使用新型鹿角脱细胞软骨来源基质支架修复骨软骨缺损

The use of a novel deer antler decellularized cartilage-derived matrix scaffold for repair of osteochondral defects.

作者信息Wenhui Chu, Gaowei Hu, Lin Peng, Wei Zhang, Zhe Ma
PMID34479610
发布时间2021-09-03
DOI10.1186/s13036-021-00274-5

实验完整度

包含体外细胞毒性检测、溶血与热原实验、皮下植入生物相容性实验以及兔膝关节缺损模型体内修复实验,并进行了组织学、免疫组化和ICRS评分等多层级验证。

主要模型

新西兰白兔膝关节骨软骨缺损模型 兔骨髓基质细胞(BMSCs) SD大鼠皮下植入模型

重点核对

兔膝关节缺损模型:直径为4 mm,深度为3 mm adCDMs-gel剂量:40 μL/关节 治疗时间:1个月和2个月 对照组:生理盐水(阴性对照)和pdCDMs-gel ICRS评分:adCDMs组显著高于对照组(p<0.05)

摘要

背景:软骨的生理性再生能力严重受限。目前关于骨软骨缺损(OCDs)修复的研究主要集中在软骨组织的再生。鹿角软骨是一种独特的再生软骨,具有软骨修复的潜力。方法:通过结合冷冻-解冻和酶降解制备鹿角脱细胞软骨来源基质支架(adCDMs)。然后检测其DNA、糖胺聚糖(GAGs)和胶原含量。通过热原检测、溶血分析、细胞毒性评价和皮下植入实验评估生物安全性和生物相容性。将adCDMs植入兔关节软骨缺损2个月以评估其治疗效果。结果:观察到adCDMs富含胶原和GAGs,且无细胞。adCDMs还被确定具有良好的生物安全性和生物相容性。在adCDMs填充部位,四周和八周治疗均显示愈合软骨表面平坦光滑。adCDMs的国际软骨修复协会评分(ICRS)显著高于对照组(猪dCDMs和生理盐水)(p<0.05)。adCDM组修复组织呈纤维化,胶原含量高,特别是II型胶原。结论:我们得出结论,adCDMs在兔膝关节OCDs模型中可实现优异的软骨再生修复。我们的研究强调了adCDMs在骨形成和整体解剖重建中的重要性及益处,并为开发软骨再生修复材料提供了新的来源。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
鹿角脱细胞软骨来源基质支架(adCDMs)是否具有良好生物安全性和生物相容性,并能在兔膝关节骨软骨缺损模型中实现软骨再生修复。
核心机制
adCDMs通过内软骨成骨促进软骨和骨组织修复,其富含胶原和GAGs,且可能由鹿角软骨的特殊结构诱导II型胶原高表达。
主要证据
通过兔膝关节缺损模型植入adCDMs,2个月后ICRS评分显著高于对照组;组织学和免疫组化显示新软骨表面平滑,II型胶原阳性,软骨下骨重建。
研究意义
adCDMs为开发软骨再生修复材料提供了新来源,并强调了其在骨形成和整体解剖重建中的重要性。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

制备与表征鹿角脱细胞软骨基质支架

制备adCDMs并评估其脱细胞效果及成分保留,以验证作为支架的基本特性。

通过冷冻-解冻和酶降解制备adCDMs和pdCDMs,检测DNA、GAG和胶原含量,并进行组织学染色。

2

体外细胞毒性检测

评估adCDMs的条件培养基对兔骨髓基质细胞(BMSCs)的细胞毒性。

用adCDMs条件培养基(25%、50%、100%)培养BMSCs,通过CCK-8检测细胞活性。

3

生物相容性体内评估

通过皮下植入实验评估adCDMs的生物相容性。

将adCDMs和天然软骨植入SD大鼠皮下,4周后观察大体和组织学反应。

4

兔膝关节骨软骨缺损模型建立与支架植入

评估adCDMs在兔骨软骨缺损中的修复效果。

在兔膝关节制造全层软骨缺损,植入adCDMs-gel、pdCDMs-gel或生理盐水,于1个月和2个月后评估。

5

组织学和免疫组化分析

评估修复组织的组织学特征及II型胶原表达。

对修复组织进行H&E、Masson染色和Col II免疫组化分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
匀浆器FlukoFA25
胃蛋白酶SolarbioP8160
Hoechst 33258BeyotimeC1017
1,9-二甲基亚甲蓝Hepeng BiologyHPBIO-JM9048
羟脯氨酸检测NjjcbioA030-3-1
CCK-8检测BeyotimeC0038
柠檬酸盐缓冲液BeyotimeP0081
抗II型胶原抗体BiossBsm-33,409 M
二抗BiossBs-0377R-HRP

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
支架制备
冻融循环次数(6次)、温度(-80°C)、酶消化时间(24小时)等。
阅读提示:Materials and methods 中的 'Preparation of antler and porcine decellularized CDMs' 小节
细胞毒性实验
BMSCs来源、细胞密度(5×10^3/孔)、CM浓度(25%, 50%, 100%)、孵育时间(24h和48h)。
阅读提示:Materials and methods 中的 'Cell viability assessment' 小节
皮下植入实验
大鼠品系(SD)、植入材料(adCDMs vs native cartilage)、观察时间(4周)。
阅读提示:Materials and methods 中的 'Subcutaneous implantation for biocompatibility study' 小节
兔体内修复实验
兔品系(新西兰白兔)、缺损尺寸(直径4mm,深度3mm)、治疗时间(1个月和2个月)、支架剂量(40 µL/关节)。
阅读提示:Materials and methods 中的 'Establishments of cartilage defect models and treatments with scaffolds' 小节
组织学分析
切片厚度(5 μm)、脱钙条件(10% EDTA 3周)、抗体浓度(未明确说明)。
阅读提示:Materials and methods 中的 'Histological and immunohistochemical analysis' 小节