以人脐带沃顿胶制作新型生物软骨支架的初步研究

成果基本信息
关键词：	脐带沃顿胶;软骨支架;软骨组织工程
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	Y16280	资源采集日期：	2017-09-25

研究情况
单位名称：	南昌市第三医院	技术水平：
评价证书号：	洪科验字[2016]87号	评价单位：	南昌市科学技术局
评价日期：	2016.12.30	评价证书号：	洪科验字[2016]87号

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
*成果单位详细联系方式请登录会员；还不是会员，马上注册!

成果简介
1、立项背景　　由于创伤、肿瘤、感染及退行性变等各种原因导致的关节软骨损伤在临床上常见，因其所致的关节疼痛和关节功能丧失成为中老年人群致残的最常见原因。然而关节软骨细胞属于终末分化细胞，且在软骨组织中软骨细胞所占比例较小（少于1%），软骨本身又缺乏血管、神经及淋巴管分布，因此软骨组织自我修复能力低下。因此如何修复损伤的关节软骨进而恢复关节功能是矫形外科领域亟待解决的热点问题。目前人们一直在探索关节软骨缺损修复的更佳的方法。临床上现有的一些外科干预疗法以及各种保守药物疗法效果仍不满意，寻找新的有效的软骨缺损治疗方法成了亟待解决的课题。近年来随着组织工程学的不断发展及干细胞技术的不断成熟，通过定向诱导干细胞成软骨分化后复合支架构建组织工程软骨为修复软骨损伤提供了新的思路与途径。组织工程应具备三个基本要素：具备较强增殖能力和多向分化潜能的种子细胞，生物相容性良好的细胞载体及促进细胞增殖分化的细胞因子微环境。在用组织工程方法构建软骨的过程中，三维支架作为细胞外基质的重要成分之一，为细胞提供了生长依附的框架，组成细胞生长分化的微环境，使细胞能向软骨分化。更加重要的是，它还起着媒介作用，介导着细胞间的相互作用和信号传递。因此，软骨支架的性质对种植的细胞的增殖、分化成软骨细胞具有重要影响。因此，软骨组织工程成功的关键是能找到一种理想的支架。现在软骨组织工程中已应用有多种支架材料，按其原料来源不同大体可分为人工合成材料和天然材料两种。虽然软骨组织工程支架材料的研究与应用已取得了一些成功，但离理想的软骨支架材料还有很大的差距，目前应用的材料均存在着这样或那样的缺陷。因此，到目前为止，还没有一种能够完全满足软骨组织工程要求的材料。近年来经过脱细胞处理得到的细胞外基质材料是目前再生医学和组织工程研究的热点，它们无论是在动物实验还是临床应用上都显示出了良好的应用前景。但目前仍未找到一个适合作为软骨支架的脱细胞组织材料。脐带属于胚胎外组织，代表了母体和胎儿在孕期的联系，组织来源广泛，其自身免疫系统相对不发育，可能不诱发免疫排斥反应。脐带由两条动脉、一条静脉、脐带外膜和黏液样结缔组织围绕的基质组成，后者被称为沃顿胶（Wharton’s jelly）。脐带中的沃顿胶具有外膜的功能，能够结合、包裹和保护脐带血管。脐带和软骨组织在结构和在营养获取方面具有许多相似之处。脐带组织含有丰富的氨基葡聚糖（GAGs）和胶原，其干重的50%是胶原，其余大部分为GAGs，而GAGs中的70%是透明质酸。软骨组织中同样含有丰富的GAGs和胶原，经检测其胶原约占干重的50%，而总胶原的90%～95%是Ⅱ型胶原。脐带中既没有毛细血管也没有淋巴系统，其营养获得来源于组织的渗透；软骨组织同样内无血管和淋巴管，但软骨的基质内富含水分，因此物质易于渗透，其深层的软骨细胞能随着关节软骨的不断的关节运动的压力刺激而获得营养物质。脐带中的沃顿胶和软骨基质具有相似的组成成分和生物学功能。人类脐带可以在出生后低成本地获取，没有移植排斥反应，没有伦理问题；对捐献者来说无痛操作，感染风险低。因此脐带沃顿胶在再生治疗尤其是在软骨损伤治疗方面具有广阔的应用前景。　　2、项目来源：自有发现及技术。　　3、研究结论：　　1）根据仿生学原理，以人脐带沃顿胶脱细胞后的基质制作出的生物软骨支架成分和结构与软骨基质接近，支架的孔径、孔隙率、密度、溶胀率、降解率等理化性能符合软骨支架材料的要求；　　2）制作出的支架生物学性能的良好，无免疫排斥反应，易降解，而且降解产物易被人体吸收，不产生炎症反应，毒性较小，组织相容性好，柔韧性好，其能模仿关节软骨基质的微环境，符合软骨支架材料的要求，适合作为软骨支架的组织材料。　　4、项目攻克的关键技术：　　1）脱细胞方法的选择。经过反复试验选用酶消化法联合物理冻融法对人脐带沃顿胶进行脱细胞处理，结果显示脱细胞完全，细胞脱除后周围基质结构仍较完整。在脱细胞的过程中对酶消化的时间及浓度有严格的要求，时间过长、浓度过大可使支架的结构遭到破坏，时间过短、浓度过低则可使脱细胞不完全。经过反复的试验最后确定了最优的酶消化的时间及浓度。　　2）支架孔隙的制作及孔径的控制。在利用人脐带沃顿胶制作新型生物软骨支架过程中，通过反复试验最后使用水作为致孔剂，结合冷冻－冻干法制备出三维多孔海绵样支架，通过三蒸水浸泡脱细胞后的沃顿胶以及控制冷冻温度来调整支架的微结构。　　5、项目的创新点：首次使用人脐带沃顿胶脱细胞基质材料制作出新型生物软骨支架。　　6、社会、生态效益情况：　　制作出的软骨支架能修复损伤的关节软骨进而恢复关节功能，可大大减少中老年人群因关节疼痛和关节功能丧失而致残的比率。由于目前组织工程软骨的市场需求巨大，产品制作出来并进行产业化后将产生巨大的经济社会效益。

