生物医学工程与肌腱、韧带的修复和再生

肌腱韧带的损伤修复是临床医学实践中的热点和难点,其近几年的进展很大一部分应归功于生物医学工程与临床实践结合。本文主要介绍了当前生物医学工程领域对于韧带肌腱损伤研究的几大热点问题,并介绍了作者在膝关节前交叉韧带损伤的生物工程修复研究方面所取得的初步成果,后者对于临床实践具有重要意义。     

人工肌腱与韧带

一、概述人体有206块骨骼,靠被人们称为“筋”的韧带和肌腱连结,才能形成一体,关节才能活动自如。每一根韧带与肌腱都有一定的功用,损伤常使韧带与肌腱断裂,关节脱位;久病又会引起韧带与肌腱变性、过紧或过松;这些都引起人的运动功能障碍,不但痛苦难忍,甚至终生残废。肌腱与韧带具有韧性与弹性,是能对抗强拉力的纤维组织,其损坏与短缺,传统的治法是用石膏固定,直到断裂处愈合,但不甚牢固,长期固定还易引起关节僵硬。若用手术切开修复,寻找     

屏障材料预防肌腱粘连的研究进展

肌腱与腱周组织粘连是肌腱损伤修复术后最主要的并发症,使用屏障材料预防肌腱粘连是一种最直接有效的方法。传统使用的不可吸收材料常常会导致严重免疫反应或阻隔肌腱营养而导致肌腱愈合不良,且常需二次手术取出,已基本淘汰。可吸收膜和水凝胶等具有良好通透性及组织相容性的可吸收大分子材料是目前研究的重点。使用自体或异体组织材料重建腱鞘也可预防肌腱粘连,但自体组织重建腱鞘损伤较大且手术复杂,异体组织常常受到安全性、伦理学等诸多限制,而组织工程化腱鞘可能是未来预防肌腱粘连的一个重要研究方向。     

屏障材料预防肌腱粘连的研究进展

肌腱与腱周组织粘连是肌腱损伤修复术后最主要的并发症,使用屏障材料预防肌腱粘连是一种最直接有效的方法。传统使用的不可吸收材料常常会导致严重免疫反应或阻隔肌腱营养而导致肌腱愈合不良,且常需二次手术取出,已基本淘汰。可吸收膜和水凝胶等具有良好通透性及组织相容性的可吸收大分子材料是目前研究的重点。使用自体或异体组织材料重建腱鞘也可预防肌腱粘连,但自体组织重建腱鞘损伤较大且手术复杂,异体组织常常受到安全性、伦理学等诸多限制,而组织工程化腱鞘可能是未来预防肌腱粘连的一个重要研究方向。     

天然高分子复合人工肌腱组织细胞外基质的构建与表征

胶原与壳聚糖是2种具有较好生物相容性和一定力学强度的天然高分子,可在肌腱组织工程中用于细胞外基质的构建,但二者单独使用时各有不足.本研究利用二者性能上的互补,在一定的外力场作用下,采用EDC/NHS对2种天然高分子材料进行共价交联,获得具有一定空间取向和力学强度的多孔支架,然后引入细胞黏附因子RGD进行表面修饰,构建了具有较好组织相容性和细胞亲和性及适当降解速率的人工肌腱组织细胞外基质.对基质材料的力学性能、亲水性、体外降解速率等的检测和显微观察,结果显示:所构建的多孔支架材料柔软富有弹性,抗拉强度达:15.0Mpa,相应形变为:7.33%;孔隙率:79.4%;吸水率:772%;保水率:206%;在RPM1640培养液(含10%胎牛血清)和人血清中,3周总降解率分别为4.13%和37.2%,其降解速率可与肌腱修复周期相吻合,RGD修饰后材料对3T3-L1细胞具有较好的亲和性.有望成为理想的人工肌腱组织和人造皮肤细胞外基质,或整形手术的软组织填充材料.     

