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应用人皮肤成纤维细胞体外构建组织工程化肌腱

In vitro tendon engineering using human dermal fibroblasts

摘要:

目的 探讨应用国产可吸收生物材料聚羟基乙酸(PGA)和人皮肤成纤维细胞在体外构建组织工程化肌腱的可行性.方法 酶消化法获得人皮肤成纤维细胞经体外培养、扩增至第2代,接种于PGA材料(将材料固定于U形弹簧)并给予持续张力作为实验组(n=15);接种成纤维细胞但不给予任何张力作为对照组1(n=15),即无张力组;给予张力但未接种细胞的单纯PGA为对照组2(n=3),即无细胞组;给予张力并接种肌腱细胞的作为对照组3(n=5,仅限第9周时间点),即肌腱细胞组.体外培养后分别于第2、5、9、14和18周取材进行组织学、生物力学和电镜检测.结果 第2周时,实验组与无张力组大体观察未见明显差异,组织学上主要是未降解的PGA纤维,电镜观察显示细胞在材料上黏附伸展良好.第5周时,除无细胞组外均有新生肌腱样组织形成,组织学检查提示胶原纤维形成.第9周时,无细胞组PGA发生断裂;实验组形成的肌腱组织直径为(1.18±0.25)mm,明显细于无张力组[(2.43±0.49)mm,P=0.017];实验组和肌腱细胞组除后者细胞数量略少外,在大体和组织学上较为相似.实验组形成的胶原包括Ⅰ型和Ⅲ型,细胞和胶原纤维沿受力方向排列,类似正常肌腱;无张力组则杂乱排列,且残留PGA较多.实验组的抗张强度为(2.75±0.59)MPa,接近肌腱细胞组[(3.08±0.30)MPa,P=0.439],明显强于无张力组[(0.82±0.21)MPa,P=0.006].第14周时,无细胞组的PGA基本降解;实验组胶原纤维直径增粗,死亡细胞增多,出现中空现象,但抗张强度比同组第9周时增加.第18周时,实验组中空现象更为明显,抗张强度下降,余与同组第14周时相似.结论 应用人皮肤成纤维细胞在体外可以构建出与肌腱细胞所构建的相类似的人肌腱样组织,施加一定张力可能更有利于组织形成,但体外培养时间不宜过长.

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