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骨髓间充质干细胞复合 Ⅰ 型胶原修饰的 PLGA 微球支架在骨质疏松部位成骨的研究. 北京大学第一医院 于峥嵘 李淳德 朱天岳 刘宪义 孙浩林 杨昕. 研究背景. 骨质疏松症( OP ) — 影响人类健康第四大疾病 新鲜脊柱压缩骨折治疗方法 PVP PKP OP— 干细胞( MSCs )增殖和成骨分化能力下降 PLGA( 聚乳酸聚乙醇酸共聚物 ) 微球 - 骨组织工程材料 Ⅰ 型胶原 - 骨组织重要的细胞外基质 BMSCs 复合 PLGA 微球支架预防和治疗骨质疏松骨折无相关报道. 研究方法. 三月龄雌性未孕 SD 大鼠 40 只去势. - PowerPoint PPT Presentation
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骨髓间充质干细胞复合Ⅰ型胶原修饰的 PLGA 微球支架在骨质疏松
部位成骨的研究
北京大学第一医院 于峥嵘 李淳德 朱天岳 刘宪义
孙浩林 杨昕
研究背景 骨质疏松症( OP )—影响人类健康第
四大疾病 新鲜脊柱压缩骨折治疗方法
PVP PKP
OP— 干细胞( MSCs )增殖和成骨分化能力下降
PLGA( 聚乳酸聚乙醇酸共聚物 )微球 -骨组织工程材料
Ⅰ型胶原 -骨组织重要的细胞外基质 BMSCs 复合 PLGA 微球支架预防和治
疗骨质疏松骨折无相关报道
研究方法
三月龄雌性未孕 SD 大鼠 40 只去势
术后三个月,随机分为对照组、 PBS 组、 Cell 组、 MS 组、Cell+MS 五组于股骨粗隆间注入不同材料
术后 4 周、 12 周各处死 20 只。测定骨密度和形态计量学参数( Micro CT )
了解手术部位骨密度和骨结构变化情况
BMSCs 复合 I 型胶原修饰的 PLGA 微球支架注射到骨质疏松大鼠股骨粗隆间了解术后骨质情况
扫描电镜( SEM )观察 PLGA 微球支架结构
未经 I 型胶原修饰的 PLGA 微球支架(左 ×50 ,右 ×50
0 )
I 型胶原修饰的 PLGA 微球支架(左 ×50 ,右 ×500 )
研究结果
微球支架与 BMSCs 共同培养 14 天( SEM )
未处理的 PLGA 微球(左 ×200 ,右 ×500 )
I 型胶原处理的 PLGA 微球(左 ×200 ,右 ×500 )
微球支架与 BMSCs 共同培养 14 天FDA-PI 染色(免疫荧光显微镜 ×100 )
未处理的 PLGA 微球 I 型胶原修饰的 PLGA 微球
BMSCs 与 I 型胶原修饰的 PLGA 微球支架共同培养 7 天扫描电镜(左图: ×50 ,右图: ×1000 )
不同组间动物术后 1 个月股骨粗隆间骨密度的比较( )sx
分组 F值 P值对照组( n=4)
PBS组( n=4)
Cell组( n=4)
MS组( n=4)
Cell+MS组( n=4)
BMD( g/cm2)
0.266±0.002
0.266±0.076
0.290±0.025
0.296±0.032
0.334±0.011
8.564 0.073
股骨粗隆间注入材料后 1 个月 Micro CT 上图从左至右为对照组、 PBS 组和 Cell 组 下图从左至右为 MS 组和 Cell+MS 组
9
不同组间动物术后 1 个月股骨粗隆间骨小梁组织形态学的比较( )sx
分组 统计量
P值对照组( n=4)
PBS组( n=4)
Cell组( n=4)
MS组( n=4)
Cell+MS组( n=4)
Tb.Th(um)
448.98±33.26
255.13±52.43
422.33±12.70
274.21±40.34
459.65±28.31
F=30.541
<0.001
%Tb.Ar(%)
9.30±0.57
8.42±0.88
8.00±1.39
7.66±1.15
9.61±0.29
F=3.150
0.046
Tb.Sp(um)
3165.72±54.61
3235.53±281.38
2919.79±477.25
2944.60±213.56
2645.81±94.91
χ2=9.614
0.047
术后 1 个月骨小梁厚度 (Tb.Th) 组间比较( P 值)
对照组 PBS组 Cell组 MS组 Cell+MS组
对照组 - <0.001**
0.311 <0.001**
0.680
PBS组 - - <0.001**
0.464 < 0.001**
Cell组 - - - <0.001**
0.162
MS组 - - - - < 0.001**
Cell+MS组 - - - - -
**P<0.01
术后 1 个月骨小梁面积百分比 (%Tb.Ar) 组间比较( P 值)
对照组 PBS组 Cell组 MS组 Cell+MS组
对照组 - 0.203 0.070 0.026* 0.651
PBS组 - - 0.542 0.273 0.093
Cell组 - - - 0.614 0.029*
MS组 - - - - 0.010*
Cell+MS组 - - - - -*P<0.05
术后 1 个月骨小梁分离度 (Tb.Sp) 组间比较( P 值)对照组 PBS组 Cell组 MS组 Cell+MS组
