細(xì)胞膜片技術(shù)在軟骨組織工程中的研究進(jìn)展

尤奇 段小軍 楊柳金瑛 李豫皖 朱喜忠 劉毅

1遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)外科（貴州遵義 563003）

2陸軍軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院關(guān)節(jié)外科（重慶 400038）

關(guān)節(jié)軟骨主要是由大量細(xì)胞外基質(zhì)和包裹在其中的軟骨細(xì)胞組成，其中細(xì)胞外基質(zhì)主要成分是II型膠原和蛋白多糖[1]，是一種沒有血管、神經(jīng)、淋巴系統(tǒng)的結(jié)締組織。所以關(guān)節(jié)軟骨一旦損傷很難依靠自身完全修復(fù)，而關(guān)節(jié)軟骨損傷后若未能及時(shí)有效處理，后期可能導(dǎo)致嚴(yán)重后遺癥[2]。目前軟骨缺損的修復(fù)方法很多，包括微骨折術(shù)、骨軟骨移植術(shù)、軟骨細(xì)胞移植術(shù)、軟骨微粒移植術(shù)以及無細(xì)胞支架材料等，但由于以上每種方法均有其自身的局限性，尚不能很好地滿足臨床需求。1993年日本學(xué)者Okano報(bào)道了細(xì)胞膜片技術(shù)，該技術(shù)不需要蛋白酶的消化和外源性支架材料，通過細(xì)胞外基質(zhì)的分泌形成膜片組織，然后將膜片用于修復(fù)組織缺損和改善器官功能[3]。目前，細(xì)胞膜片技術(shù)已成為軟骨組織工程研究的熱點(diǎn)，應(yīng)用細(xì)胞膜片技術(shù)已成功構(gòu)建組織工程骨、軟骨、血管、心肌、角膜、胰島等組織[4-7]，并用于治療骨缺損、軟骨缺損、角膜缺損、心肌梗塞、食管切除術(shù)后缺損等病損[8-10]。現(xiàn)就細(xì)胞膜片技術(shù)在軟骨組織工程中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 細(xì)胞膜片技術(shù)

1990年Yamada等[11]首次提出了細(xì)胞膜片技術(shù)，該技術(shù)利用溫敏型聚合物-聚N異丙基丙烯酰胺（PolyN-isopropylacrylamide，PNIPAm）對培養(yǎng)皿進(jìn)行涂層處理，不需要用胰蛋白酶對細(xì)胞進(jìn)行消化就可獲得完整的細(xì)胞膜片，從而用于組織工程的構(gòu)建。該聚合物共價(jià)結(jié)合于培養(yǎng)皿底部，當(dāng)培養(yǎng)溫度＞32℃時(shí)，細(xì)胞黏附于培養(yǎng)皿上。當(dāng)溫度逐漸降低時(shí)，該聚合物逐漸由疏水狀態(tài)變?yōu)橛H水狀態(tài)，細(xì)胞膜片也由粘附狀態(tài)變?yōu)榉蛛x狀態(tài)，從而獲得完整的細(xì)胞膜片。然而該聚合物涂層的培養(yǎng)皿至少需要30分鐘20℃的低溫條件才能獲得完整膜片，在低溫條件下可能會(huì)影響細(xì)胞膜片的活性[12]，后來有研究者對PNIPAm進(jìn)行修飾和處理，當(dāng)培養(yǎng)皿溫度降至20℃，細(xì)胞膜片分離的時(shí)間明顯縮短[13-14]。目前，細(xì)胞膜片的制備方法很多，溫敏培養(yǎng)系統(tǒng)是其中應(yīng)用較多的一種，并已用于組織工程的構(gòu)建[15-17]，但也有文獻(xiàn)報(bào)道應(yīng)用溫敏培養(yǎng)皿制備的細(xì)胞膜片可能會(huì)影響細(xì)胞的聚合、分化[18-19]。近年來有文獻(xiàn)報(bào)道了其他制作細(xì)胞膜片的方法，并取得了一定的效果，其中主要有電反應(yīng)系統(tǒng)[20-23]、磁系統(tǒng)[24-25]、光反應(yīng)系統(tǒng)[26-29]和酸堿系統(tǒng)（pH系統(tǒng)）[30-32]。此外，也有報(bào)道采用機(jī)械方法直接獲取細(xì)胞膜片[33-34]。下面就不同方法制備細(xì)胞膜片進(jìn)行比較。

