（1内蒙古大学生命科学学院 内蒙古 呼和浩特 010020）
（2内蒙古包钢医院 内蒙古 包头 014010）
【摘要】 由炎症、创伤、肿瘤疾病引发的软骨损伤、骨关节炎呈逐年增加趋势，软骨损伤往往同时伴随软骨下骨的损伤，骨软骨损伤其自身修复能力极差，甚至无法自身修复，随着研究的深入，骨软骨损伤越来越受到广泛研究者的关注。虽然目前对骨软骨损伤的临床治疗手段取得较大的进展，但未达到满意效果；通过使用生物支架、种子细胞与信号分子构建的工程组织，可能是解决骨软骨疾病损伤的重要方法，具有很好的应用前景。
【关键词】骨软骨修复；骨软骨组织工程；支架材料
【中图分类号】R68 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2015）09-0072-02
软骨损伤与退变是目前较为常见的疾病，特别是老年性骨关节炎、创伤性骨软骨损伤，软骨一旦发生损伤退变，很难自身修复。迄今为止，临床对骨软骨损伤的治疗方法诸如软骨钻磨、骨膜与软骨膜移植、软骨下骨钻孔术及人工关节置换，已经被广泛应用于关节软骨损伤疾病患者，但这些治疗手段均具有不同的缺陷，诸如供体组织不匹配、自身组织来源有限、移植物的退变丢失及假体的耐用性有限。通过使用生物支架、种子细胞与信号分子构建的工程组织，可能是解决骨软骨疾病损伤的重要方法，具有很好的应用前景。在组织工程的研究应用中，支架材料可能发挥一个重要的作用，支架材料三维立体结构的设计为细胞的粘附、增殖及分化提供良好的有效空间。总之，支架材料的设计应重点针对于满足细胞功能及相关的生物信号分子，以便更好的应用于骨软骨组织工程。
1.关节软骨的结构特点与骨软骨修复的细胞来源：
关节软骨为覆盖于滑膜关节骨端的透明软骨，正常的关节软骨具有很好的弹性，是机体力量的一个缓冲系统，对力量发挥一个传导减压的作用，从而可减轻运动对关节的损伤，关节软骨的完整性是其发挥正常生理功能的关键所在，关节软骨损伤后，很难靠机体自身能力修复，由于关节软骨缺乏血管供应。
机体在正常生理状态下，关节软骨具有良好的耐磨性与抗压缩性，当软骨组织遭受炎症、创伤性损伤及退变时，软骨组织出现破坏，进而导致骨关节炎发生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆关节软骨缺乏神经与血管结构，其营养供给主要依靠关节滑液，因此当关节软骨发生损伤时，其自身修复能力差，随着损伤的加重，软骨组织完全破坏，暴漏软骨下骨，最终导致严重的骨关节病，功能活动障碍[1]。细胞移植在软骨修复中发挥重要作用，通过分泌细胞外基质蛋白，进而形成新的组织，然而对于全层的骨软骨组织缺损，需要手术治疗或组织移植。随着组织工程支架材料技术的发展，细胞与支架材料的结合为骨软骨修复带来希望。因此，去提高骨软骨组织修复的有效性，理想的种子细胞来源是非常重要的。对种子细胞而言，一个基本要求是，细胞数量不受限制，且在体外可有效扩增，另外，种子细胞要具备安全性，诸如宿主免疫反应、疾病传播。目前骨软骨组织工程最为常见的细胞来源为干细胞。在干细胞中，间充质干细胞是研究最为广泛的种子细胞，由于其高的增殖及多向分化能力，已经被用作一个潜在的软骨修复再生的细胞治疗，目前临床数据相对较少。KO等近期研究报道，采用间充质干细胞移植于软骨缺损区域，可提高软骨的修复能力[2]。
2.骨软骨支架与功能设计与支架性能
在基于细胞的组织工程，支架是一个基本的因素，为使骨软骨组织工程获得成功，支架材料的最基本要求包括，生物兼容性、可降解性、机械稳定性及一定比例的孔径结构。支架性能很重要，支架材料必须来自于具备生物兼容性的材料，其不能产生免疫反应或异物反应，另外，支架材料的降解速度应密切匹配组织生长速度。
天然聚合物的细胞兼容性与生物活性，通常是优于合成聚合物，但是天然聚合物与有机合成聚合物机械性能相对是较差的，且降解速度无法控制。另一方面，生物降解合成材料（包括脂肪族聚酯）已经被应用于骨软骨支架材料，依赖这个合成条件，其机械性能也容易去控制。
3.总结
我们总结了最近关于骨软骨组织工程的最新进展，考虑到界面组织分层结构的独特特点，理论上，骨软骨支架需要具有多相结构，以模仿骨软骨组织的正常结构，然而多相结构是非常复杂的，需控制每个阶段的表型，例如每个层次结构的降解速度以及不同层面的剪切应力，因此目前主要研究针对于双向支架，其双支架相对于多向支架是较为简单的，然而对于两个界面的稳定性仍旧是需要提出质疑的，这个弱的稳定性可能是由于双层界面结构不同的工艺构建造成，为了克服这一点，将双向支架铸造为一个整体结构可能抵抗这个双向结构间的剪切应力。另外有一点仍旧是值得怀疑的，双向支架是否能够分别充分地促进软骨与成骨分化，这是因为在各相支架上，细胞分化的调节因子可能并非所期望的细胞因子，为了克服这一点，需要构建一个时空上靶向调控的细胞因子投递系统，通过使用这个系统，在不同支架上的细胞可获得相应的细胞信号因子，为细胞各自每个阶段的分化调控发挥作用，因此，我们提出在未来的研究中，在双向支架需充分利用时空靶向基因投递系统，以满足骨软骨组织工程组织修复的应用。
【参考文献】
[1] Saarakkala S, Julkunen P, Kiviranta P, et al.Depth-wise progression of osteoarthritis in human articular cartilage: investigation of composition, structure and biomechanics[J]. Osteoarthritis Cartilage, 2010,18(1):73-81.
[2]Ko JY, Kim KI, Park S, et al. In vitro chondrogenesis and in vivo repair of osteochondral defect with human induced pluripotent stem cells[J]. Biomaterials 2014; 35: 3571-3581.
论文作者:李志鸿1，2 李煜1,李素梅2
论文发表刊物:《医药前沿》2015年第9期供稿
论文发表时间:2015/7/21
标签：软骨论文; 支架论文; 组织论文; 损伤论文; 细胞论文; 关节论文; 结构论文; 《医药前沿》2015年第9期供稿论文;