專利名稱：組織工程骨與軟骨復(fù)合組織及其體外構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組織器官缺損修復(fù)用的組織工程骨與軟骨復(fù)合組織，以及這種復(fù)合組織的體外構(gòu)建的方法。
背景技術(shù)：
目前臨床治療組織器官嚴(yán)重的缺損或功能障礙的有效措施是組織器官移植，但是這種治療方法具有諸多缺陷，如供體組織器官來源有限、對(duì)移植組織器官產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)和增加病毒感染機(jī)率等。20世紀(jì)80年代，隨著細(xì)胞生物學(xué)與工程材料學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的深入發(fā)展，科學(xué)家開始大膽探索合理解決這一世界醫(yī)學(xué)難題的新方法。“組織工程”的概念由此產(chǎn)生，它是應(yīng)用工程學(xué)與生命科學(xué)的原理和方法，制備具有生物活性的替代物，以恢復(fù)、維持或提高受損組織的功能。組織工程的基本原理和方法是將體外培養(yǎng)擴(kuò)增的正常組織細(xì)胞作為種子細(xì)胞，吸附于一種生物相容性良好并可被機(jī)體吸收的生物支架材料上形成復(fù)合物，將細(xì)胞-支架材料復(fù)合物植入機(jī)體組織、器官的病損部位，種子細(xì)胞在生物材料逐漸被機(jī)體降解吸收的過程中形成新的在形態(tài)和功能方面與相應(yīng)器官、組織相一致的組織，而達(dá)到修復(fù)創(chuàng)傷和重建功能的目的。
采用組織工程學(xué)技術(shù)修復(fù)缺損的組織器官，具有移植材料來源廣泛、移植物可以在體外成形、避免或降低了免疫排斥反應(yīng)和感染性疾病的播散等優(yōu)點(diǎn)。目前采用組織工程技術(shù)已成功構(gòu)建皮膚、骨、軟骨、肌腱、肝、心肌、膀胱等單一的工程化組織。
組織工程骨和組織工程軟骨的構(gòu)建可以分為體內(nèi)構(gòu)建和體外構(gòu)建兩種形式。體內(nèi)構(gòu)建是將成骨細(xì)胞或軟骨細(xì)胞等種子細(xì)胞直接與未成形的支架材料復(fù)合，然后采用注射的方式將復(fù)合物植入體內(nèi)，復(fù)合體在體內(nèi)塑形充填缺損區(qū)域，進(jìn)而修復(fù)骨或軟骨缺損。體外構(gòu)建是主要的構(gòu)建方式，它是在體外將種子細(xì)胞直接接種在成形的相應(yīng)支架材料內(nèi)，經(jīng)過體外初步培養(yǎng)后，通過手術(shù)直接植入缺損區(qū)域，進(jìn)而修復(fù)骨與軟骨缺損。體外組織培養(yǎng)包括動(dòng)態(tài)培養(yǎng)和靜態(tài)培養(yǎng)。
但是，在骨科臨床治療中，經(jīng)常遇到患者同時(shí)存在骨與軟骨組織的缺損，需要同時(shí)完成缺損組織的修復(fù)，單一成分的組織工程骨或組織工程軟骨移植因此受到極大地限制。在采用單一成分的組織工程骨和組織工程軟骨進(jìn)行復(fù)合時(shí)，兩種組織的界面處理是一個(gè)難點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn)，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面(1)因?yàn)檐浌鞘潜容^柔韌的組織，組織再生能力極差，且厚度僅2～4mm，移植到關(guān)節(jié)內(nèi)若固定不穩(wěn)，極易脫落形成關(guān)節(jié)游離體。(2)若同時(shí)移植單一的組織工程骨與組織工程軟骨時(shí)，界面為平面，兩種組織之間易相互移位，造成修復(fù)失敗，目前對(duì)此尚無理想的固定措施。(3)骨與軟骨組織的細(xì)胞具有完全不同的功能，若構(gòu)建的單一組織工程骨和組織工程軟骨直接復(fù)合時(shí)，由于支架材料為網(wǎng)孔狀結(jié)構(gòu)，不同組織中的種子細(xì)胞會(huì)通過組織界面在兩種組織間自由游走，從而大大影響組織缺損的修復(fù)效果，甚至導(dǎo)致修復(fù)失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于是提供一種組織工程骨與軟骨復(fù)合組織，這種復(fù)合組織的組織工程骨與軟骨不易發(fā)生移位，也能夠避免移植后不同組織中的種子細(xì)胞在界面處的自由遷移。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是組織工程骨與軟骨復(fù)合組織，包括組織工程骨和組織工程軟骨，組織工程骨與組織工程軟骨通過相互結(jié)合的界面處互為凹凸關(guān)系的凹槽和凸起嵌合在一起，在兩種組織界面間噴涂有生物蛋白凝膠。
