专利名称：组织工程骨与软骨复合组织及其体外构建方法
技术领域：
本发明涉及一种组织器官缺损修复用的组织工程骨与软骨复合组织，以及这种复合组织的体外构建的方法。
背景技术：
目前临床治疗组织器官严重的缺损或功能障碍的有效措施是组织器官移植，但是这种治疗方法具有诸多缺陷，如供体组织器官来源有限、对移植组织器官产生免疫排斥反应和增加病毒感染机率等。20世纪80年代，随着细胞生物学与工程材料学等基础学科的深入发展，科学家开始大胆探索合理解决这一世界医学难题的新方法。“组织工程”的概念由此产生，它是应用工程学与生命科学的原理和方法，制备具有生物活性的替代物，以恢复、维持或提高受损组织的功能。组织工程的基本原理和方法是将体外培养扩增的正常组织细胞作为种子细胞，吸附于一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物支架材料上形成复合物，将细胞-支架材料复合物植入机体组织、器官的病损部位，种子细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的在形态和功能方面与相应器官、组织相一致的组织，而达到修复创伤和重建功能的目的。
采用组织工程学技术修复缺损的组织器官，具有移植材料来源广泛、移植物可以在体外成形、避免或降低了免疫排斥反应和感染性疾病的播散等优点。目前采用组织工程技术已成功构建皮肤、骨、软骨、肌腱、肝、心肌、膀胱等单一的工程化组织。
组织工程骨和组织工程软骨的构建可以分为体内构建和体外构建两种形式。体内构建是将成骨细胞或软骨细胞等种子细胞直接与未成形的支架材料复合，然后采用注射的方式将复合物植入体内，复合体在体内塑形充填缺损区域，进而修复骨或软骨缺损。体外构建是主要的构建方式，它是在体外将种子细胞直接接种在成形的相应支架材料内，经过体外初步培养后，通过手术直接植入缺损区域，进而修复骨与软骨缺损。体外组织培养包括动态培养和静态培养。
但是，在骨科临床治疗中，经常遇到患者同时存在骨与软骨组织的缺损，需要同时完成缺损组织的修复，单一成分的组织工程骨或组织工程软骨移植因此受到极大地限制。在采用单一成分的组织工程骨和组织工程软骨进行复合时，两种组织的界面处理是一个难点与关键点，主要体现在如下几个方面(1)因为软骨是比较柔韧的组织，组织再生能力极差，且厚度仅2～4mm，移植到关节内若固定不稳，极易脱落形成关节游离体。(2)若同时移植单一的组织工程骨与组织工程软骨时，界面为平面，两种组织之间易相互移位，造成修复失败，目前对此尚无理想的固定措施。(3)骨与软骨组织的细胞具有完全不同的功能，若构建的单一组织工程骨和组织工程软骨直接复合时，由于支架材料为网孔状结构，不同组织中的种子细胞会通过组织界面在两种组织间自由游走，从而大大影响组织缺损的修复效果，甚至导致修复失败。
发明内容
本发明的目的在于是提供一种组织工程骨与软骨复合组织，这种复合组织的组织工程骨与软骨不易发生移位，也能够避免移植后不同组织中的种子细胞在界面处的自由迁移。
本发明采用的技术方案是组织工程骨与软骨复合组织，包括组织工程骨和组织工程软骨，组织工程骨与组织工程软骨通过相互结合的界面处互为凹凸关系的凹槽和凸起嵌合在一起，在两种组织界面间喷涂有生物蛋白凝胶。
本发明还提供了一种组织工程骨与组织工程软骨复合组织体外构建的方法，该方法包括如下过程(1)体外制备用于组织构建的支架材料用模具制备或购买支架材料，进行界面预处理，使组织工程骨支架材料与组织工程软骨支架材料相互结合的界面成为互为凹凸关系的界面；(2)单一的组织工程骨和组织工程软骨的体外构建将体外大量扩增的成骨性种子细胞和成软骨性种子细胞分别与相应的组织工程骨支架材料和组织工程软骨支架材料复合，然后在体外进行静态或动态培养；(3)将培养好的组织工程骨和组织工程软骨两种组织的结合界面喷涂生物蛋白凝胶，然后利用其互为凹凸关系的凹槽和凸起结构装配嵌合在一起，形成复合组织。
