Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶作为可注射性支架构建组织工程软骨的可行性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.34.014

中国组织工程研究 ›› 2016, Vol. 20 ›› Issue (34): 5104-5109.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.34.014

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Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶作为可注射性支架构建组织工程软骨的可行性

尹合勇^1，2，孙振¹，李盼³，余晓明¹，徐亦驰¹，孙逊^1，2，肖波¹，王玉¹，汪爱媛¹，郭全义¹，徐文静¹，卢世璧¹，彭江¹

¹解放军总医院全军骨科研究所，北京市 100853；²南开大学医学院，天津市 300071；³河北医科大学，河北省石家庄市 050017

收稿日期:2016-05-29 出版日期:2016-08-19 发布日期:2016-08-19
通讯作者: 彭江，博士，副研究员，硕士生导师，解放军总医院全军骨科研究所，北京市 100853
作者简介:尹合勇，男，1990年生，湖北省黄石市人，汉族，硕士，主要从事软骨组织工程研究。
基金资助:
北京市科技专项(Z141107004414044)；国家高技术研究发展计划(863)资助项目(2012AA020502)

Constructing injectable tissue-engineered cartilage using cytodex-3 microcarrier and alginate hydrogel

Yin He-yong^{1, 2}, Sun Zhen¹, Li Pan³, Yu Xiao-ming¹, Xu Yi-chi¹, Sun Xun^{1, 2}, Xiao Bo¹, Wang Yu¹, Wang Ai-yuan¹, Guo Quan-yi¹, Xu Wen-jing¹, Lu Shi-bi¹, Peng Jiang¹

¹PLA Institute of Orthopedics, General Hospital of Chinese PLA, Beijing 100853, China; ²School of Medicine, Nankai University, Tianjin 300071, China; ³Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017, Hebei Province, China

Received:2016-05-29 Online:2016-08-19 Published:2016-08-19
Contact: Peng Jiang, M.D., Associate researcher, Master’s supervisor, PLA Institute of Orthopedics, General Hospital of Chinese PLA, Beijing 100853, China;
About author:Yin He-yong, Master, PLA Institute of Orthopedics, General Hospital of Chinese PLA, Beijing 100853, China; School of Medicine, Nankai University, Tianjin 300071, China
Supported by:
the Beijing Science and Technology Project, No. Z141107004414044; the National High-tech Research and Development Program of China (863), No. 2012AA020502

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
微载体培养：是一种特殊的细胞培养技术，因其具有扩增种子细胞并维持细胞表型的特点，成为动物细胞大规模培养的新方法。目前，微载体数量颇多，包括聚苯乙烯微载体、液膜微载体、中空多孔微载体、大孔明胶微载体及磁性微载体等。Cytodex-3微载体是目前使用比较广泛的一种商业化微载体。
Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶：微载体可负载细胞、生长因子等，而且具有流动性，也可用作可注射性支架材料，但单纯微载体注射至缺损处面临着可塑性差等问题。将藻酸钠水凝胶与商业化Cytodext-3微载体复合，构建了新型可注射性微载体/水凝胶复合支架。微载体与藻酸钠水凝胶的复合具有协同作用，藻酸钠水凝胶包裹微载体，使微载体具有可塑性，微载体的加入显著提高了藻酸钠水凝胶的力学强度。

背景：藻酸钠水凝胶和微载体均可作为注射性支架材料，但存在力学性能差和可塑性差等缺点。
目的：探索Cytodext-3微载体与藻酸钠水凝胶复合体作为可注射性组织工程软骨支架的可行性。
方法：制备可注射性Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合支架、可注射藻酸钠水凝胶支架，检测两组支架的力学性能。将软骨细胞与Cytodext-3微载体置于生物反应中培养，获得负载软骨细胞的微载体，再与藻酸钠水凝胶复合，作为实验组；将软骨细胞与可注射藻酸钠水凝胶支架共培养，作为对照组，检测两组支架内的细胞活性、细胞合成DNA与糖胺聚糖的能力。
结果与结论：①可注射性Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合支架杨氏弹性模量高于可注射藻酸钠水凝胶支架(P < 0.05)；②对照组内软骨细胞呈圆形形状，均匀分布于藻酸钠凝胶中；实验组软骨细胞帖附于微载体表面，均匀分布于支架中；培养1 d后，两组支架内部可见，亦可见大量死亡的软骨细胞；14 d后，两组支架内均未发现死亡细胞，大量增殖软骨细胞保持较高的细胞活性，实验组细胞数量明显多于对照组；③随着时间的延长，两组细胞合成DNA与糖胺聚糖的含量逐渐增多，实验组DNA与糖胺聚糖含量高于对照组(P < 0.05)；④结果表明：Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合体有望作为一种良好的具有可注射性的组织工程软骨支架。

