自体干细胞外基质（ECM）支架的研制及其对体外软骨化分化和体内软骨再生的作用研究

软骨组织工程成功的关键是理想的可降解生物材料的制备。但目前临床上尚无用于软骨再生的理想材料。近年来，被称为生物载体的天然细胞外基质(ECM)支架备受关注，富含的功能性结构性蛋白、TGF-β和bFGF等生长因子及具有的表面三肽RGD特性，能促进种植的干细胞黏附、增殖、细胞外基质的分泌及软骨化分化。细胞外基质（ECM）支架虽有诸多优点，但因来源于异种或异体组织和细胞，尚不能完全排除免疫排斥反应和疾病传播的潜在危险。为了解决上述问题需经复杂的物理化学处理，而这样却降低了细胞外基质（ECM）支架的生物学效能。本研究的目的是制备无需任何物化处理的自体干细胞来源的三维多孔状细胞外基质(ECM)支架，最大限度地保留细胞外基质(ECM)特有的生物学功能，在体外行干细胞软骨化分化研究，并在动物模型体内结合微骨折骨髓刺激术进行软骨再生研究，最终为自体干细胞来源的细胞外基质（ECM）支架的临床应用提供理论依据

首先，我们制作了一个自体骨髓干细胞外基质(aBMSC-dECM)支架，它是一种新型的三维多孔状支架材料，无需进行脱细胞处理，具备合适的孔径、孔隙率及生物力学强度，且安全无毒，有利于细胞的粘附和增殖，可促进细胞的代谢和细胞外基质的合成。第二阶段，我们将骨髓干细胞植入该支架进行体外培养，结果显示再生组织中蛋白聚糖、Ⅱ型胶原表达逐渐增多，COL2A1、ACAN及SOX9基因表达量持续升高，再生组织的总DNA含量维持在一个较高水平，GAG含量和GAG/DNA比值持续升高。因此，aBMSC-dECM支架可促进和维持自体骨髓干细胞成软骨分化，有利于组织工程软骨形成。第三阶段，我们建立软骨缺损和微骨折骨髓刺激术的动物模型，将aBMSC-dECM支架植入进行体内软骨再生研究，从再生组织的大体观、组织学分析、免疫组化分析和化学分析的结果来看，aBMSC-dECM支架的植入起到了一个很好的软骨修复的效果。术后12周时，再生组织中糖胺聚糖和DNA的含量、蛋白多糖的分布、II型胶原的分布及含量与缺损区周围的透明软骨近似。我们认为aBMSC—dECM支架植入增强了微骨折处理软骨缺损的修复效果。由于该支架材料制作成本低、生物安全性高、制作方法简便，因此有望成为一种修复关节软骨的新型材料。