细胞和生物降解聚合物复合移植来恢复、保持和改善组织功能为特征的组织工程学技术为骨的修复提供了新的方法［26］，与其他骨修复方法相比具有以下优点：(1)需要的供体组织少(细胞可在体外培养、增殖)；(2)可根据修复缺损的需要将植入物制成精确的三维形状。我们可以通过成骨细胞与生物降解材料的混合培养、骨的塑形及动物实验来进行特定形态骨再造的研究，以此可以修复大量的肿瘤性骨缺损的病例，其应用前景是光明的，但仍存在下列问题：(1)现有的合成性生物降解聚合物强度不足，受力时易变形，这样会损伤移植的细胞，材料性能有待进一步研究；(2)种子细胞的衰老问题，尚需进一步研究生长因子对成骨细胞的作用；(3)对于特殊解剖形态的颌骨部位，如何将细胞—生物材料复合体固定到骨缺损区也是一个重要问题。
参考文献
1.徐光炜.肿瘤外科历史回顾及未来憧憬.国外医学肿瘤学分册，2000；27(1)：1-2
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3.Tsuchimochi M,Katagiri M,Maeda K,et al.Autoradiographic evaluation of 99m?Tc?methylene diphosphonate accumulation in oral cancer invading the mandible.J Oral Maxillofac Surg,1999;57(3):245-254
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10.Malekzaden R,Hollinger JO,Buck D,et al.Isolation of human osteoblast?like cells and in vitro amplification for tissue engineering.J Periodontol,1998;69(11):1256-1262
11.Attawia MA,Herber KM,Uhrich KE,et al.Proliferation,morphology,and protein expression by osteoblasts cultured on poly (anhydride?co?imides).J Biomed Mater RES,1999;48(3):322-327
12.Cooper LF,Masuda T,Yliheikkila PK,et al.Generalizations regarding the process and phenomenon of osseointegration.Part Ⅱ.In vitro studies.Int J Oral Maxillofac Implants,1998;13(2):163-174
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14.夏万尧，曹谊林，商庆新等.组织工程化软骨组织形成的最佳细胞浓度和最佳形成时间的实验研究.中国修复重建外科杂志，1999；13(4)：244-248
15.Nolan PC,Nicholas RM,Mulholland BJ,et al.Culture of human osteoblast on demineralized human bone.J Bone Joint (Br),1992;74(2):284
16.Carval RS,Yen EH,Scott JE.The effects of mech