对照组 - 1.000 0.248 0.083 0.021
PBS组 - - 0.248 0.248 0.021
Cell组 - - - 0.564 0.248
MS组 - - - - 0.043
Cell+MS组 - - - - -
正态性检验,方差不齐( P < 0.05 )采用 KW 法,任两组比较采用 Mann-Whitney 检验,检验水准调整为 0.05/10=0.005
不同组间动物术后 3 个月股骨粗隆间骨密度的比较( )sx
分组 统计量
P值对照组( n=4)
PBS组( n=4)
Cell组( n=4)
MS组( n=4)
Cell+MS组( n=4)
BMD( g/cm2)
0.25±0.01
0.20±0.01
0.28±0.03 0.28±0.02 0.32±0.01
F=27.832
<0.001
术后 3 个月骨密度( BMD )组间比较( P 值)
对照组 PBS 组 Cell 组 MS 组 Cell+MS 组对照组 - 0.002 ** 0.021 * 0.013 * < 0.001**
PBS 组 - - <0.001**
<0.001**
< 0.001**
Cell 组 - - - 0.805 0.008 **
MS 组 - - - - 0.013 *
Cell+MS 组 - - - - -*P<0.05 , **P<0.01
股骨粗隆间注入材料后 3 个月 Micro CT 上图从左至右为对照组、 PBS 组和 Cell 组 下图从左至右为 MS 组和 Cell+MS 组
16
不同组间动物术后 3 个月股骨粗隆间骨小梁组织形态学的比较( )sx 分组 统计
量P值
对照组( n=4)
PBS组( n=4)
Cell组( n=4)
MS组( n=4)
Cell+MS组( n=4)
Tb.Th(um)
101.68±6.47
85.51±11.47
265.67±40.61
219.84±76.65
372.81±38.45
F=31.021
<0.001
%Tb.Ar(%)
5.23±0.29
4.73±1.10
6.29±0.20
6.11±0.91
6.65±0.25
F=5.714
0.005
Tb.Sp(um)
4757.10±555.72
4670.25±611.59
1769.37±115.48
3700.16±192.90
1559.03±57.06
χ2=17.386
0.002
术后 3 个月骨小梁厚度 (Tb.Th) 组间比较( P 值)
对照组 PBS 组 Cell 组 MS 组 Cell+MS 组对照组 - 0.601 < 0.001** 0.001 ** < 0.001**
PBS 组 - - < 0.001** <0.001**
< 0.001**
Cell 组 - - - 0.151 0.003 **
MS 组 - - - - < 0.001**
Cell+MS组
- - - - -** P<0.01
术后 3 个月骨小梁面积百分比 (%Tb.Ar) 组间比较( P 值)
对照组 PBS 组 Cell 组 MS 组 Cell+MS组
对照组 - 0.301 0.040 * 0.081 0.009 **
PBS 组 - - 0.005 ** 0.010 * 0.001 **
Cell 组 - - - 0.721 0.454
MS 组 - - - - 0.270
Cell+MS 组 - - - - -*P<0.05 , **P<0.01
术后 3 个月骨小梁分离度 (Tb.Sp) 组间比较( P 值)
对照组 PBS 组 Cell 组 MS 组 Cell+MS组
对照组 - 0.773 0.021 0.021 0.021
PBS 组 - - 0.021 0.021 0.021
Cell 组 - - - 0.021 0.021
MS 组 - - - - 0.021
Cell+MS组
- - - - - 正态性检验,方差不齐( P < 0.05 )采用 KW 法,任两组比较采
用 Mann-Whitney 检验,检验水准调整为 0.05/10=0.005
讨论(一)
PLGA 生物相容性、可降解、机械强度、降解速度可调和可塑性。Ⅰ型胶原可改善材料亲水性,文献报道其有一定诱导干细胞成骨能力
本研究, PLGA 支架中增添Ⅰ型胶原,增加亲水基团比例, BMSCs 更容易在支架上粘附增殖
术后 1 个月 Cell+MS 组植入部位骨密度至少达到甚至超过假手术组水平
术后 3 个月 Cell+MS 、 Cell 或 MS均在一定程度上提高了骨质疏松部位骨密度,而 Cell+MS 能够更大程度提高骨密度
讨论(二)
术后 1 个月 Micro CT 显示, Cell+MS 组骨结构接近假手术组,优于其他组,说明Cell+MS 能更快修复骨质疏松部位骨缺损
术后 3 个月 Micro CT 显示, Cell+MS 组骨结构优于假手术组,说明 Cell+MS 一定程度上促进骨质疏松部位骨小梁改建,提高骨质量
讨论(三)
小结
BMSCs 复合Ⅰ型胶原修饰的 PLGA 支架植入骨质疏松大鼠股骨粗隆间 1 个月时,能更快修复骨缺损, 3 个月时在一定程度上促进骨小梁改建,提高骨质量
谢谢!