本发明的有益效果是(1)组织工程骨与组织工程软骨结合界面通过凹凸结构嵌合在一起，增加了复合组织的牢固性，将软骨组织固定于骨组织上，解决了软骨组织的固定问题，同时也减少了复合组织植入后的相互移位或脱落。(2)通过在两种组织界面之间喷涂生物蛋白凝胶，可以阻挡不同组织中种子细胞的自由迁移。(3)可以实现体外分别构建组织工程骨与组织工程软骨，再进行体外装配，从而降低了复合组织的构建难度。(4)原材料容易获取，植入体内后免疫原性极低。采用这种界面结合结构构建的复合组织，是一种能够满足临床要求的骨与软骨的具有生物活性的替代物。本发明提供的组织工程骨与组织工程软骨复合组织体外构建的方法，与这种复合组织的结构相适应，具有如下优点(1)通过对支架材料进行界面预处理获得凹凸结构，避免了在复合组织时对工程化组织的切割，从而保持了构建的组织的结构完整性，并且因为是对支架材料进行表面预处理，相对于对工程化组织本身进行处理来说更加容易。(2)通过体外构建单一组织，然后再进行体外装配，使构建工作更容易进行。(3)使以后的植入手术变得更加简单，创伤小，从而为相应的临床移植工作奠定了坚实的基础。
图1为本发明的组织工程骨与软骨复合组织的一种实施方式图；图2为本发明的组织工程骨与软骨复合组织的另一种实施方式图。
具体实施例方式
下面结合附图和具本实施例对本发明的组织工程骨与软骨复合组织的结合结构及其体外构建方法作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
实施例1组织工程骨与软骨复合组织，涉及组织工程骨组织和组织工程软骨组织，组织工程骨组织与组织工程软骨组织通过界面结合处互为凹凸关系的凹槽和凸起结构嵌合结构嵌合在一起。结合界面的凹槽和凸起结构可以如图1和图2所示，在组织工程骨1上有矩形或梯形凸起，在组织工程软骨3上有与组织工程骨1结合表面上的矩形或梯形凸起相配合的矩形或梯形凹槽，两种组织的凹槽和凸起相互嵌合装配在一起，且在两种组织的结合界面中有生物蛋白凝胶层2。生物蛋白凝胶层2除能够阻挡不同种子细胞通过界面处在两种组织之间的自由迁移外，还能够增加工程骨组织和工程软骨组织结合的牢固性。两种组织上的凹槽和凸起的形状也可以为其它形状，只要达到两者能够稳固的嵌合在一起即可。凹槽既可如图1和图2所示，设置在组织工程软3的结合面上，也可设置在组织工程骨1的结合面上，或者在一个组织的结合表面同时设置凹槽和凸起结构，凹槽和凸起的数量也不限于一个。
实施例2本实施例涉及的是组织工程骨与组织工程软骨复合组织体外构建的方法，该方法包括如下过程(1)体外制备用于组织构建的支架材料用模具自己制备或购买所需形状的能够用于组织工程骨或组织工程软骨的支架材料，进行界面预处理，使组织工程骨支架材料与组织工程软骨支架材料相互结合的界面成为互为凹凸关系的界面；其结合的凹凸结构可以如图1和图2中所示的形状。
(2)单一的组织工程骨和组织工程软骨的体外构建利用现有的组织工程骨和组织工程软骨的构建手段，将体外大量扩增的成骨性种子细胞和成软骨性种子细胞分别与相应的组织工程骨支架材料和组织工程软骨支架材料复合，然后采用已有的手段在体外进行静态或动态培养。
(3)将培养好的组织工程骨和组织工程软骨的结合界面喷涂生物蛋白凝胶，利用其互为凹凸关系的凹凸槽装配组成在一起，形成复合组织，以待移植。
权利要求
1.一种组织工程骨与软骨复合组织，包括组织工程骨和组织工程软骨，其特征在于所述的组织工程骨与组织工程软骨通过结合界面处互为凹凸关系的凹槽和凸起嵌合在一起，在两种组织界面间喷涂有生物蛋白凝胶。
2.一种组织工程骨与组织工程软骨复合组织体外构建方法，该方法包括如下过程(1)体外制备用于组织构建的支架材料用模具制备或购买支架材料，进行界面预处理，使组织工程骨支架材料与组织工程软骨支架材料相互结合的界面成为互为凹凸关系的表面；(2)单一的组织工程骨和组织工程软骨的体外构建将体外大量扩增的成骨性种子细胞和成软骨性种子细胞分别与相应的组织工程骨支架材料和组织工程软骨支架材料复合，然后在体外进行静态或动态培养；(3)将培养好的组织工程骨和组织工程软骨两种组织的结合界面喷涂生物蛋白凝胶，利用其互为凹凸关系的凹槽和凸起结构装配嵌合在一起，形成复合组织。
全文摘要
本发明公开了一种组织工程骨与软骨复合组织，包括组织工程骨和组织工程软骨，所述的组织工程骨与组织工程软骨通过结合界面处互为凹凸关系的凹槽和凸起嵌合在一起，在两种组织界面间喷涂有生物蛋白凝胶。还公开了这种复合组织的体外构建方法。本发明的组织工程骨与软骨复合组织界面结构具有组织结构完整、牢固、装配方便和原料易得的优点，且凝胶还阻止了不同组织中的种子细胞在不同组织内的自由迁移。
文档编号C12N5/08GK1631340SQ200510001968
公开日2005年6月29日 申请日期2005年1月13日 优先权日2005年1月13日
发明者段小军, 杨柳 申请人:中国人民解放军第三军医大学第一附属医院