生物修饰PCL 支架诱导异位骨髓形成及影响的实验探究 .pdfVIP

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生物修饰PCL支架诱导异位骨髓形成及

影响的实验探究

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骨髓是人体的免疫之源和造血之源，在骨/骨髓

系统中含有包括造血干细胞(HSCs)和骨髓间充质干

细胞(BMMSCs)等多种类型细胞及其子代细胞。血液

更新贯穿整个人体生命活动过程，每天都有数以亿计

的血细胞产生。HSCs在骨髓造血和血液形成中扮演

着重要角色，一定条件下，HSCs可以分化成红细胞、

血小板和各种白细胞。干细胞微环境又称为干细胞龛，

是一个用以维持和调控某些特定干细胞自我更新、增

殖、分化和迁移的局部组织微环境。骨髓微环境通过

细胞间相互作用、细胞外基质、各种影响因子甚至氧

浓度、机械力学等物理化学条件下的精细调节而维持

在动态平衡状态。但是，当这种平衡被打破并难以修

补时，骨/骨髓的相应病变随之产生，例如:骨髓增生

异常综合征、恶性淋巴瘤、多发性骨髓瘤、急性白血

病、再生障碍性贫血等等。

很多研究组把目光放到骨/骨髓和干细胞微环境

方面并期求可以研究出具有再生功能的骨/骨髓模型，

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并利用骨/骨髓模型了解骨/骨髓相应疾病的发病机制

并筛选治疗用药。但是，来自骨/骨髓的干细胞的再生

研究存在很多限制，首先HSCs在骨/骨髓所占比例非

常小。为了达到所需数量，HSCs经常需要进行体外

扩充。然而，在传统的2D体外培养系统中，很难模

拟出真正的体内微环境，HSCs极易发生分化。而在

研究骨/骨髓系统在病理条件下行为特征和为药物筛

选而建立的骨/骨髓系统的药筛模型经常构建在动物

模型或人骨/骨髓干细胞的体外模型中，然而动物研究

的结果常常难以应用到人体中。人骨/骨髓干细胞从培

养皿开始的体外研究难以模拟出类似体内的微环境，

实验结果也很少可应用到体内研究。笔者希望可以突

破传统二维骨/骨髓模型的局限研制出新型易于复制

的三维骨髓模型，为骨/骨髓疾病的研究，干细胞扩增，

药筛系统等诸多方面提供了平台。基于此想法我们采

用成品聚已酸内酯(PCL)材质的生物三维支架通过

在支架上添加重组人骨形成发生蛋白-2(rh-BMP-

2)、matrigel基质胶、羟磷灰石(HA)、淫羊藿苷

(icariin)进行生物修饰诱导成年大鼠皮下形成异位骨

和/或骨髓，并探讨不同生物物质对成骨/骨髓形成的影

响。

1材料与方法

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1.1实验材料

1.1.1实验动物5～6周雌性C57BL/6小鼠

30只，体质量(20～25g)，小鼠购自美国Charles

RiverLaboratoriesInternational公司。

1.1.2动物饲料普通饲料，由SUNYUpstate

MedicalUniversity实验动物中心提供。

1.1.3实验仪器低温离心机，37℃CO2恒温箱，

MicroCATII扫描，细胞培养96孔培养板，LSRII流

式细胞仪，TE2000-U倒置显微镜，75cm斜口培养

瓶，35mm培养皿，100mm培养皿。

1.1.4实验药品及试剂rhBMP-2，淫羊藿苷，

Matrigel基质胶，羟磷灰石(HA)，3DBiotekPCL支

架，MethoCult培养基，抗Sca-1-FITC抗体。

1.2实验方法

1.2.1准备生物修饰的PCL支架对小鼠进行随

机分组，根据PCL支架内添加生物物质不同共分为5

组(见图1)。分别为第一组(空白对照组):仅在PCL

支架上添加PBS/0.1%BSA/0.1%DMSO;第二组:10

μg的rhBMP-2;第三组:10μLMa