ORCID: 0000-0002-0033-9501(尹合勇)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 生物材料, 软骨生物材料, 微载体, 可注射性, 藻酸钠, 软骨组织工程

Abstract:

BACKGROUND: Alginate hydrogel and microcarrier both can be used as injectable scaffolds, but their shortcomings such as poor mechanical property and poor plasticity remain unresolved.
OBJIECTIVE: To explore the feasibility of constructing an injectable tissue-engineered cartilage with cytodex-3 microcarrier/alginate hydrogel composite.
METHODS: Injectable cytodex-3 microcarrier/alginate hydrogel composite scaffold and injectable alginate hydrogel scaffold were established, and the mechanical properties of the two scaffolds were detected. Chondrocytes-seeded cytodex-3 microcarrier was obtained after incubated in the bioreactor, and then composited with alginate hydrogel as experimental group; chondrocytes were co-cultured with alginate hydrogel as control group. Subsequently, cell viability and ability of DNA and glycosaminoglycan synthesis were detected.
RESULTS AND CONCLUSION: The Young’s modulus of the experimental group was significantly higher than that of the control group (P < 0.05). And in the control group, chondrocytes were in a round shape and evenly distributed in the alginate hydrogel; in the experimental group, chondrocytes adhered on the scaffold surface and evenly distributed in the scaffold. After 1 day of culture, both viable and numerous dead chondrocytes could be found in both two scaffolds; and after 14-day culture, there were no dead chondrocytes in both two scaffolds, abundant proliferating chondrocytes maintained a high cell viability, and the number of chondrocytes in the experimental group was significantly higer than that of the control group. What’s more, the contents of DNA and glycosaminoglycans were in a rise with time in both two groups, which were significantly higher in the experimental group than the control group (P < 0.05). These results suggest that the cytodex-3 microcarrier/alginate hydrogel composite is a promising injectable scaffold in cartilage tissue engineering.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Chondrocytes, Stents, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

尹合勇，孙振，李盼，余晓明，徐亦驰，孙逊，肖波，王玉，汪爱媛，郭全义，徐文静，卢世璧，彭江. Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶作为可注射性支架构建组织工程软骨的可行性[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(34): 5104-5109.

Yin He-yong, Sun Zhen, Li Pan, Yu Xiao-ming, Xu Yi-chi, Sun Xun, Xiao Bo, Wang Yu, Wang Ai-yuan, Guo Quan-yi, Xu Wen-jing, Lu Shi-bi, Peng Jiang. Constructing injectable tissue-engineered cartilage using cytodex-3 microcarrier and alginate hydrogel[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(34): 5104-5109.

图/表（结果） 4

2.1 可注射性Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合支架的大体观察 Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合支架无色透明，呈凝胶状，见图1。

2.2 支架力学强度检测结果 Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合支架的杨氏模量显著高于藻酸钠水凝胶支架[(24.22±2.32)，(0.78±0.063) kPa，P < 0.05]。

