供稿人:姜楠，賀健康 發(fā)布日期：2018-04-03
骨損傷在外科很常見，通常的解決方法是使用同種異體的骨頭去填補(bǔ)骨缺損。然而這種外源性的骨頭缺少骨膜結(jié)構(gòu)為其提供營養(yǎng)，使骨損傷的愈合時間延長。組織工程的出現(xiàn)為骨缺損的治療提供了新的方法。例如使用豬小腸粘膜下層支架和光固化水凝膠支架復(fù)合骨髓干細(xì)胞促進(jìn)骨損傷愈合，然而這兩種方法步驟繁瑣，且制備過程會影響細(xì)胞的功能。
靜電紡絲支架因其具有可降解性和生物相容性，是構(gòu)建骨膜的良好選擇。近日，來自美國馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究者們構(gòu)建了一種新型靜電紡絲人工骨膜（圖1）。與原有的普通靜電紡絲支架不同，該支架使用了一種新型材料（PELGA）。這種材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：親水性可控，與羥基磷灰石緊密結(jié)合，生物相容性好且在正常人體溫度具有形狀記憶功能。
圖1 不同比例和成分的新型靜電紡絲人工骨膜
這種新型靜電紡絲人工骨膜能否促進(jìn)干細(xì)胞的生長和分化呢？答案是肯定的（圖2）。研究者們首先將骨膜干細(xì)胞和骨髓干細(xì)胞種植在該靜電紡絲人工骨膜上，可以觀察到細(xì)胞在支架上粘附并穩(wěn)定增殖。當(dāng)換成成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)液后，兩種細(xì)胞均向骨細(xì)胞分化。將骨髓干細(xì)胞使用熒光標(biāo)記后，使用溫敏培養(yǎng)皿構(gòu)建的細(xì)胞片層可以在人工骨膜上穩(wěn)定生長，證明了該人工骨膜在應(yīng)用上的巨大潛力。
圖2 人工骨膜對細(xì)胞生長分化的影響 （A細(xì)胞生長；B 細(xì)胞粘附；C細(xì)胞分化；D細(xì)胞片層粘附在支架表面）
除了具有良好的生物相容性以外，研究者們還致力于使人工骨膜可以“自發(fā)”的包裹骨植入物（圖3）。他們將人工骨膜包裹在鑷子上，37℃維持10-30分鐘。這樣該結(jié)構(gòu)就維持在一個圓柱形狀。之后將該結(jié)構(gòu)鋪平，在4℃環(huán)境下可保持平整。當(dāng)與骨植入物接觸并使用37℃鹽水沖洗（模擬體內(nèi)環(huán)境）后，該結(jié)構(gòu)會立即恢復(fù)圓柱形狀包裹骨植入物。說明該支架具有形狀記憶的功能。
圖3 人工骨膜具有形狀記憶功能
這種新型人工骨膜的出現(xiàn)為組織工程的研究提供了新的思路。相信隨著研究的進(jìn)一步深入，人工構(gòu)建組織和器官必然應(yīng)用于臨床，使千千萬萬的骨損傷患者恢復(fù)健康。