通过新型生物材料微粒方法引导软骨下骨髓刺激

Hoemann C、Guzman-Morales J、Chen G、Picard G、Veilleux D、Sim S、Garon M、Quenneville E、Buschmann MD、Lafantaisie-Favreau CH 和 Hurtig M

2016 年 5 月，蒙特利尔，世界生物力学大会，5 月 20 日星期五 16:30 至 18:15，演讲 #335.2，516C 室

骨髓刺激程序偶尔会引发透明样软骨修复，但主要在年轻患者中进行，这表明需要进一步治疗以提高中年患者的成功率。传统的支架引导修复方法使用固体材料填充伤口空隙，并为细胞附着、向内生长和分化提供机械稳定的基底。然而，反复观察到固体支架持续存在并干扰骨再生和软骨诱导。在这项研究中，一种新的范例被用来设计一种植入物，以促进老年膝关节的合成代谢骨软骨再生。据认为，在大型动物缺损中递送具有可缓慢清除的分子量的分散的可生物降解壳聚糖微粒可以引导软骨下骨修复反应，从而导致骨诱导的软骨诱导和改善关节软骨表面重建。一种*的方法被用来将壳聚糖微粒输送到出血的软骨下骨。壳聚糖（80% 的脱乙酰度，80 kDa）在无菌条件下冷冻干燥 (FD) 以形成一个超多孔支架，该支架可以芯成小圆柱体，当浸没在全血中时，这些小圆柱体会缓慢而自发地分散为微粒。使用骨髓刺激的老年绵羊模型，我们检验了以下假设：软骨下 FD-壳聚糖植入物保留在出血微钻孔中，增加中期钻孔骨重塑，并用透明状软骨增强缺损表面处理。所有协议都得到了机构伦理审查委员会的批准。连续小关节切开术用于在 N=12 高龄（8-9 岁，66 ±6 kg）雌性羊的股骨内侧髁中产生双侧全层约 10x10mm 软骨缺损。用 11、1.4 毫米的钻孔对软骨缺损进行穿孔。在一个膝盖上，每个钻孔都用 FD-壳聚糖植入物处理，这些植入物产生的初始壳聚糖浓度为 5、10 或 20 mg/mL；另一只膝盖上的洞被留下作为对照流血。绵羊在 1 天 (N=2)、3 个月 (N=5) 和 9 个月 (N=5) 后被致死，并分析骨软骨修复组织的宏观填充百分比、生物力学、显微 CT、修复组织组织形态学、和 ICRS-II 组织学评分?？蔷厶俏⒘Ｔ?1 天时被观察到存在于钻孔缺陷中。植入治疗在 9 个月时改善了 5 个治疗病灶中有 4 个的肉眼可见软组织表面重修（P < 0.05，N=5）。与术后第 1 天相比，钻孔体积在 3 个月时扩大了约 2.6 倍（P < 0.005），然后在 9 个月时大部分用矿化骨愈合，除了一只动物（图 1）。与 3 个月时单独钻孔相比，经过处理的钻孔往往显示出更多的编织骨和更少的愈伤组织形成。在 9 个月时，5 只羊中有 4 只用更多的软组织修复了处理过的缺损（p=0.04，N=5）并且具有更高的 ICRS-II 总体组织学评估分数（图 2）。在这些结构变化类似于早期骨关节炎的老年绵羊中，组织学和生物力学分析表明，骨重塑阶段之后的微钻孔引起具有粘弹性特性的透明样软骨修复（图 3），而植入物改善了软骨体积。这些结果支持了这样的假设，即 FD-壳聚糖微?？梢酝ü蓟蚋谋淙砉窍鹿巧丝谛薷捶从丛銮抗趋览匣嘌虻墓亟谌砉潜砻嬷亟ǎ换峥浯蠖晕⒆昕椎乃彩惫俏辗从?。