2.3 细胞死活染色结果荧光显微镜下观察，对照组内软骨细胞呈圆形形状，均匀分布于藻酸钠凝胶中；实验组软骨细胞帖附于微载体表面，均匀分布于复合支架中。培养1 d后，两组支架内部可见存活的软骨细胞，亦可见大量死亡的软骨细胞，对照组死亡细胞量更多，这可能是种植细胞的操作过程和凝胶形成过程导致细胞死亡，见图2A，D。3 d后，两组死亡的软骨细胞明显变少，可见大量增殖的活性较好的软骨细胞。7 d后，对照组内仍可见到少量死亡的软骨细胞，而实验组内几乎观察不到带红色荧光的死亡细胞，见图2B，E。14 d后，两组支架内均未发现死亡细胞，大量增殖的软骨细胞保持较高的细胞活性，实验组内细胞数量明显多于对照组，见图2C，F。

2.4 细胞内DNA含量测定结果 DNA含量检测结果显示，随着培养时间的延长，两组支架中细胞DNA的含量逐渐增加，提示软骨细胞在支架中随着时间的延长在不断增殖。实验组不同时间点细胞DNA含量均高于对照组(P < 0.05)，见图3，说明实验组软骨细胞增殖速度比对照组更快。

2.5 细胞内糖胺聚糖含量测定结果糖胺聚糖含量检测结果显示，随着培养时间的延长，两组细胞内糖胺聚糖含量逐渐增加，提示随着时间的延长，支架中软骨细胞分泌细胞外基质成分越来越多。实验组不同时间点的糖胺聚糖含量显著对照组(P < 0.05)，见图4，说明实验组内软骨细胞合成的细胞外基质成分明显多于对照组。

参考文献

[1] Johnstone B,Alini M,Cucchiarini M,et al.Tissue engineering for articular cartilage repair the state of the art. Eur Cells Mater.2013;25:248-267.
[2] Matsunaga D,Akizuki S,Takizawa T,et al.Repair of articular cartilage and clinical outcome after osteotomy with microfracture or abrasion arthroplasty for medial gonarthrosis.Knee.2007;14(6):465-471.
[3] 刘奕,谢林.组织工程技术修复损伤关节软骨的研究与应用[J].中国组织工程研究,2013,17(41):7310-7316.
[4] Eyrich D,Brandl F,Appel B,et al.Long-term stable fibrin gels for cartilage engineering.Biomaterials. 2007; 28(1):55-65.
[5] Balakrishnan B,Jayakrishnan A.Self-cross-linking biopolymers as injectable in situ forming biodegradable scaffolds.Biomaterials.2005;26:3941-3951.
[6] 徐虎,胡蕴玉,刘松波,等.可注射性藻酸钙凝胶载体组织工程性软骨的实验研究[J].中华骨科杂志, 2000,20(9): 19-22.
[7] 李卫平,韩运,黄建荣,等.可注射性材料藻酸钠体外培养幼猪关节软骨细胞及形成组织工程化软骨的能力[J].中国组织工程研究与临床康复,2007,11(14):2705-2707.
[8] 周建林,方洪松,彭昊,等.自体、异体骨软骨移植及组织工程材料修复的关节软骨损伤[J].中国组织工程研究, 2015, 19(34):5530-5535.
[9] 朱琳,刘海霞,公衍道,等.利用细胞装配系统直接形成组织工程三维复合支架[J].中国组织工程研究与临床康复, 2007,11(48):9650-9654.
[10] 康红军,卢世璧,许文静,等.人脂肪干细胞结合微载体在生物反应器中向软骨细胞分化[J].中国矫形外科杂志, 2007, 15(10):773-775,803.
[11] 宁斌,田周斌,贾堂宏.微载体培养技术在骨与软骨组织工程研究中的应用[J].中国组织工程研究, 2012,16(8): 1459-1462.
[12] Shao X,Goh JC,Hutmacher DW,et al.Repair of large articular osteochondral defects using hybrid scaffolds and bone marrow-derived mesenchymal stem cells in a rabbit model. Tissue Eng. 2006;12: 1539-1551.
[13] Yang Q,Peng J,Guo Q,et al.A cartilage ECM-derived 3-D porous acellular matrix scaffold for in vivo cartilage tissue engineering with PKH26-labeled chondrogenic bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Biomaterials.2008;29:2378-2387.
[14] Hong Y,Gao C,Xie Y,et al.Collagen-coated polylactide microspheres as chondrocyte microcarriers. Biomaterials.2005;26:6305-6313.
[15] Bouwmeester PS,Kuijer R,Homminga GN,et al.A retrospective analysis of two independent prospective cartilagerepair studies: autogenous perichondrial grafting versus subchondraldrilling 10 years post-surgery. J Orthop Res.2002;20(2):267-273.
[16] Harris JD,Siston RA,Pan X,et al. Flanigan, Autologous chondrocyte implantation: a systematic review.J Bone Joint Surg Am.2010;92(12):2220-2233.
[17] Chung HJ,Go DH,Bae JW,et al.Synthesis and characterization of Pluronic grafted chitosan copolymer as a novel injectable biomaterial.Curr Appl Phys. 2005; 5:485-488.
[18] Choi YS,Park S,Suh H.Adipose tissue engineering usingmesenchymal stem cells attached to injectable PLGA spheres.Biomaterials.2005;26:5855-5863.
[19] Matricali GA,Dereymaeker GPE,Luyten FP.Donor site morbidity after articular cartilage repair procedures : a review.Acta Orthop Belg.2010;76:669-674.
[20] Schrobback K, Klein TJ,Crawford R,et al.Effects of oxygen and culture system on in vitro propagation and redifferentiation of osteoarthritic human articular chondrocytes.Cell Tissue Res.2012;347:649-663.
[21] Cummings LJ,Waters SK, Tissue growth in a rotating bioreactor. Part II: ?uid ?ow and nutrient transport problems. Math Med Biol.2007;24:169-208.
[22] Li YY,Cheng HW,Cheung KMet al.Mesenchymal stem cell-collagen microspheres for articular cartilage repair: cell density and differentiation status.Acta Biomater. 2014;10:1919-1929.
[23] Malda J,van Blitterswijk CA,Grojec M,et al.Expansion of bovine chondrocytes on microcarriers enhances redifferentiation.Tissue Eng. 2003;9:939-948.
[24] Schrobback K,Klein TJ,Schuetz M,et el.Adult human articular chon-drocytes in a microcarrier-based culture system: expansion and redifferentiation.J Orthop Res 2011;29:539-546.
[25] Mathieu M,Vigier S,Labour MN,et al.Induction of mesenchymal stem cell differentiation and cartilage formation by cross-linker-free collagen microspheres. Eur Cell Mater.2014;28:82-96.
[26] Hong Y,Gao C,Xie Y,et al.Collagen-coated polylactide microspheres as chondrocyte microcarriers. Biomaterials.2005;26:6305-6313.

