一、课题来源与背景： 1.项目历时5年，受以下纵向经费资助，同时自费5万元： ①贵州省卫生厅资助项目“人半月板细胞与两种可吸收支架材料构建复合物的研究”，编号G2004-17，经费0.3万元； ②贵州省科学技术基金资助项目“人脂肪间充质干细胞与PHBV构建组织工程化软骨的研究”，编号黔科合J字（2009）2156，经费3.5万元。 2.背景： 软骨组织无血供，软骨细胞被占整个软骨成分70～80﹪的蛋白多糖、胶原纤维和其它非胶原蛋白组成的致密基质所包裹，损伤后血运来源的修复机制无法实现，被致密基质包裹的相邻软骨细胞也不能进入损伤区域进行修复，同时完整的软骨下骨又阻碍了可能的骨髓间充质来源的细胞进入损伤区域进行修复，故软骨损伤后无法自行修复，这使大量创伤、肿瘤、自身免疫系统疾病等原因所致的软骨（包括关节透明软骨、半月板纤维软骨）损伤难以自行修复。同时人口老龄化的到来以及肥胖人群的增加所致的关节软骨退行性变人数大量增多，进而发展为骨性关节炎，严重影响关节功能并导致患者生活质量降低。目前临床治疗手段如微骨折、软骨膜移植、自体软骨细胞移植、软骨移植、人工关节置换等还存在诸如移植物生物学性能较差、自体细胞有创获取来源有限表型丢失、异体软骨免疫排斥、人工关节价格昂贵使用寿命有限等局限，并且均无法有效再生数量、力学等都符合要求的软骨。1743年Hunter就曾断言“cartilage once destroyed is never recovered”，两个多世纪已经过去，但如今的治疗现状使反驳他的声音仍显尴尬，故寻找有效治疗手段再生软骨一直是骨科领域的重大课题。 二、技术原理及性能指标 1.技术原理：组织工程是应用细胞生物学和工程学的原理，用少量的组织细胞 通过在体外培养扩增后，吸附于生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物，再植入机体病损部分，细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的具有原有形态和功能的器官、组织而达到创伤修复和功能重建的目的，并可按组织器官缺损情况任意塑形，达到完美的形态修复。它的提出、建立和发展是对外科领域、器官缺损、功能障碍传统治疗方法和模式的一次革命，标志着医学将走出器官移植的范畴，走入制造组织和器官的新时代，孕育着巨大的科学价值和产业化运用前景，这也给软骨损伤和退变能得到彻底治疗带来希望。本课题针对目前软骨再生面临的难点和瓶颈，从组织工程种子细胞、可吸收生物材料以及二者之间的复合构建等方面展开研究，为软骨再生提供一种新的研究思路和最终实现软骨退变或损伤后的有效修复提供重要临床前数据。 2.性能指标 ① 培养硕士研究生两名； ② 受该课题技术训练的研究团队成员被哈佛大学聘为博士后，导师为美国国家科学院院士、组织工程创始人、哈佛大学移植外科医师Vacanti博士。参与的“Tissue engineered tendons and ligaments”项目获美国国家专利局授权（专利号US 7914579 B2），因国籍原因我方人员未被列入申请人名单，但作为对较为出色的研究成绩的承认和继续合作的需要，我方人员被续聘为哈佛大学 Research Fellow，并被推荐参加哈佛医学院骨科系专科医师进修项目（哈佛现职网络查询及工作证扫描件附后）。 ③ 学术合作：与哈佛大学移植外科展开器官制造和组织工程项目合作（合作方负责人为美国国家科学院院士Joseph Vacanti博士）；与口腔疾病国家重点实验室（四川大学）展开组织工程软骨项目合作（合作方负责人为哈佛大学Instructor、该实验室副主任林云锋博士）并获该实验室开放基金资助； ④ 自费建立骨科生物医学工程实验室，并初步建立人才梯队，进行科研项目的外围实验和产学研研究； ⑤ 共发表论著12篇：其中第1作者/通讯作者论著8篇（中文核心1篇，数据被SCI核心版组织工程领域最高级别期刊Biomaterials收录论文引用；SCI核心3篇），第3～5作者论者4篇（中文核心）；研究位于生物材料和组织工程领域国际先进水平，其中两篇论著发表于该领域最高级别的SCI期刊上（均为通讯作者身份发表，拥有完全知识产权）。