來源：中南大學湘雅醫院運動醫學科
近日，中南大學湘雅醫院呂紅斌教授團隊在生物材料頂級期刊Biomaterials(IF=10.273)發表了題為Structure and Ingredient-Based Biomimetic Scaffolds Combining with Autologous Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cell Sheets for Bone-Tendon Healing的原創性論文。該研究通過製備“書頁狀”去細胞骨、纖維軟骨、肌腱支架，模擬正常骨腱界面骨—纖維軟骨—肌腱三相結構，成功構建了具備骨腱界面結構及成分仿生特性的移植物，並用於促進骨腱界面再生。中南大學湘雅醫院-國際華人骨研學會(ICMRS)運動醫學聯合研究中心主任呂紅斌教授和PI胡建中教授為該文章的共同通訊作者。中南大學湘雅醫院博士研究生湯逸夫為第一作者。
骨腱界面由梯度漸變的骨、纖維軟骨和肌腱三層組織構成，具有傳遞和緩衝肌肉收縮力的作用。骨腱界面損傷發病率高、再生修復困難。促進骨腱界面損傷後快速優質再生一直是運動醫學領域面臨的重大挑戰。
圖1
圖1 選用兔脛骨、恥骨聯合纖維軟骨組織、跟腱組織，進行“書頁狀”切割，製備“書頁狀”去細胞骨支架、“書頁狀”去細胞纖維軟骨支架、“書頁狀”去細胞肌腱支架，模仿正常骨腱界面骨-纖維軟骨-肌腱三相結構堆疊三種單相支架，幷包夾BMSCs片，構建具備三相結構及成分仿生特性的移植物，選用兔髕骨部分切除模型證實其促進骨腱界面損傷修復的效應
為了解決大塊骨、纖維軟骨、肌腱組織去細胞困難，本研究預先將骨、纖維軟骨和肌腱組織切割為“書頁狀”，在滿足高效去除細胞成份的同時有效保留原組織微觀結構和基質成分(圖2)。
圖2
圖2 通過製備“書頁狀”去細胞骨、纖維軟骨、肌腱書頁各單相支架，去除了大部分細胞成分，且最大限度地保留了原有組織的微觀結構、基質成分和力學特徵
在體外實驗中，通過構建三種單相支架與BMSCs的共培養體系，證實“書頁狀”去細胞骨支架、“書頁狀”去細胞纖維軟骨支架、“書頁狀”去細胞肌腱支架分別具有誘導BMSCs發生成骨、成軟骨、成肌腱分化的效應，且對幹細胞的生長增殖、活力及粘附作用並無明顯影響(圖3)。
圖3
圖3 構建三種支架與BMSCs的共培養體系，證實“書頁狀”去細胞骨支架、“書頁狀”去細胞纖維軟骨支架、“書頁狀”去細胞肌腱支架分別具有誘導BMSCs發生成骨、成軟骨、成肌腱分化的效應
為了模仿正常骨腱界面骨-纖維軟骨-肌腱三相結構，將上述三種單相支架按骨腱界面排列順序進行堆疊組裝，幷包夾BMSCs片，構建具備三相結構及成分仿生特性的移植物。選用兔髕骨部分切除模型，從組織學、影像學、生物力學等方面證實其促進骨腱界面損傷修復的效應(圖4)。
圖4
圖4 模仿正常骨腱界面骨-纖維軟骨-肌腱三相結構堆疊三種單相支架，幷包夾BMSCs片，構建具備三相結構及成分仿生特性的移植物
結語
綜上，本研究成功製備了結構與成分雙重仿生的去細胞骨-纖維軟骨-肌腱三相書頁支架，並證實其具有相應的幹細胞定向分化誘導性能。通過堆疊三種支架模擬正常骨腱界面骨-纖維軟骨-肌腱三相結構，幷包夾BMSCs片，構建具備三相結構及成分仿生特性的移植物，為促進骨腱界面損傷修復提供一種新的組織工程治療策略。
中南大學湘雅醫院-國際華人骨研學會運動醫學研究中心
Xiangya Hospital-International Chinese Musculoskeletal Research Society: Sports Medicine Research Centre
國際華人骨研學會(ICMRS)是世界性的華裔骨科研究組織，由來自世界各地的優秀的華裔骨科研究領域專家組成，與國內多家醫院/研究機構共建了聯合研究中心。中南大學湘雅醫院-國際華人骨研學會運動醫學聯合研究中心成立於2017年，依據湘雅醫院現有的學科支撐與實驗室條件，從多方面、各學科同ICMRS展開深度合作，互幫互助，重點著力於骨腱界面損傷修復再生、脊髓損傷的修復再生、骨衰老與幹細胞骨再生、椎間盤退變的機制及治療研究，經過三年來不斷創新合作內容、拓展更豐富的應用，在Biomaterials, ACS Appl Mater Inter,J Orthop Res等國際權威期刊上發表了一系列高質量論文，強有力地推動了基礎研究的臨床轉化。
資助信息
該研究得到了國家自然科學基金委重點項目(81730068)和麵上項目(81472072)的支持。
原文信息
Yifu Tang, Can Chen, Feiliu, ShanshanXie, Jin Qu, Muzhi Li, Zan Li, Xiaoning Li, Qiang Shi, Shengcan Li, Xing Li, Jianzhong Hu*, Hongbin Lu*. Structure and Ingredient-Based Biomimetic Scaffolds Combining with Autologous Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cell Sheets for Bone-Tendon Healing. Biomaterials2020, DOI: 110.1016/j.biomaterials.2020.119837.
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