引言

关节软骨因缺乏血管、淋巴和神经支配，一旦损伤，难以自身修复^[1]。传统的治疗方法如微骨折技术、骨膜修复、马赛克移植等均未获得令人满意的临床治疗效果^[2-3]。软骨组织工程的兴起为这一常见损伤的治疗提供了新思路。支架选择是组织工程的一大要素。可注射性支架因其具有良好的生物相容性、操作简便、微创等优点，成为研究的热点^[4-5]。藻酸盐存在于自然界，来源广泛，生物相容性好，而且可根据软骨缺损的大小、形状塑造出相应的凝胶填充支架，被视为良好的可注射支架材料，但藻酸钠类水凝胶缺乏良好的力学性能。微载体是一类直径250 μm左右，能为贴壁细胞提供适宜生长表面的微粒^[6-8]。目前，微载体数量颇多，包括聚苯乙烯微载体、液膜微载体、中空多孔微载体、大孔明胶微载体及磁性微载体等，各种微载体培养细胞具有独特的共同优点：具有较大的比表面积；综合了悬浮培养和贴壁培养的优点；细胞所处环境均一，扩增容易；置于生物反应器中，环境条件(温度、pH、CO₂等)容易测量和监测；培养操作可系统化、自动化，降低了污染发生的机会。经过近40年的发展，该技术已趋成熟^[9]。Cytodext-3微载体是一种被广泛使用的微载体，其表面被覆一层变性胶原，具有良好的细胞相容性。大量研究显示，Cytodext-3微载体不仅能够在短时间内扩增软骨细胞，并能很好地维持软骨细胞在体外培养过程中的软骨表型，因此其被视为扩增软骨细胞的良好载体。同时负载有细胞的Cytodext-微载体也可注射到损伤处，但由于其具有流动性和不易塑形，限制了其应用^[10-11]。藻酸钠水凝胶和微载体均可作为可注射性支架材料，实验将两种材料结合，制备了新型可注射性微载体/水凝胶复合支架，这种复合具有协同作用，水凝胶包裹微载体，可防止微载体在体内游走，同时微载体的加入也明显改善了水凝胶的力学性能。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计分组对照观察实验。