表1 不同方法制備細(xì)胞膜片的比較

目前，細(xì)胞膜片技術(shù)廣泛用于組織工程的研究，其中應(yīng)用細(xì)胞膜片技術(shù)修復(fù)角膜、食道的缺損已進(jìn)入臨床研究階段。Nishida等[9]報(bào)道應(yīng)用自體口腔粘膜上皮細(xì)胞膜片修復(fù)角膜缺損，術(shù)后14個(gè)月隨訪，結(jié)果顯示角膜透明度良好，視覺功能提高，無其他并發(fā)癥。后來，有研究者做了類似的研究并取得了相似的結(jié)果[35]。Ohki等[36]、Takagi等[37]報(bào)道了應(yīng)用細(xì)胞膜片技術(shù)治療食管缺損并取得了良好的修復(fù)效果。相較于其他組織工程，細(xì)胞膜片技術(shù)在軟骨組織工程的研究相對較少，但細(xì)胞膜片技術(shù)對于軟骨缺損的修復(fù)逐漸引起了廣大研究者的關(guān)注。細(xì)胞膜片保留了大量的細(xì)胞外基質(zhì)，保留了外基質(zhì)中的轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、WNT相關(guān)因子、成纖維細(xì)胞生長因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）、骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）等細(xì)胞因子，有研究顯示：在軟骨損傷數(shù)小時(shí)后，會(huì)引起信號(hào)通路的激活，F(xiàn)GF信號(hào)通路[38]、TGF-β和BMP信號(hào)通路[39-40]、WNT信號(hào)通路[41]被激活后會(huì)促進(jìn)軟骨損傷的修復(fù)和細(xì)胞外基質(zhì)的合成。2011年，日本已經(jīng)批準(zhǔn)應(yīng)用細(xì)胞膜片技術(shù)修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的臨床研究[42]

1.1 軟骨細(xì)胞膜片

相較于其他細(xì)胞膜片，應(yīng)用軟骨細(xì)胞膜片修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的研究較多。Naoshi等[43]報(bào)道了軟骨細(xì)胞膜片能夠持續(xù)地分泌軟骨細(xì)胞表型分子SOX9、II型膠原、纖維連接蛋白。最近Shimizu等[44]報(bào)道了軟骨細(xì)胞膜片體內(nèi)移植能夠促進(jìn)TGF-β1表達(dá)，促進(jìn)軟骨損傷的修復(fù)。Ebihara等[45]應(yīng)用軟骨細(xì)胞膜片修復(fù)豬的膝關(guān)節(jié)全層軟骨缺損，術(shù)后進(jìn)行組織學(xué)評分和番紅-固綠染色等檢測來評估修復(fù)效果，結(jié)果顯示細(xì)胞膜片組修復(fù)效果顯著好于對照組。Hayashi等[46]報(bào)道了用軟骨細(xì)胞膜片治療大鼠骨關(guān)節(jié)炎，術(shù)后4周和12周，經(jīng)組織學(xué)評分和番紅-固綠染色，結(jié)果顯示細(xì)胞膜片組修復(fù)效果顯著好于對照組。同全層軟骨缺損相比，半層軟骨缺損更難修復(fù)[47-48]，Kaneshiro等[49]報(bào)道將多層軟骨細(xì)胞膜片疊加在一起修復(fù)兔關(guān)節(jié)軟骨半層缺損，術(shù)后4周和8周，經(jīng)番紅-固綠和甲苯胺藍(lán)染色，發(fā)現(xiàn)軟骨缺損修復(fù)良好。經(jīng)PCR檢測發(fā)現(xiàn)II型膠原和蛋白多糖高表達(dá)。他們認(rèn)為軟骨細(xì)胞膜片能夠很好地修復(fù)半層軟骨缺損，是因?yàn)榧?xì)胞膜片具有良好的粘附和屏障功能，能夠?yàn)檐浌窃偕峁┥L因子，同時(shí)又能保護(hù)再生軟骨組織免受關(guān)節(jié)腔內(nèi)分解代謝因子的影響。Takaku等[50]將用熒光素標(biāo)記的轉(zhuǎn)基因大鼠的細(xì)胞膜片轉(zhuǎn)移到普通大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨缺損處，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨缺損修復(fù)良好，研究證實(shí)移植的細(xì)胞能夠存活而且能夠被監(jiān)測到至少超過21個(gè)月，而且也證實(shí)移植的軟骨細(xì)胞仍停留在膝關(guān)節(jié)處，并沒有遷移到其他地方。