PET 微孔编织结构张力环境下诱导细胞迁移机制的 研究现状及发展动态

随着关节韧带损伤发生率日益提高,人工材料植入重建韧带功能是重要治疗手段之一。植入后宿主细胞的趋向、黏附和迁移是人工材料在体内形成长期稳定生物连接的关键。以往研究集中于提高材料生物性,如增加材料亲水性、表面修饰、黏附适宜细胞以及复合细胞因子等,目前在张力环境下三维微孔结构对宿主细胞黏附、迁移、长入和分化影响的研究较少。本文拟以生物相容性良好的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET)材料作为载体,探讨在张力状态下新编PET的结构、孔径大小和孔隙率对细胞迁移等细胞生物学行为影响的研究现状和未来发展。为这些研究的深入指明方向,也为PET作为人工材料修复韧带损伤的临床应用奠定实验基础。     

几丁聚糖在组织工程中的应用

支架材料作为组织工程的生物学植入替代物,对细胞移植与引导新组织生长有重要的作用。几丁聚糖可制成无毒性,无刺激性,生物相容性和生物可降解性良好的生物医用材料,在人工皮肤,骨修复材料,手术缝线等方面已广泛应用。本文分析了纯几丁聚糖支架结构和它与其他天然或合成材料复合的支架结构的物理、化学性质及其独特的生物学功能,同时还进一步介绍了其应用的范例并探讨了发展前景。     

生长分化因子-5与骨骼发育

生长分化因子属于骨形态发生蛋白信号分子高度保守的亚家族,对骨骼的发育具有至关重要的作用。近年报道表明：生长分化因子-5（growth／differentiation factor-5,GDF6）的羧端区域与GDF-6和-7高度同源。GDF6在治疗肌腱或韧带修复,椎间盘退变修复,软骨修复,骨折愈合等方面具有潜在应用价值。     

影响腱-骨愈合因素的研究新进展

随着运动爱好者逐渐增多,运动带来的膝关节损伤也与日俱增。前交叉韧带断裂是常见的膝关节运动损伤,目前手术是其主要治疗方法,术中取自体肌腱编制成韧带重建前交叉韧带(Anterior Cruciate Ligament,ACL)。因此,肌腱与骨的愈合直接影响着手术效果。那么,如何加速肌腱与骨的愈合是关节外科医生最关心的问题。近年来研究发现,多种因素可通过改变腱骨结合面的局部微环境对腱-骨愈合起到抑制或促进作用。其中,增强相关生长因子活性、加入自体骨膜、运用中药治疗等措施可加快腱-骨愈合;关节液等不利因素可减慢腱-骨愈合。因此,合理增加有利因素,减少不利因素可缩短愈合周期,加速术后康复,进而提高手术效果。本文就目前影响腱骨愈合因素的最新进展作一综述。     

脂肪干细胞促进肌腱损伤修复研究进展

脂肪干细胞（adipose-derived stem cells, ADSCs）具有来源广泛、易于获取、体外扩增、免疫原性低等许多优于其他组织来源间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs）的特点,越来越多的研究开始关注如何将其应用于组织损伤的治疗与修复。就近几年来国内外ADSCs的发现与分离、向肌腱谱系分化能力以及在肌腱损伤修复方面的应用进行了综述,分析了ADSCs应用于肌腱损伤修复时的优势和面临的问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

双侧自体腘绳肌腱一期重建前后交叉韧带损伤的临床疗效

目的:探讨关节镜辅助下使用双侧自体腘绳肌腱一期修复膝关节前后交叉韧带损伤的方法和临床疗效。方法:内窥镜微创双侧自体腘绳肌腱修复膝关节内韧带,术后用IKDC分级、影像学IKDC分级、Lysholm功能评分和KT2000TM测量进行关节机能打分。结果:11例患者获得3-5年随访,平均随访3.8年。术前Lysholm功能评分平均(46.8±5.7)分,终末随访时平均(81.3±10.5)分,差异有显著性(P<0.05)。术后关节稳定性测量,在20磅时、30磅和最大拉力时健膝和患膝分别是:6.1±0.3和6.8±0.8;6.3±0.5和7.7±1.3;7.5±0.6和9.6±2.4,统计学上差异无显著性(P>0.05)。主观IKDC分级:A级4例,B级6例,C级1例;影像学IKDC分级:A级8例,B级2例,C级1例。结论:关节镜辅助下使用双侧自体腘绳肌腱一期修复膝关节前后交叉韧带损伤是重建膝关节稳定性的良好有效方法。     