1.2 时间及地点实验于2014年6月至2015年9月在解放军总医院全军骨科研究所完成。

1.3 材料

实验动物：1月龄健康新西兰大白兔，雌雄不拘，由解放军总医院实验动物中心提供，实验动物许可证号：SCXK-(军)2013-0004。

1.4 实验方法

兔软骨细胞的原代培养：无菌条件下取1月龄新西兰大白兔膝关节软骨，PBS洗3遍后，用眼科剪将其剪成大小约为1 cm×1 cm×1 cm的软骨微粒，加入0.15%Ⅱ型胶原酶，37 ℃下磁力搅拌消化2 h。加入含体积分数10%胎牛血清的DMEM培养液终止消化，1 500 r/min离心5 min，弃去上清液，加入10%DMED培养液吹打混匀，接种至培养瓶后，置于37 ℃、体积分数为5%CO₂细胞培养箱中。培养3 d后首次换液，以后每二三天更换培养液。待细胞长满单层，使用0.25%胰酶进行消化传代培养^[12-13]。取P2代细胞，于4 cm×4 cm玻片上进行爬片培养，待单层细胞长满玻片后，行甲苯胺蓝染色与Ⅱ型胶原免疫组织化学染色，染色结果阳性鉴定此细胞类型为软骨细胞。

可注射性Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合支架的构建：首先将Cytodex-3微载体进行预处理，取干燥的Cytodex-3微载体1 g，室温下于100 mL PBS(无Ca²⁺和Mg²⁺)中浸泡膨胀4 h。弃去上清液，用PBS反复洗涤5 min，弃去PBS，冲悬于50 mL新配制的PBS中，高温高压(115 ℃，103 kPa)15 min 后，置于4 ℃下备用。将1 mL 2.4%藻酸钠溶液置于培养皿中，加入上述经过预处理的微载体并混匀，向混合液中添加 102 mmol/L CaCl₂溶液致凝，形成Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合支架。以单纯的水凝胶支架作为实验对照，构建方法如下：将1 mL 2.4%藻酸钠溶液置于培养皿中，混匀后添加102 mmol/L CaCl₂溶液致凝，形成单纯的藻酸钠水凝胶支架。

软骨细胞接种至支架：将经过预处理的Cytodext-3微载体与2×10⁶ P2代兔软骨细胞置于旋转式生物反应器中共培养，为利于细胞帖附到微载体上，生物反应器的转速设置为20 r/min，每转1 min，间歇30 min。24 h后，转速设置为50 r/min，持续转动。生物反应器置于37 ℃、体积分数5%CO₂条件下。培养基每二三天更换1次。软骨细胞帖附至微载体表面并大量增殖。既获得负载有软骨细胞的微载体，将其与2.4%藻酸钠溶液混合，加入102 mmol/L CaCl₂溶液致凝，转移至6孔板内，添加培养基进行培养，作为实验组。将2×10⁶P2代兔软骨细胞加入1 mL 2.4%藻酸钠溶液中，混匀后添加 102 mmol/L CaCl₂溶液致凝，再转移至6孔板内，添加培养基进行培养，作为对照组。

1.5 主要观察指标

力学强度测定：测定复合支架和单纯支架的力学强度，将样本固定于BOSS力学机的载物台上，采用五步连续位移法测定样本的杨氏弹性模量^[14-16]。

死活染色：软骨细胞接种至支架1，3，7，14 d后进行死活染色，观察支架内软骨细胞的活性和数量。将标本置于5 mg/L FDA荧光染液中浸染5 min，PBS洗3遍后置于5 μmg/L PI荧光染液中浸染5 min，PBS漂洗后置于荧光显微镜下观察^[17]。活细胞显示为绿色荧光，死细胞显示为红色荧光。