1.2 滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞膜片

自身骨軟骨移植是修復(fù)骨軟骨缺損的主要方法之一，而且該技術(shù)已經(jīng)在臨床實(shí)驗(yàn)中證明能夠緩解關(guān)節(jié)疼痛、提高關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)功能，然而該技術(shù)面臨著缺損邊緣不愈合、界面整合不佳、移植物退變等問題[51-53]。Xu等[54]將滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞膜片復(fù)合自體骨軟骨移植修復(fù)軟骨缺損，術(shù)后4周和8周對修復(fù)組織進(jìn)行O’Driscoll組織學(xué)評分，甲苯胺藍(lán)、番紅-固綠等染色，結(jié)果顯示：同自體骨軟骨移植相比，滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞膜片復(fù)合骨軟骨移植能夠顯著改善移植物與宿主之間的界面整合以及降低移植物的退行性變。Sato等[55]將滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合軟骨細(xì)胞膜片移植修復(fù)兔膝關(guān)節(jié)軟骨缺損，術(shù)后4周和12周，對修復(fù)組織進(jìn)行ICRS評分和番紅-固綠染色，結(jié)果顯示滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合軟骨細(xì)胞膜片組的ICRS評分顯著高于軟骨細(xì)胞膜片組，番紅染色顯示滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合軟骨細(xì)胞膜片組軟骨組織再生明顯好于其他對照組。Ando等[56]報(bào)道了應(yīng)用豬滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞膜片修復(fù)其內(nèi)側(cè)股骨髁一直徑為8.5 mm、深度2 mm的骨軟骨缺損，術(shù)后6個(gè)月，通過大體觀察、HE染色、番紅-固綠染色和生物力學(xué)測試，結(jié)果顯示：缺損區(qū)被新生的軟骨組織填充，而且新生的軟骨組織機(jī)械性能類似于正常軟骨組織。近年來的相關(guān)研究表明，細(xì)胞膜片技術(shù)有望再生修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損，由于單純軟骨細(xì)胞膜片或者單純間充質(zhì)干細(xì)胞膜片修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損都存在一定缺陷，所以未來將兩種或兩種以上細(xì)胞膜片復(fù)合使用有望提高軟骨損傷的修復(fù)效果。Sato等[55]報(bào)道體外培養(yǎng)的人軟骨細(xì)胞形成的膜片很薄且難以成形，而且受到個(gè)體化差異的影響，將滑膜細(xì)胞和軟骨細(xì)胞共培養(yǎng)可以模擬關(guān)節(jié)腔內(nèi)的微環(huán)境，可以為細(xì)胞膜片的形成提供一個(gè)最優(yōu)化的環(huán)境，并且已經(jīng)將人滑膜細(xì)胞和軟骨細(xì)胞共培養(yǎng)的細(xì)胞膜片用于臨床膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的修復(fù)。

1.3 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來源豐富且具有多向分化的潛能，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞不僅具有再生修復(fù)軟骨缺損的功能，而且具有潛在的抗免疫、抗炎的作用。在以前的研究中，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合支架材料能夠促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨缺損的修復(fù)，然而面臨著界面整合不佳、新生軟骨退變等問題，而界面整合不佳可能與新生軟骨與宿主軟骨之間缺乏產(chǎn)生軟骨外基質(zhì)的細(xì)胞有關(guān)[7]。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片能夠提供大量的細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)，因此，利用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片修復(fù)軟骨缺損可能會(huì)促進(jìn)新生軟骨和宿主軟骨的界面整合[57]。Chen等[57]用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片復(fù)合接種有骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的聚乳酸-羥基乙酸（PLGA）支架修復(fù)兔膝關(guān)節(jié)軟骨缺損，術(shù)后6周和12周，通過對修復(fù)組織的ICRS評分、HE染色和番紅-固綠染色，結(jié)果顯示細(xì)胞膜片組有大量的透明軟骨生成且組織學(xué)評分顯著高于接種骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的支架組和單純支架組，而且細(xì)胞膜片組新生軟骨界面整合明顯好于其他兩個(gè)對照組。

