文章简介

出版社:江苏医药

作   者:乔凌晖 刘炀 周佩玲 顾羊林

编   号:0253- 3685(2020) 10- 1059-05

年   份:2020    点击量:90

文章摘要

【提要】 半月板在膝关节稳定性中起重要作用。然而在半月板严重损伤的情况下,通常会采用手术切除方式治疗(全部或部分半月板切除术)。由于半月板缺乏血管分布,术后半月板完全恢复十分困难。随着半月板组织工程学的发展,通过可精确控制的三维多孔支架结构技术,以及生物分子和纳米材料的进一步开发,为半月板再生提供了各种新的策略。近年来,研究人员尝试了不同的再生策略,这些策略有助于半月板体外再生,并且能够在一定程度上修复半月板撕裂。本文就近年来支架技术、生物分子和纳米材料等半月板组织工程学方面的主要研究成果作一综述。

【关键词】  半月板;组织工程学;生物因子


半月板在膝关节起到平均分布压力的作用,是人体膝关节重要的承重结构。半月板组织具有优异的韧性和弹性,在承受负荷过程中可保持结构和功能的完整性。近些年,随着外科技术发展,半月板修补术也有了较大进展,但仍有修复失败率高及种植成本高等缺点。目前,半月板修复的目标是尽可能保持组织结构和功能的完整性,尽量减少损害自身半月板组织和周围软骨。然而,在复杂的创伤性撕裂情况下,外科医生难以恢复半月板的结构和功能,无法延缓骨关节炎的逐渐发展,这也迫切提示需要寻找新的治疗方式。组织工程学研究可以通过组织再生手段为这个问题提供可行的解决方案。本文重点介绍了人体膝关节半月板组织工程

学的最新进展。

一、半月板组织工程

 

与其他组织再生策略一样,半月板组织工程主要由三部分组成,包括细胞来源、生物分子和生物材料。

二、功能化支架

目前已开发出许多材料可以模拟天然组织,但如何延长人体膝关节半月板细胞的增殖时间是一个主要问题。研究证明,可以通过补充各种生长因子来克服,如转化生长因子β1、胰岛素样生长因子、PDGF 、成纤维细胞生长因子、骨形态发生蛋白2和人血小板裂解物等。这些因子虽然有用,但价格昂贵,所以研究了可替代生物分子功能的物质,如半乳糖和生物素,以增强细胞增殖和细胞外基质合成。其中,生物素在细胞分裂、DNA修复、细胞代谢、细胞信号传导和细胞增殖中起着至关重要的作用;半乳糖可以影响肝细胞附着功能,将其接种到聚合物表面后发现细胞增殖功能得到改善。因此,同时将生物素和半乳糖接种到明胶纳米纤维上,发现两者对细胞增殖有影响。然而,添加这些生物分子的方式主要集中在一种途径,即通过培养基或支架。如Apolinário等所讨论的,通过这两种方式运用生物分子可以明显增强初级半月板细胞增殖和细胞外基质合成。此外,证明生物分子的某些特殊组合可以协同增强PCL-碳纳米纤维纳米复合材料支架中人体膝关节半月板原代细胞增殖和细胞外基质合成,其中较常用的有复合支架、纳米复合材料支架和无支架系统。


三、结语

了解膝关节半月板的结构、组成及其生物分子环境有助于揭示半月板再生的核心要领。至今 为止,已广泛研究了体外半月板组织工程学中细胞的再生能力,但是半月板治疗方面的临床前试验仍有很大局限性。某些临床研究已经开始尝试开发用于半月板移植(部分或全部)的仿生工程化组织构建体,诸如利用生物反应器、无支架或复合支架构造、生长因子等先进技术,从而构造理论上可行且具有功能性的再生半月板。除此以外,应尝试组合这些技术,研究是否有促使半月板再生的一整套方法。