论文被引用共31次，其中被SCI核心论著（影响因子介于2.065～7.365）引用6次。 ⑥ 临床初步应用：基于干细胞与组织工程理念的组织工程化自体间充质干细胞（外周血或骨髓）动员—收集—凝胶材料复合物构建—局部移植我方已开始运用于临床。 ⑦ 产学研合作：与贵州汉方制药集团旗下贵州泛特尔生物技术有限公司进行生物材料与组织工程产学研方面的实质合作（合作方负责人为龙险峰董事长），主要涉及干细胞库的建立、成体干细胞产品研发和高分子可吸收生物材料产业化；并作为主要研究人员于2010年在该公司牵头下成立“贵州省干细胞及组织工程技术中心”，现已获贵州省科技厅和发展与改革委员会正式批准，同时该中心我方成员的最新研究成果已以论著形式刊登在国际SCI核心期刊美国《生物技术通报》上。 三、技术的创造性与先进性 1.首次进行了半月板纤维软骨细胞与生长因子相互作用、天然可吸收材料与纤维软骨细胞体外构建组织工程化复合物的实验，在软骨组织工程种子细胞、生长因子、可吸收材料选择、体外构建等方面进行了创新性研究，结果显示： ①碱性成纤维细胞生长因子、转化生长因子、胰岛素样生长因子具有协同效应，作用于人半月板纤维软后短期内可大量获取工程化组织所需的活性高、分化良好的种子细胞； ②羊膜、明胶海绵符合软骨组织工程支架材料的基本要求，体外与纤维软骨细胞相容性好，同时还具有低成本、易获得等优势，可作为可吸收材料进一步开发和研究。 2.利用人吸脂术后废弃脂肪获取干细胞，有望解决干细胞来源不足的问题。 3.首次研究体外预诱导脂肪间充质干细胞分化为软骨细胞后在体内外维持表型的能力，提高了干细胞的转化效率。 4.首次以PHBV、PHB/PHBHHx以支架材料复合脂肪间充质干细胞诱导分化的软骨细胞成功构建组织工程化软骨，具有相当的临床应用潜力，为软骨组织工程可吸收支架材料的最终选择提供重要参考，为组织工程化方法再生软骨尽快应用于临床并最终走向产业化提供依据。其中PHB/PHBHHx为我国具有自主知识产权的高分子材料，本研究也证明了其在软骨组织工程领域应用的能力和优势，为我们自主软骨组织工程产品研发提供了重要的依据。 5.结合干细胞技术和组织工程理念，在同轴高压静电纺织技术的基础上，已初步创建出一种全新概念的组织器官制造技术，即类似于纺织工业的织布，纺织出具有芯—壳纳米微观结构的、具有天然和合成材料优点的、符合各种组织器官刚性和韧性要求的、具有缓释内外源性生长因子的、种子细胞精确高效均匀种植于材料上的、迅速快捷的、具有产业化可能的工程化组织器官。希望能为软骨损伤和退变患者能得到彻底治疗提供一种全新的治疗途径，该“器官纺织技术”亦是制造活体组织和器官的前沿探索。 6.提高了贵州省在干细胞和组织工程这两个生命科学领域最具有发展前景的研究水平，建立自主研发平台，增强我省科技自主创新能力。 7.研究成果在国际高端学术杂志上刊载，并以此为契机和哈佛大学展开合作。 四、技术的成熟程度，适用范围和安全性 1.应用领域：骨科生物可吸收材料的开发研制、自体干细胞/软骨组织工程再生软骨的临床治疗。 2.技术的成熟程度和安全性；目前临床前试验已完成，动物安全性和有效性已得到充分验证，下一步的目标是严格按照GCP标准和相关法规完善相关试验，在3～5年内向卫生部提请第三类医疗技术审核，并同时与本省生物技术公司合作进行骨科生物材料和组织工程复合物的产业化研发。 五、应用情况及存在的问题 目前存在问题：材料实验室制作成本较高；试行小批量制作后参数不能精确控制，主要在孔隙和孔径率方面存在的差别；自体干细胞的个体化获取导致合成的组织工程化软骨存在差异。故仍需进行测试，包括材料制作方法的改进、干细胞筛选等，以克服以上问题。