在美國，軟骨微粒移植已經(jīng)用于臨床軟骨缺損的修復(fù)，但該技術(shù)面臨著移植材料免疫排斥反應(yīng)、纖維蛋白凝膠溶解以及再生軟骨表面不光滑等問題[58]。因此，作者猜想利用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片復(fù)合軟骨微粒修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損，這樣既避免了外來合成材料的植入，又增加了干細(xì)胞參與軟骨缺損的修復(fù)，兩者可能會(huì)產(chǎn)生相互促進(jìn)、相輔相承的修復(fù)效果，一旦這種新的方法取得良好的修復(fù)效果，將對臨床修復(fù)大的、復(fù)雜的軟骨缺損提供一種新思路。

1.4 其他細(xì)胞膜片

Sekine等[59]報(bào)道了多層疊加的人子宮內(nèi)膜腺源性間充質(zhì)干細(xì)胞膜片向軟骨方向分化，通過HE染色、II型膠原免疫組織化學(xué)染色以及蛋白多糖含量檢測來驗(yàn)證成軟骨分化能力，結(jié)果顯示：在高細(xì)胞密度和缺氧的三維環(huán)境中，多層疊加的人子宮內(nèi)膜腺源性間充質(zhì)干細(xì)胞能夠迅速向軟骨方向分化。王東等[60]報(bào)道了應(yīng)用脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞膜片復(fù)合富血小板纖維蛋白修復(fù)兔髁狀突軟骨缺損，術(shù)后1、2、3月，對修復(fù)組織進(jìn)行大體觀察、HE染色、番紅-固綠染色，結(jié)果顯示：膜片復(fù)合富血小板纖維蛋白組新生的軟骨組織明顯多于富血小板纖維蛋白組和空白對照組，而且膜片復(fù)合富血小板纖維蛋白組新生的軟骨與宿主軟骨界面整合更好、表面更光滑。Imaizumi等[61]報(bào)道了將誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells，IPSC）復(fù)合3D支架修復(fù)裸鼠氣管軟骨缺損，術(shù)后2周、4周、6周，通過對修復(fù)組織進(jìn)行HE染色、阿利新藍(lán)染色以及II型膠原免疫組織化學(xué)染色檢測，結(jié)果顯示：在11只IPSC組中，有6只軟骨再生良好，而13只空白對照組和IPSC未誘導(dǎo)組未見軟骨再生。Tani等[62]也報(bào)道了應(yīng)用誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞膜片治療老年黃斑退變患者。未來，隨著分子生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，也許會(huì)有更多的細(xì)胞膜片技術(shù)應(yīng)用到軟骨組織工程中。

1.5 細(xì)胞膜片與支架材料

細(xì)胞膜片技術(shù)在軟組織的構(gòu)建中應(yīng)用較多，在硬組織（骨、軟骨）中應(yīng)用相對較少。早前有研究者利用干細(xì)胞膜片修復(fù)骨軟骨缺損時(shí)，發(fā)現(xiàn)無支架材料支撐的細(xì)胞膜片形成的骨軟骨組織其強(qiáng)度和韌性尚不能滿足臨床需要，而且在膜片生長過程中難以控制膜片生長形態(tài)，因此，有研究者將細(xì)胞膜片復(fù)合支架材料用來構(gòu)建新生骨軟骨組織。Qi等[63]利用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片復(fù)合聚乳酸-羥基乙酸共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，PLGA）修復(fù)兔膝關(guān)節(jié)軟骨缺損，分別于術(shù)后6周和12周取材，通過組織學(xué)檢測、ICRS評分以及透明質(zhì)酸含量測定，膜片復(fù)合支架材料組修復(fù)效果要好于干細(xì)胞懸液復(fù)合支架材料組和單純支架材料組。Mouthuy等[64]將PLGA制成靜電紡絲膜片，將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片復(fù)合靜電紡絲膜片在成軟骨誘導(dǎo)條件下共培養(yǎng)21天，結(jié)果顯示：膜片支架材料復(fù)合物具有鈣化軟骨的特點(diǎn)，相較于單純干細(xì)胞膜片組，機(jī)械強(qiáng)度和韌性明顯提高。Solorio等[65]將人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片與加載有TGF-β1的明膠微球相結(jié)合，成功構(gòu)建出軟骨組織。盡管現(xiàn)在用于構(gòu)建骨軟骨的支架材料很多，但還沒有發(fā)現(xiàn)一種理想的材料能夠用于臨床。為了避免對于支架材料的依賴，未來優(yōu)化膜片的制備技術(shù)以增加其機(jī)械性能，將不同的膜片復(fù)合使用可能成為軟骨缺損修復(fù)的一種新的策略。

