构建大段组织工程骨的新型生物反应器的设计与制造

目的:设计、制造一种新的灌注式生物反应器,专门用于高效地构建大体积、β-磷酸三钙组织工程骨。方法:在普通模式灌注生物反应器的灌流室内生成间断性低压环境(-0.01 mpa,0.5 Hz),用材料色素颗粒洗脱实验进行验证后,将复合兔骨髓间充质干细胞的大段、管状β-磷酸三钙材料分别在静态、反应器内常压灌注和间断低压灌注三种环境下培养4周。期间收集培养液检测葡萄糖日耗量、细胞活力(MTT比色法)、碱性磷酸酶比活性、骨桥蛋白水平,并进行硬组织切片检查。结果:色素颗粒洗脱实验证明,间断性低压可以改善低流量液流在材料内的分布;在培养2周和4周时,负压灌注组日均葡萄糖消耗量和细胞活力均显著高于常压灌注组:(t=20.254 P<0.05,t=64.794 P<0.05)及(t=17.586 P<0.05,t=7.583 P<0.05);碱性磷酸酶(ALP)比活性测定和骨桥蛋白水平(OPN)反映间断低压灌注组中骨髓间充质细胞向成骨细胞分化效率更高,但高峰相晚于常压灌注组和静态培养组;在间断低压灌注组中材料深部的占孔率最高,并且分布更均匀。结论:此新型灌注式生物反应器适用于构建大体积、特殊构型组织工程骨;其高效的促进细胞增殖效应可减少初始复合的种子细胞数量,缩短构建周期。