模拟骨单位结构的血管化组织工程骨

After 20 years research, there are plenty of implantation experiments of tissue engineered bone. However, there were no blood vessels or cell component of blood vessels in the existing tissue engineered bone. The limitation of vascularization is one of the key problems to keep tissue engineered bone from applying in clinic. Vascularization is a critical factor for tissue engineered bone alive and conduct its function. To vascularize the tissue engineered bone becomes the key point of bone regeneration and bone repair research. We plan to construct a bone scaffold with blood vessels in this project. This scaffold simulates the structure of osteon. Haversian blood vessels and Volkmann blood vessels were precultured in it. Based on our previous researches, we design a novel scaffold which contains bone phase and blood vessels phase. The vessel phase can be induced to haversian blood vessels, while the bone phase containing endothelial cell and osteoblastic stem cell can be induced to Volkmann blood vessels and osteoid tissue by programmatic differentiation technique. By systematic investigation, the in vitro and in vivo biological characterization, 3-dimensional culture of the bone and vessel tissues, and the effect of repairing bone defect will be studied. The achievement will provide experimental evidences and example for clinic applying of tissue engineered bone.

通过长期研究，体外构建的组织工程骨已进行过大量的体内植入试验。但是，现有的组织工程骨内没有现成的血管网，同时也没有组成血管的细胞，在体内血管化程度有限，是阻碍组织工程骨应用的最大障碍之一。移植物的血管化是骨组织再生成功与否的决定因素。生物活性骨的快速血管化问题，成为骨再生和骨修复研究的重要课题。针对血管化问题，我们提出在体外一体化构建组织工程骨及其内部血管系统的设想。该系统模拟骨单位结构，并具有类似哈弗血管及Volkmann血管的血管网络。根据我们前期研究，我们设计一套具有骨相及血管相的生物材料。血管相可发展成为类似哈弗血管网，骨相中种植的内皮细胞和成骨干细胞可以诱导成类似Volkmann血管网及骨质。我们掌握的程序化诱导技术让这一设想成为可能。本研究将系统地研究该复合体体内外生物学性能及修复骨缺损的效果，为以后临床治疗骨缺损提供新的思路及理论依据。

通过长期研究，体外构建的组织工程骨已进行过大量的试验。目前的组织工程骨内没有现成的血管网，并且也没有组成血管的细胞，在体内血管化程度有限。移植物的血管化是骨组织再生成功与否的决定因素。生物活性骨的快速血管化问题，成为骨再生和骨修复研究的重要课题。针对血管化问题，我们提出在体外一体化构建组织工程骨及其内部血管系统的设想。该系统模拟骨单位结构，并具有类似哈弗血管及Volkmann血管的血管网络。根据我们前期研究，我们设计一套具有骨相及血管相的生物材料。血管相可发展成为类似哈弗血管网，骨相中种植的内皮细胞和成骨干细胞可以诱导成类似Volkmann血管网及骨质。我们掌握的程序化诱导技术让这一设想成为可能。本研究系统地研究该复合体体内外生物学性能及之治疗大段骨缺损的的效果。完成含血管网和成骨诱导细胞的支架制作，2. 完成解细胞在该支架上生物学行为 了解程序化诱导技术对组织工程骨上细胞影响3. 制作血管化组织工程骨；4.完成内皮细胞及间充质干细胞在三维培养条件下不同培养基中的相互作用，5.完成了解复合体成骨及成血管机制，6.完成了血管化组织工程骨在节段性骨缺损中的修复效果；本研究结果显示制作的血管化组织工程骨可见血管生产，并且在修复大段骨效果良好。