1.6 細(xì)胞膜片技術(shù)面臨的問題

細(xì)胞膜片技術(shù)避免了傳統(tǒng)的酶消化，保留了全部的細(xì)胞外基質(zhì)，然而也面臨著一些有待解決的問題：①細(xì)胞膜片技術(shù)再生的軟骨組織含有大量的細(xì)胞而細(xì)胞外基質(zhì)相對較少，正常軟骨組織細(xì)胞外基質(zhì)較多而含有的軟骨細(xì)胞較少，因此再生的軟骨組織機(jī)械性能可能與宿主軟骨有差異。②應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)制作的細(xì)胞膜片厚度還很薄，機(jī)械性能還不能滿足臨床需求，在使用時(shí)如果多層堆積也面臨著膜片營養(yǎng)供應(yīng)和代謝廢物排出等問題。③修復(fù)較大的軟骨缺損時(shí)，需要的細(xì)胞數(shù)量大，培養(yǎng)時(shí)間長，難以做到精確控制。因此，未來還需要優(yōu)化細(xì)胞膜片的制備技術(shù)，以便增加其機(jī)械性能和可操作性。加強(qiáng)對膜片技術(shù)修復(fù)軟骨缺損通路機(jī)制的研究，以加強(qiáng)在分子水平對軟骨缺損修復(fù)的調(diào)控。

2 其他膜片技術(shù)

2.1 脫細(xì)胞基質(zhì)膜片

組織是由細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)組成，細(xì)胞外基質(zhì)不僅對組織結(jié)構(gòu)起支撐作用，而且對細(xì)胞的遷移增殖和分化起作用[66-67]。傳統(tǒng)的組織工程常常利用合成材料作為支架材料，面臨著支架材料降解和免疫排斥反應(yīng)等問題。由于免疫排斥反應(yīng)常由免疫細(xì)胞和細(xì)胞表面的免疫蛋白引起，因此脫細(xì)胞基質(zhì)在異體移植中常常表現(xiàn)為免疫耐受[68]。Yang等[69]應(yīng)用脫細(xì)胞軟骨基質(zhì)膜片復(fù)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞構(gòu)建雙相支架材料用于修復(fù)犬股骨內(nèi)側(cè)髁骨軟骨缺損，術(shù)后3月、6月，對修復(fù)組織進(jìn)行組織學(xué)評分、番紅染色以及II型膠原免疫組織化學(xué)檢測，結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)組組織修復(fù)和界面整合明顯好于對照組。Xue等[70]應(yīng)用脫細(xì)胞軟骨基質(zhì)膜片復(fù)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植到裸鼠皮下，術(shù)后4周，通過RTPCR檢測，軟骨基質(zhì)膜片復(fù)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞組高表達(dá)糖胺聚糖、II型膠原、SOX9，而對照組骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合聚乙醇酸-聚乳酸組并沒有表達(dá)II型膠原、SOX9。通過番紅染色、甲苯胺藍(lán)染色、II型膠原免疫組化檢測證實(shí)脫細(xì)胞軟骨基質(zhì)膜片組有大量的軟骨組織生成，而聚乙醇酸-聚乳酸組軟骨生成不明顯，該研究證實(shí)了脫細(xì)胞軟骨基質(zhì)膜片能夠誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞成軟骨分化，而且在術(shù)后4周沒有出現(xiàn)骨化現(xiàn)象。