双侧自体腘绳肌腱一期重建前后交叉韧带损伤的临床疗效

目的：探讨关节镜辅助下使用双侧自体腘绳肌腱一期修复膝关节前后交叉韧带损伤的方法和临床疗效。方法：内窥镜微创双侧自体腘绳肌腱修复膝关节内韧带,术后用IKDC分级、影像学IKDC分级、Lysholm功能评分和KT2000TM测量进行关节机能打分。结果：11例患者获得3—5年随访,平均随访3．8年。术前Lysholm功能评分平均（46．8±5．7）分,终末随访时平均（81．3±10．5）分,差异有显著性（P〈0．05）。术后关节稳定性测量,在20磅时、30磅和最大拉力时健膝和患膝分别是：6．1±0．3和6．8±0．8;6．3±0．5和7．7±1。3;7．5±0．6和9．6±2．4,统计学上差异无显著性（P〉0．05）。主观IKDC分级：A级4例,B级6例,C级1例;影像学IKDC分级：A级8例,B级2例,C级1例。结论：关节镜辅助下使用双侧自体腘绳肌腱一期修复膝关节前后交叉韧带损伤是重建膝关节稳定性的良好有效方法。     

组织工程皮肤研究现状

组织工程皮肤是通过培养功能细胞,将其与细胞外基质及支架材料互相作用,制成的具有生物活性的人工皮肤替代物。组织工程皮肤的发展为修复皮肤创面,重建皮肤功能,治疗皮肤病提供了新的方法。本文从皮肤种子细胞培养、真皮支架材料和体外构建活性复合皮三个方面对组织工程皮肤的研究进展进行了综述。目前组织工程皮肤在一定程度上克服了原有的皮肤供区不足、免疫排斥、传播疾病等各种问题。新的种子细胞和支架材料逐渐成熟,并逐渐应用于临床治疗;在种子细胞和真皮替代物基础上发展起来的复合皮肤可以更快速的促进缺损皮肤的愈合,但与在体皮肤比较尚有差距。组织工程皮肤是理想的皮肤替代物,具有良好的发展前景,未来的研究应该着眼于模仿机体皮肤的生理结构和功能,使愈合后的皮肤与在体皮肤融为一体。     

组织工程皮肤研究现状

组织工程皮肤是通过培养功能细胞,将其与细胞外基质及支架材料互相作用,制成的具有生物活性的人工皮肤替代物。组织工程皮肤的发展为修复皮肤创面,重建皮肤功能,治疗皮肤病提供了新的方法。本文从皮肤种子细胞培养、真皮支架材料和体外构建活性复合皮三个方面对组织工程皮肤的研究进展进行了综述。目前组织工程皮肤在一定程度上克服了原有的皮肤供区不足、免疫排斥、传播疾病等各种问题。新的种子细胞和支架材料逐渐成熟,并逐渐应用于临床治疗;在种子细胞和真皮替代物基础上发展起来的复合皮肤可以更快速的促进缺损皮肤的愈合,但与在体皮肤比较尚有差距。组织工程皮肤是理想的皮肤替代物,具有良好的发展前景,未来的研究应该着眼于模仿机体皮肤的生理结构和功能,使愈合后的皮肤与在体皮肤融为一体。     

膝关节镜下交叉韧带重建术的手术配合

膝关节镜下交叉韧带重建术是利用膝关节镜直视下行半腱肌和半膜肌肌腱自体移植重建交叉韧带的一种安全有效的手术方法.由于膝关节交叉韧带损伤后易引起关节不稳定等症状,若时间长,易导致关节内软骨损伤,半月板损伤及其他严重后果,给患者带来严重的生活、工作障碍[1].     