一、课题来源与背景： 1.项目历时5年，受以下纵向经费资助，同时自费5万元： ①贵州省卫生厅资助项目“人半月板细胞与两种可吸收支架材料构建复合物的研究”，编号G2004-17，经费0.3万元； ②贵州省科学技术基金资助项目“人脂肪间充质干细胞与PHBV构建组织工程化软骨的研究”，编号黔科合J字（2009）2156，经费3.5万元。 2.背景： 软骨组织无血供，软骨细胞被占整个软骨成分70～80﹪的蛋白多糖、胶原纤维和其它非胶原蛋白组成的致密基质所包裹，损伤后血运来源的修复机制无法实现，被致密基质包裹的相邻软骨细胞也不能进入损伤区域进行修复，同时完整的软骨下骨又阻碍了可能的骨髓间充质来源的细胞进入损伤区域进行修复，故软骨损伤后无法自行修复，这使大量创伤、肿瘤、自身免疫系统疾病等原因所致的软骨（包括关节透明软骨、半月板纤维软骨）损伤难以自行修复。同时人口老龄化的到来以及肥胖人群的增加所致的关节软骨退行性变人数大量增多，进而发展为骨性关节炎，严重影响关节功能并导致患者生活质量降低。目前临床治疗手段如微骨折、软骨膜移植、自体软骨细胞移植、软骨移植、人工关节置换等还存在诸如移植物生物学性能较差、自体细胞有创获取来源有限表型丢失、异体软骨免疫排斥、人工关节价格昂贵使用寿命有限等局限，并且均无法有效再生数量、力学等都符合要求的软骨。1743年Hunter就曾断言“cartilage once destroyed is never recovered”，两个多世纪已经过去，但如今的治疗现状使反驳他的声音仍显尴尬，故寻找有效治疗手段再生软骨一直是骨科领域的重大课题。 二、技术原理及性能指标 1.技术原理：组织工程是应用细胞生物学和工程学的原理，用少量的组织细胞 通过在体外培养扩增后，吸附于生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物，再植入机体病损部分，细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的具有原有形态和功能的器官、组织而达到创伤修复和功能重建的目的，并可按组织器官缺损情况任意塑形，达到完美的形态修复。它的提出、建立和发展是对外科领域、器官缺损、功能障碍传统治疗方法和模式的一次革命，标志着医学将走出器官移植的范畴，走入制造组织和器官的新时代，孕育着巨大的科学价值和产业化运用前景，这也给软骨损伤和退变能得到彻底治疗带来希望。本课题针对目前软骨再生面临的难点和瓶颈，从组织工程种子细胞、可吸收生物材料以及二者之间的复合构建等方面展开研究，为软骨再生提供一种新的研究思路和最终实现软骨退变或损伤后的有效修复提供重要临床前数据。 2.性能指标 ① 培养硕士研究生两名； ② 受该课题技术训练的研究团队成员被哈佛大学聘为博士后，导师为美国国家科学院院士、组织工程创始人、哈佛大学移植外科医师Vacanti博士。参与的“Tissue engineered tendons and ligaments”项目获美国国家专利局授权（专利号US 7914579 B2），因国籍原因我方人员未被列入申请人名单，但作为对较为出色的研究成绩的承认和继续合作的需要，我方人员被续聘为哈佛大学 Research Fellow，并被推荐参加哈佛医学院骨科系专科医师进修项目（哈佛现职网络查询及工作证扫描件附后）。 ③ 学术合作：与哈佛大学移植外科展开器官制造和组织工程项目合作（合作方负责人为美国国家科学院院士Joseph Vacanti博士）；与口腔疾病国家重点实验室（四川大学）展开组织工程软骨项目合作（合作方负责人为哈佛大学Instructor、该实验室副主任林云锋博士）并获该实验室开放基金资助； ④ 自费建立骨科生物医学工程实验室，并初步建立人才梯队，进行科研项目的外围实验和产学研研究； ⑤ 共发表论著12篇：其中第1作者/通讯作者论著8篇（中文核心1篇，数据被SCI核心版组织工程领域最高级别期刊Biomaterials收录论文引用；SCI核心3篇），第3～5作者论者4篇（中文核心）；研究位于生物材料和组织工程领域国际先进水平，其中两篇论著发表于该领域最高级别的SCI期刊上（均为通讯作者身份发表，拥有完全知识产权）。