在傳統(tǒng)的軟骨組織工程中，軟骨細(xì)胞體外增殖面臨著去分化的現(xiàn)象，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合非生物支架材料移植時(shí)會(huì)出現(xiàn)血管再生而引起骨化[71]。脫細(xì)胞軟骨基質(zhì)膜片克服了支架材料降解引起的炎癥反應(yīng)問題、干細(xì)胞移植的骨化問題，同時(shí)也避免了軟骨細(xì)胞體外擴(kuò)增去分化。然而脫細(xì)胞軟骨基質(zhì)膜片也面臨著一些問題：①在軟骨基質(zhì)脫細(xì)胞的過程中，會(huì)脫去一些利于細(xì)胞遷移、增殖、分化的細(xì)胞因子；②目前應(yīng)用的脫細(xì)胞方法制作的脫細(xì)胞軟骨基質(zhì)膜片還是比較小的膜片，還不能用于重塑大的器官。因此，未來還需改進(jìn)脫細(xì)胞方法，在保證脫去細(xì)胞成分的同時(shí)，盡量保留細(xì)胞外基質(zhì)中所含有的細(xì)胞因子等成分。

2.2 靜電紡絲膜片

早在20世紀(jì)70年代靜電紡絲技術(shù)就已經(jīng)應(yīng)用于生物材料的制作上，靜電紡絲技術(shù)在納米材料上的應(yīng)用促進(jìn)了納米技術(shù)的興起。靜電紡絲膜片是利用靜電紡絲技術(shù)將聚合物材料明膠/聚己內(nèi)酯仿制成天然的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)。目前靜電紡絲膜片已經(jīng)應(yīng)用于血管、肝臟等組織的再生[72-73]，Xue等[74]、Zheng等[75]報(bào)道了利用靜電紡絲膜片技術(shù)制作耳軟骨并取得了良好的效果。Mouthuy等[64]報(bào)道了利用PLGA制作靜電紡絲膜片，同時(shí)將人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在溫敏培養(yǎng)皿中誘導(dǎo)成膜片，將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片復(fù)合于靜電紡絲膜片上共培養(yǎng)7天，結(jié)果顯示：膜片支架材料復(fù)合體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出鈣化軟骨的特點(diǎn)，機(jī)械特性較單純骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片組顯著提高，適用于體內(nèi)關(guān)節(jié)軟骨缺損的重建。

同細(xì)胞膜片和脫細(xì)胞軟骨基質(zhì)膜片相比，靜電紡絲膜片機(jī)械性能好、易于操作。但靜電紡絲技術(shù)也面臨著一些問題：①靜電紡絲膜片可以傳遞炎癥反應(yīng)信號(hào)，可能會(huì)引起炎癥反應(yīng)。②可能會(huì)有支架材料降解物的殘留。③同脫細(xì)胞軟骨基質(zhì)膜片相比，靜電紡絲膜片沒有維持軟骨細(xì)胞表型和誘導(dǎo)干細(xì)胞分化的功能。因此，未來還需要研究如何恢復(fù)膜片的生物學(xué)性能和材料降解問題。

3 膜片技術(shù)同其他修復(fù)方法的比較

目前治療軟骨缺損的方法很多，每種方法雖能暫時(shí)緩解疼痛，改善關(guān)節(jié)活動(dòng)功能，但長期效果還不能滿足臨床需求。近年來，隨著材料學(xué)、再生醫(yī)學(xué)以及相關(guān)生物化學(xué)的迅速發(fā)展，膜片技術(shù)在組織工程中的應(yīng)用越來越多，未來將有著廣闊的發(fā)展前景?，F(xiàn)將膜片技術(shù)和其他軟骨缺損修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)于表2。

表2 軟骨缺損不同修復(fù)方法的比較

4 展望

目前膜片技術(shù)在組織工程中的應(yīng)用日益增多，利用膜片技術(shù)修復(fù)角膜和食管缺損已進(jìn)入臨床研究階段，在日本，利用膜片技術(shù)修復(fù)軟骨缺損也已進(jìn)入臨床研究階段，并取得一定進(jìn)展。膜片技術(shù)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但其也面臨著一些問題有待解決，未來還需將新的技術(shù)應(yīng)用到膜片技術(shù)上來，以克服現(xiàn)在膜片技術(shù)所面臨的問題。同時(shí)也應(yīng)加強(qiáng)對細(xì)胞膜片技術(shù)修復(fù)軟骨缺損的分子機(jī)制的研究，充分發(fā)揮膜片技術(shù)的優(yōu)勢，以便讓其更好地符合臨床需求。因此，在軟骨組織工程中，為充分利用各種膜片的優(yōu)勢，將不同的膜片復(fù)合使用可能是未來軟骨組織工程研究的一個(gè)新方向。