论文摘要
目的构建周期性应力场培养系统,探讨在该系统中不同强度和频率的周期性压力对构建组织工程软骨的影响。方法1.周期性应力场培养系统构建通过数控单元控制的螺杆推进器推动活塞泵构成往返式加压泵系统,设计压力过载和压力补偿系统及自动连续灌注系统,与液动聚焦式生物反应器构成周期性应力场培养系统。2.三种压力强度下工程软骨的构建将兔关节软骨细胞接种到PLGA支架上,随机分成四组。其中一、二、三组分别在强度0～50Kpa、0～100Kpa、0～200Kpa,频率0.1Hz的周期性压力场培养系统内培养,第四组在往复式加压泵停止工作的情况下,即不加压条件下培养,作为对照组。2周后观察各组工程软骨的结构及Ⅱ型胶原染色的情况,并测定组织工程软骨中糖氨多糖(GAG)、Ⅱ型胶原和DNA的含量。3.三种不同频率的压力下工程软骨的构建将兔关节软骨细胞接种到PLGA支架上,随机分成四组。其中一、二、三组分别在频率1Hz、0.1Hz、0.01Hz,强度0～200Kpa的周期性压力场培养系统内培养,第四组在往复式加压泵停止工作的情况下,即不加压条件下培养,作为对照组。2周后观察各组工程软骨的结构及Ⅱ型胶原染色的情况,并测定组织工程软骨中糖氨多糖(GAG)、Ⅱ型胶原和DNA的含量。结果1.我们所构建的周期性压力场培养系统能够产生压力强度为0～350KPa、频率0.001Hz～10Hz范围内的周期性压应力,通过压力补偿和压力过载通路,维持了系统压力的稳定性。在加压间歇期,自动连续灌注系统能够通过换气系统维系生物反应器内氧气和二氧化碳的浓度稳定,以及能够隔日半量自动换液。2.在周期性压力场培养系统内,在0.1Hz频率的周期性压力条件下,四组样本中,0～200KPa组培养的组织工程软骨体积最大,最厚,表面光滑,有光泽,弹性好,支架内软骨细胞最多,排列规则,Ⅱ胶原、GAG和DNA含量最高(P＜0.01)。0～100KPa组次之(P＜0.01),对照组最差(P＜0.01)。3.在周期性压力场培养系统中,压力强度为0～200KPa的条件下,四组样本中,0.1Hz组培养的组织工程软骨体积最大,最厚,表面光滑,有光泽,弹性好,支架内软骨细胞最多,排列规则,Ⅱ胶原、GAG和DNA含量最高(P＜0.01)。0.01Hz组次之(P＜0.01),而1Hz组最差(P＜0.01)。结论我们所构建的周期性压力场培养系统能够产生符合要求的周期性压力,稳定性好,自动换液系统能很好地避免培养容器内污染的发生。周期性压力对软骨细胞的新陈代谢具有促进作用,在本实验条件下0～200kPa、0.1Hz频率的周期性压力能最好的促进软骨细胞增殖,增加DNA、Ⅱ胶原、GAG等的合成。