成果名称：	以人脐带沃顿胶制作新型生物软骨支架的初步研究	关键词：	脐带沃顿胶;软骨支架;软骨组织工程
成果类别：		一级分类名称：	医学生物工程
二级分类名称：		三级分类名称：
研究起止时间：	2014.07 至2016.06	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	南昌市第三医院	学科分类2：	320.27
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：	R68	课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	洪科字[2016]196号社发支撑53
经费实际投入额（万元）：	11.00	评价单位：	南昌市科学技术局
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2016.12.30	转让范围：
评价证书号：	洪科验字[2016]87号	推荐单位：	南昌市科学技术局
推广形式：	无	成果登记号：	Y16280
成果简介：	1、立项背景　　由于创伤、肿瘤、感染及退行性变等各种原因导致的关节软骨损伤在临床上常见，因其所致的关节疼痛和关节功能丧失成为中老年人群致残的最常见原因。然而关节软骨细胞属于终末分化细胞，且在软骨组织中软骨细胞所占比例较小（少于1%），软骨本身又缺乏血管、神经及淋巴管分布，因此软骨组织自我修复能力低下。因此如何修复损伤的关节软骨进而恢复关节功能是矫形外科领域亟待解决的热点问题。目前人们一直在探索关节软骨缺损修复的更佳的方法。临床上现有的一些外科干预疗法以及各种保守药物疗法效果仍不满意，寻找新的有效的软骨缺损治疗方法成了亟待解决的课题。近年来随着组织工程学的不断发展及干细胞技术的不断成熟，通过定向诱导干细胞成软骨分化后复合支架构建组织工程软骨为修复软骨损伤提供了新的思路与途径。组织工程应具备三个基本要素：具备较强增殖能力和多向分化潜能的种子细胞，生物相容性良好的细胞载体及促进细胞增殖分化的细胞因子微环境。在用组织工程方法构建软骨的过程中，三维支架作为细胞外基质的重要成分之一，为细胞提供了生长依附的框架，组成细胞生长分化的微环境，使细胞能向软骨分化。更加重要的是，它还起着媒介作用，介导着细胞间的相互作用和信号传递。因此，软骨支架的性质对种植的细胞的增殖、分化成软骨细胞具有重要影响。因此，软骨组织工程成功的关键是能找到一种理想的支架。现在软骨组织工程中已应用有多种支架材料，按其原料来源不同大体可分为人工合成材料和天然材料两种。虽然软骨组织工程支架材料的研究与应用已取得了一些成功，但离理想的软骨支架材料还有很大的差距，目前应用的材料均存在着这样或那样的缺陷。因此，到目前为止，还没有一种能够完全满足软骨组织工程要求的材料。近年来经过脱细胞处理得到的细胞外基质材料是目前再生医学和组织工程研究的热点，它们无论是在动物实验还是临床应用上都显示出了良好的应用前景。但目前仍未找到一个适合作为软骨支架的脱细胞组织材料。脐带属于胚胎外组织，代表了母体和胎儿在孕期的联系，组织来源广泛，其自身免疫系统相对不发育，可能不诱发免疫排斥反应。脐带由两条动脉、一条静脉、脐带外膜和黏液样结缔组织围绕的基质组成，后者被称为沃顿胶（Wharton’s jelly）。