本發(fā)明還提供了一種組織工程骨與組織工程軟骨復(fù)合組織體外構(gòu)建的方法，該方法包括如下過程(1)體外制備用于組織構(gòu)建的支架材料用模具制備或購買支架材料，進(jìn)行界面預(yù)處理，使組織工程骨支架材料與組織工程軟骨支架材料相互結(jié)合的界面成為互為凹凸關(guān)系的界面；(2)單一的組織工程骨和組織工程軟骨的體外構(gòu)建將體外大量擴(kuò)增的成骨性種子細(xì)胞和成軟骨性種子細(xì)胞分別與相應(yīng)的組織工程骨支架材料和組織工程軟骨支架材料復(fù)合，然后在體外進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)培養(yǎng)；(3)將培養(yǎng)好的組織工程骨和組織工程軟骨兩種組織的結(jié)合界面噴涂生物蛋白凝膠，然后利用其互為凹凸關(guān)系的凹槽和凸起結(jié)構(gòu)裝配嵌合在一起，形成復(fù)合組織。
本發(fā)明的有益效果是(1)組織工程骨與組織工程軟骨結(jié)合界面通過凹凸結(jié)構(gòu)嵌合在一起，增加了復(fù)合組織的牢固性，將軟骨組織固定于骨組織上，解決了軟骨組織的固定問題，同時(shí)也減少了復(fù)合組織植入后的相互移位或脫落。(2)通過在兩種組織界面之間噴涂生物蛋白凝膠，可以阻擋不同組織中種子細(xì)胞的自由遷移。(3)可以實(shí)現(xiàn)體外分別構(gòu)建組織工程骨與組織工程軟骨，再進(jìn)行體外裝配，從而降低了復(fù)合組織的構(gòu)建難度。(4)原材料容易獲取，植入體內(nèi)后免疫原性極低。采用這種界面結(jié)合結(jié)構(gòu)構(gòu)建的復(fù)合組織，是一種能夠滿足臨床要求的骨與軟骨的具有生物活性的替代物。本發(fā)明提供的組織工程骨與組織工程軟骨復(fù)合組織體外構(gòu)建的方法，與這種復(fù)合組織的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)通過對(duì)支架材料進(jìn)行界面預(yù)處理獲得凹凸結(jié)構(gòu)，避免了在復(fù)合組織時(shí)對(duì)工程化組織的切割，從而保持了構(gòu)建的組織的結(jié)構(gòu)完整性，并且因?yàn)槭菍?duì)支架材料進(jìn)行表面預(yù)處理，相對(duì)于對(duì)工程化組織本身進(jìn)行處理來說更加容易。(2)通過體外構(gòu)建單一組織，然后再進(jìn)行體外裝配，使構(gòu)建工作更容易進(jìn)行。(3)使以后的植入手術(shù)變得更加簡單，創(chuàng)傷小，從而為相應(yīng)的臨床移植工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明的組織工程骨與軟骨復(fù)合組織的一種實(shí)施方式圖；圖2為本發(fā)明的組織工程骨與軟骨復(fù)合組織的另一種實(shí)施方式圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具本實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的組織工程骨與軟骨復(fù)合組織的結(jié)合結(jié)構(gòu)及其體外構(gòu)建方法作進(jìn)一步說明，以助于理解本發(fā)明的內(nèi)容。
