[发明专利]基于软骨内成骨体系的组织工程骨及其构建方法

说明书

技术领域

本发明属于组织工程技术领域，涉及一种组织工程骨及其构建方法。

背景技术

由于各种创伤、感染及肿瘤切除等原因导致的骨缺损是临床的常见疾病，目前临床上通常应用自体骨、异种骨、同种异体脱钙骨、或人工骨代用品移植修复骨缺损。自体骨移植具有骨传导和骨诱导作用，且无疾病传播的危险，但因其来源有限、不能随意切取塑形、遗留供区形态功能缺陷及术后无法预测骨吸收量等问题，应用受到限制。为了解决自体骨移植所带来的这些问题，多种骨替代材料相继被研制出来，如异种骨、同种异体脱钙骨和人工骨代用品等，但这些骨替代材料也都存在着不同程度的局限性，如异种骨具有植骨成活率较低、易导致免疫排斥反应、有疾病传播之嫌等缺陷，难以满足临床需要；而同种异体脱钙骨最大的缺陷是疾病传播、大块骨移植后在受体内难以成形，容易发生骨折和感染等，且同样存在来源问题。

近年来，组织工程技术的兴起为临床骨缺损的修复提供了新思路，有望突破现有骨缺损治疗方法中存在的瓶颈。组织工程骨修复骨缺损过程包括血管化、骨再生、骨端融合3个基本环节。其中血管化是骨愈合过程中最基本的环节，它能将成骨细胞、前体细胞、相关信号分子、营养物质及其它参与骨发生与修复的细胞大量携带到局部微环境中，并带走局部新陈代谢产生的废物及坏死分解产物，维持局部为一个动态的微环境。血管化贯穿于整个修复过程中，对骨再生与融合的方式及效果有决定意义。组织工程骨植入体内后，如不能尽早完成血管化，将成为没有活性的大块死骨，导致最终修复失败。国内外许多学者的研究证明，用组织工程骨修复骨缺损时，其早期成骨及后期骨愈合效果明显，但应用大块组织工程骨修复大段骨缺损时，其核心部位往往发生缺血坏死，导致修复失败，其主要原因就在于未能很好的解决组织工程骨的早期血管化问题。因此，组织工程骨特别是大段组织工程骨植入骨缺损区后如何尽快完成血管化、重建局部血供，是当前研究的重点。

骨组织工程的三要素包括供给充足的有成骨分化潜能的种子细胞、维持空间结构并发挥骨传导功能的支架材料、具有趋化诱导等作用的生长因子。目前解决组织工程骨早期血管化问题的方法主要有：1.血管内皮细胞与成骨细胞或血管平滑肌细胞加生物材料联合移植。该方法需要体外大量培养、扩增血管内皮细胞，而细胞体外培养的要求高、周期长，规模扩增相当困难，且成熟血管内皮细胞的成血管作用较弱。2.应用显微外科技术将成骨细胞、生物材料及带血管蒂的组织瓣包埋或血管束植入重建组织工程骨血运。该方法能够得到血管化的组织工程骨，但必须将其异位植入，待血管束长入后再断蒂用于移植，不但有异位创伤的问题，而且等待的时间也较长。3.利用血管内皮生长因子(VEGF)、血管生成素等与生物材料复合促进血管生长。但直接应用的促血管生长因子在体内的半衰期较短，迅速降解为无活性的片段，达不到理想的效应浓度，而如果采用首次大剂量给药，则易导致局部血管瘤。4.通过转染促血管生长因子的基因至种子细胞。但这种细胞的安全性和免疫问题尚待进一步研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于针对目前应用大块组织工程骨修复大段骨缺损时，其核心部位往往发生缺血坏死，易导致修复失败的问题，提供一种基于软骨内成骨体系的组织工程骨，以避免大块组织工程骨如何均匀血管化和保证足够营养供给的难题。

经研究，本发明提供如下技术方案：

1.基于软骨内成骨体系的组织工程骨的构建方法，是将间充质干细胞(MSCs)种植于多孔骨支架材料上构建组织工程复合体，再在体外对其进行成软骨分化诱导培养2周，继而进行成肥大化软骨分化诱导培养2周，即得基于软骨内成骨体系的组织工程骨。

优选的，所述间充质干细胞为骨髓间充质干细胞、外周血间充质干细胞、脐血间充质干细胞、脂肪间充质干细胞或脐带间充质干细胞。

更优选的，所述间充质干细胞为骨髓间充质干细胞。

优选的，所述多孔骨支架材料为脱细胞骨基质或脱钙骨基质。

更优选的，所述多孔骨支架材料为脱钙骨基质。