论文被引用共31次，其中被SCI核心论著（影响因子介于2.065～7.365）引用6次。 ⑥ 临床初步应用：基于干细胞与组织工程理念的组织工程化自体间充质干细胞（外周血或骨髓）动员—收集—凝胶材料复合物构建—局部移植我方已开始运用于临床。 ⑦ 产学研合作：与贵州汉方制药集团旗下贵州泛特尔生物技术有限公司进行生物材料与组织工程产学研方面的实质合作（合作方负责人为龙险峰董事长），主要涉及干细胞库的建立、成体干细胞产品研发和高分子可吸收生物材料产业化；并作为主要研究人员于2010年在该公司牵头下成立“贵州省干细胞及组织工程技术中心”，现已获贵州省科技厅和发展与改革委员会正式批准，同时该中心我方成员的最新研究成果已以论著形式刊登在国际SCI核心期刊美国《生物技术通报》上。 三、技术的创造性与先进性 1.首次进行了半月板纤维软骨细胞与生长因子相互作用、天然可吸收材料与纤维软骨细胞体外构建组织工程化复合物的实验，在软骨组织工程种子细胞、生长因子、可吸收材料选择、体外构建等方面进行了创新性研究，结果显示： ①碱性成纤维细胞生长因子、转化生长因子、胰岛素样生长因子具有协同效应，作用于人半月板纤维软后短期内可大量获取工程化组织所需的活性高、分化良好的种子细胞； ②羊膜、明胶海绵符合软骨组织工程支架材料的基本要求，体外与纤维软骨细胞相容性好，同时还具有低成本、易获得等优势，可作为可吸收材料进一步开发和研究。 2.利用人吸脂术后废弃脂肪获取干细胞，有望解决干细胞来源不足的问题。 3.首次研究体外预诱导脂肪间充质干细胞分化为软骨细胞后在体内外维持表型的能力，提高了干细胞的转化效率。 4.首次以PHBV、PHB/PHBHHx以支架材料复合脂肪间充质干细胞诱导分化的软骨细胞成功构建组织工程化软骨，具有相当的临床应用潜力，为软骨组织工程可吸收支架材料的最终选择提供重要参考，为组织工程化方法再生软骨尽快应用于临床并最终走向产业化提供依据。其中PHB/PHBHHx为我国具有自主知识产权的高分子材料，本研究也证明了其在软骨组织工程领域应用的能力和优势，为我们自主软骨组织工程产品研发提供了重要的依据。 5.结合干细胞技术和组织工程理念，在同轴高压静电纺织技术的基础上，已初步创建出一种全新概念的组织器官制造技术，即类似于纺织工业的织布，纺织出具有芯—壳纳米微观结构的、具有天然和合成材料优点的、符合各种组织器官刚性和韧性要求的、具有缓释内外源性生长因子的、种子细胞精确高效均匀种植于材料上的、迅速快捷的、具有产业化可能的工程化组织器官。希望能为软骨损伤和退变患者能得到彻底治疗提供一种全新的治疗途径，该“器官纺织技术”亦是制造活体组织和器官的前沿探索。 6.提高了贵州省在干细胞和组织工程这两个生命科学领域最具有发展前景的研究水平，建立自主研发平台，增强我省科技自主创新能力。 7.研究成果在国际高端学术杂志上刊载，并以此为契机和哈佛大学展开合作。 四、技术的成熟程度，适用范围和安全性 1.应用领域：骨科生物可吸收材料的开发研制、自体干细胞/软骨组织工程再生软骨的临床治疗。 2.技术的成熟程度和安全性；目前临床前试验已完成，动物安全性和有效性已得到充分验证，下一步的目标是严格按照GCP标准和相关法规完善相关试验，在3～5年内向卫生部提请第三类医疗技术审核，并同时与本省生物技术公司合作进行骨科生物材料和组织工程复合物的产业化研发。 五、应用情况及存在的问题 目前存在问题：材料实验室制作成本较高；试行小批量制作后参数不能精确控制，主要在孔隙和孔径率方面存在的差别；自体干细胞的个体化获取导致合成的组织工程化软骨存在差异。故仍需进行测试，包括材料制作方法的改进、干细胞筛选等，以克服以上问题。