實(shí)施例1組織工程骨與軟骨復(fù)合組織，涉及組織工程骨組織和組織工程軟骨組織，組織工程骨組織與組織工程軟骨組織通過界面結(jié)合處互為凹凸關(guān)系的凹槽和凸起結(jié)構(gòu)嵌合結(jié)構(gòu)嵌合在一起。結(jié)合界面的凹槽和凸起結(jié)構(gòu)可以如圖1和圖2所示，在組織工程骨1上有矩形或梯形凸起，在組織工程軟骨3上有與組織工程骨1結(jié)合表面上的矩形或梯形凸起相配合的矩形或梯形凹槽，兩種組織的凹槽和凸起相互嵌合裝配在一起，且在兩種組織的結(jié)合界面中有生物蛋白凝膠層2。生物蛋白凝膠層2除能夠阻擋不同種子細(xì)胞通過界面處在兩種組織之間的自由遷移外，還能夠增加工程骨組織和工程軟骨組織結(jié)合的牢固性。兩種組織上的凹槽和凸起的形狀也可以為其它形狀，只要達(dá)到兩者能夠穩(wěn)固的嵌合在一起即可。凹槽既可如圖1和圖2所示，設(shè)置在組織工程軟3的結(jié)合面上，也可設(shè)置在組織工程骨1的結(jié)合面上，或者在一個(gè)組織的結(jié)合表面同時(shí)設(shè)置凹槽和凸起結(jié)構(gòu)，凹槽和凸起的數(shù)量也不限于一個(gè)。
實(shí)施例2本實(shí)施例涉及的是組織工程骨與組織工程軟骨復(fù)合組織體外構(gòu)建的方法，該方法包括如下過程(1)體外制備用于組織構(gòu)建的支架材料用模具自己制備或購買所需形狀的能夠用于組織工程骨或組織工程軟骨的支架材料，進(jìn)行界面預(yù)處理，使組織工程骨支架材料與組織工程軟骨支架材料相互結(jié)合的界面成為互為凹凸關(guān)系的界面；其結(jié)合的凹凸結(jié)構(gòu)可以如圖1和圖2中所示的形狀。
(2)單一的組織工程骨和組織工程軟骨的體外構(gòu)建利用現(xiàn)有的組織工程骨和組織工程軟骨的構(gòu)建手段，將體外大量擴(kuò)增的成骨性種子細(xì)胞和成軟骨性種子細(xì)胞分別與相應(yīng)的組織工程骨支架材料和組織工程軟骨支架材料復(fù)合，然后采用已有的手段在體外進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。
(3)將培養(yǎng)好的組織工程骨和組織工程軟骨的結(jié)合界面噴涂生物蛋白凝膠，利用其互為凹凸關(guān)系的凹凸槽裝配組成在一起，形成復(fù)合組織，以待移植。
權(quán)利要求
1.一種組織工程骨與軟骨復(fù)合組織，包括組織工程骨和組織工程軟骨，其特征在于所述的組織工程骨與組織工程軟骨通過結(jié)合界面處互為凹凸關(guān)系的凹槽和凸起嵌合在一起，在兩種組織界面間噴涂有生物蛋白凝膠。
2.一種組織工程骨與組織工程軟骨復(fù)合組織體外構(gòu)建方法，該方法包括如下過程(1)體外制備用于組織構(gòu)建的支架材料用模具制備或購買支架材料，進(jìn)行界面預(yù)處理，使組織工程骨支架材料與組織工程軟骨支架材料相互結(jié)合的界面成為互為凹凸關(guān)系的表面；(2)單一的組織工程骨和組織工程軟骨的體外構(gòu)建將體外大量擴(kuò)增的成骨性種子細(xì)胞和成軟骨性種子細(xì)胞分別與相應(yīng)的組織工程骨支架材料和組織工程軟骨支架材料復(fù)合，然后在體外進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)培養(yǎng)；(3)將培養(yǎng)好的組織工程骨和組織工程軟骨兩種組織的結(jié)合界面噴涂生物蛋白凝膠，利用其互為凹凸關(guān)系的凹槽和凸起結(jié)構(gòu)裝配嵌合在一起，形成復(fù)合組織。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組織工程骨與軟骨復(fù)合組織，包括組織工程骨和組織工程軟骨，所述的組織工程骨與組織工程軟骨通過結(jié)合界面處互為凹凸關(guān)系的凹槽和凸起嵌合在一起，在兩種組織界面間噴涂有生物蛋白凝膠。還公開了這種復(fù)合組織的體外構(gòu)建方法。本發(fā)明的組織工程骨與軟骨復(fù)合組織界面結(jié)構(gòu)具有組織結(jié)構(gòu)完整、牢固、裝配方便和原料易得的優(yōu)點(diǎn)，且凝膠還阻止了不同組織中的種子細(xì)胞在不同組織內(nèi)的自由遷移。
文檔編號(hào)C12N5/08GK1631340SQ200510001968
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者段小軍, 楊柳 申請(qǐng)人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院