组织工程化肌腱研究进展

肌腱损伤常发生在日常的工作和运动中,世界范围内每年有超过3000万人肌腱损伤。目前,尽管临床上对于肌腱损伤可以采取非手术、手术和康复等多种手段进行治疗,但这些传统治疗手段的效果均差强人意。修复后的肌腱很难恢复到损伤前的功能状态。肌腱损伤的治疗也成了运动医学研究的重点。随着组织工程技术的发展,组织工程化肌腱为解决这一难题提供思路。其与传统的肌腱损伤的治疗手段相比,不再有自体供区功能缺失,及异体移植肌腱的排异等问题。     

带线锚钉修复三角韧带损伤的效果及对患者踝关节功能的影响

目的:研究带线锚钉修复三角韧带损伤在踝关节骨折内固定治疗中的作用及对踝关节功能的影响。方法:回顾性分析2012年9月至2016年8月本院收治的72例裸关节骨折并三角韧带损伤患者并且行切开复位钢板置入内固定,及采取带线锚钉内固定方式修复三角韧带损伤视为观察组;另选取同期在本院进行踝关节骨折内固定治疗但不修复三角韧带的72例患者视为对照组。分析患者治疗前、治疗后1个月、3个月、6个月踝关节功能恢复情况,观察患侧内踝间隙和不良反应。结果:观察组在治疗后1个月、3个月、6个月的AOFAS评分显著高于对照组(P0.05)。观察组在治疗后6个月后的患侧内踝间隙显著小于对照组(P0.05)。结论:带线锚钉修复三角韧带损伤在踝关节骨折内固定治疗中,可明显降低患侧内踝间隙距离,可促进患者踝关节功能恢复,无严重不良反应,值得进一步广泛推广使用。     

肌腱组织工程研究进展

随着人口的年龄和预期寿命的增加,尤其是在年轻的人群中,肌腱损伤将变得更加普遍。传统的肌腱修复方法有许多不足之处,其功能重建不能令人满意。组织工程是一个发展的领域,组织工程肌腱体外的构建和体内的应用技术逐渐成熟,为临床上治疗肌腱缺损提供了一种不需要自体肌腱移植而且更加有前景的途径。在肌腱组织工程的研究中所面临的挑战和未来的发展方向为:种子细胞,新型支架材料和力学刺激。近年来肌腱干细胞的发现为种子细胞的选择提供了新思路,力学刺激对组织工程肌腱的影响也逐渐成为热点。本文就组织工程肌腱研究中种子细胞、支架材料和力学刺激的进展做一综述,并对未来的发展进行展望。     

β-TCP三维支架用于骨髓间充质干/基质细胞的研究最新进展

β-TCP(β-磷酸三钙)是一种近年来研究渐热的人工合成生物陶瓷材料,该原料制备的生物载体具有高生物相容性、良好生物吸收性、自发诱导骨细胞分化和扩增等优势,因此多用于骨损伤修复领域。将β-TCP作为三维支架材料的主料进行体外扩增骨髓间充质干/基质细胞(MSC)并进行成骨分化检测或移植修复骨损伤的研究已取得一定进展。无论是以β-TCP为支架影响MSC成骨分化的因素和工艺基础研究;还是在移植修复骨损伤方面;甚至三维灌注进行工业化扩增,均显示该材料颇具应用价值。拟围绕上述领域简要介绍和评述国内外近年来的最新研究进展。     

间充质干细胞-透明质酸-多聚赖氨酸治疗脊髓损伤的实验研究

目的研究间充质干细胞—透明质酸—多聚赖氨酸复合物治疗脊髓损伤的可行性,评价其治疗效果并探讨其可能机制。方法从人骨髓中分离、培养人骨髓间充质干细胞（human bone marrow mesenchymal stem cell,hBMSC）;制作大鼠脊髓半横断模型,按照实验分组分别将hBMSC、透明质酸-多聚赖氨酸（hyaluronic acid-poly-L-lysine,HA-PLL）、hBMSC-HA-PLL复合物注入损伤区域,单纯损伤组作为对照。术后按照不同时间点评价损伤和移植后的大鼠运动功能。8周后杀死大鼠,观察不同移植组体内轴突和血管生长的情况,对不同细胞、材料及复合物移植对大鼠脊髓损伤修复效果进行评估。结果 hBMSC移植组和hBMSC-HA-PLL移植组的大鼠运动功能的改善显著好于单纯损伤及HA-PLL移植组。电镜结果证实复合物移植组可显著促进轴突和血管生长,新生的轴突和血管结构较为完整。结论 hBMSC具有促进神经功能恢复的作用,将其与HA-PLL相结合,可以促进大鼠脊髓损伤修复,其机制可能包括材料框架作用和hBMSC在体内对大鼠神经细胞的营养作用以及促进微血管的生成。