脐带中的沃顿胶具有外膜的功能，能够结合、包裹和保护脐带血管。脐带和软骨组织在结构和在营养获取方面具有许多相似之处。脐带组织含有丰富的氨基葡聚糖（GAGs）和胶原，其干重的50%是胶原，其余大部分为GAGs，而GAGs中的70%是透明质酸。软骨组织中同样含有丰富的GAGs和胶原，经检测其胶原约占干重的50%，而总胶原的90%～95%是Ⅱ型胶原。脐带中既没有毛细血管也没有淋巴系统，其营养获得来源于组织的渗透；软骨组织同样内无血管和淋巴管，但软骨的基质内富含水分，因此物质易于渗透，其深层的软骨细胞能随着关节软骨的不断的关节运动的压力刺激而获得营养物质。脐带中的沃顿胶和软骨基质具有相似的组成成分和生物学功能。人类脐带可以在出生后低成本地获取，没有移植排斥反应，没有伦理问题；对捐献者来说无痛操作，感染风险低。因此脐带沃顿胶在再生治疗尤其是在软骨损伤治疗方面具有广阔的应用前景。　　2、项目来源：自有发现及技术。　　3、研究结论：　　1）根据仿生学原理，以人脐带沃顿胶脱细胞后的基质制作出的生物软骨支架成分和结构与软骨基质接近，支架的孔径、孔隙率、密度、溶胀率、降解率等理化性能符合软骨支架材料的要求；　　2）制作出的支架生物学性能的良好，无免疫排斥反应，易降解，而且降解产物易被人体吸收，不产生炎症反应，毒性较小，组织相容性好，柔韧性好，其能模仿关节软骨基质的微环境，符合软骨支架材料的要求，适合作为软骨支架的组织材料。　　4、项目攻克的关键技术：　　1）脱细胞方法的选择。经过反复试验选用酶消化法联合物理冻融法对人脐带沃顿胶进行脱细胞处理，结果显示脱细胞完全，细胞脱除后周围基质结构仍较完整。在脱细胞的过程中对酶消化的时间及浓度有严格的要求，时间过长、浓度过大可使支架的结构遭到破坏，时间过短、浓度过低则可使脱细胞不完全。经过反复的试验最后确定了最优的酶消化的时间及浓度。　　2）支架孔隙的制作及孔径的控制。在利用人脐带沃顿胶制作新型生物软骨支架过程中，通过反复试验最后使用水作为致孔剂，结合冷冻－冻干法制备出三维多孔海绵样支架，通过三蒸水浸泡脱细胞后的沃顿胶以及控制冷冻温度来调整支架的微结构。　　5、项目的创新点：首次使用人脐带沃顿胶脱细胞基质材料制作出新型生物软骨支架。　　6、社会、生态效益情况：　　制作出的软骨支架能修复损伤的关节软骨进而恢复关节功能，可大大减少中老年人群因关节疼痛和关节功能丧失而致残的比率。由于目前组织工程软骨的市场需求巨大，产品制作出来并进行产业化后将产生巨大的经济社会效益。
联系人：	龚素敏	成果登记日期：	2017-02-28
联系人email：	412678559@qq.com	单位代码：	93600704
邮政编码222：	330009	联系人电话：	0791-86614327;13870684131
单位传真：	0791-86615534	单位通讯地址：	江西省南昌市象山南路2号
单位所在省市：		单位电话：	0791-86635714
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2017	知识产权形式：
成果完成人：	吴鸿;袁源;赵红阳;刘礼金;熊力伟;严亮;邹志远;邱平;蔡强强	资源采集日期：	2017-09-25

以人脐带沃顿胶制作新型生物软骨支架的初步研究

最新科技成果资讯

热门资讯排行

最新科技图文资讯

友情链接