细胞DNA含量测定：软骨细胞接种至支架1，3，7，14，21 d后，两组各个时间点分别取3个样本，向样本中加入4倍体积藻酸钙螯合剂(30 mmol/L 乙二胺四乙酸，55 mmol/L柠檬酸钠，0.15 mmol/L CaCl₂)30 min，悬液离心后，沉淀置于60 ℃环境下用木瓜蛋白酶消化过夜，使用DNA定量试剂盒检测样本DNA含量^[18]。

细胞糖胺聚糖含量测定：软骨细胞接种至支架1，3，7，14，21 d后，两组各个时间点分别取3个样本，经过上述的藻酸钙螯合剂、木瓜蛋白酶消化处理后，使用 1，9-二甲基亚甲兰法测定样本的糖胺聚糖含量^[19]。

1.6 统计学分析采用SPSS 13.0统计软件进行数据分析。计量资料以x(_)±s表示。组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用SNK检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

组织工程技术是一种新兴的治疗方法，为软骨损伤治疗带来了希望，其理念为在体外通过支架复合细胞，先构建出具有功能的组织，然后将相应的组织工程组织移植到组织损伤缺损处，以期达到组织再生修复的目的。临床大宗病例报道，在关节软骨缺损修复方面尤其是大于4 cm²的缺损，组织工程软骨修复效果显著优于传统的微骨折技术^[20-22]。

支架、种子细胞、生长因子是组织工程的3大要素，而支架的选择是软骨组织工程面临的一个重要问题之一。支架可以直接注射至体内缺损处，具有操作简单、微创等优点，成为研究的热点^[3]。理想的可注射性支架应该具有良好的流动性及良好的生物相容性，适合种子细胞生长，并且具有一定力学强度。藻酸钠水凝胶是一种天然的生物材料，来源广泛，具有良好的生物相容性，降解产物无细胞毒性，可塑性好，是一种理想的注射性材料。但由于其力学性能欠佳，不能为组织工程软骨提供足够的应力支撑，限制了其广泛应用^[23]。微载体可负载细胞、生长因子等，而且具有流动性，也可用作可注射性支架材料，但单纯微载体注射至缺损处面临着可塑性差等问题^[24]。实验将藻酸钠水凝胶与商业化Cytodext-3微载体复合，构建了新型可注射性微载体/水凝胶复合支架。微载体与藻酸钠水凝胶的复合具有协同作用，藻酸钠水凝胶包裹微载体，使微载体具有可塑性性，微载体的加入显著提高了藻酸钠水凝胶的力学强度。

随后作者将软骨细胞接种至支架内，并对软骨细胞的活性及生物学性能进行了检测。死活染色结果显示，培养第1天，两组支架内均可看到大量死细胞，这为水凝胶成型过程对细胞活性造成影响所致。随着培养时间的延长，可观察到软骨细胞逐渐恢复增殖活性，而且软骨细胞在微载体/水凝胶复合支架中具有更高的活性。DNA、糖胺聚糖含量检测结果显示，实验组在各个时间点均明显高于对照组。这说明复合支架的生长条件更有利于软骨细胞生长、增殖，分泌细胞外基质成分。

种子细胞是软骨组织工程的另一个要素，软骨细胞被认为是一种理想的种子细胞，但其平面培养扩增面临着去分化、丢失软骨表型、最终减弱或失去分泌细胞外基质的能力等问题^[25]。微载体培养技术用于培养软骨细胞，可在短时间内大量扩增细胞并维持其表型^[26]。旋转式生物反应器能够提供一个三维、动态的培养环境，并可提高细胞的气、液、营养物质交换效率，更有利于细胞生长^[14]。实验在构建可注射性复合支架时，首先将软骨细胞与Cytodext-3微载体置于生物反应中培养，获得负载软骨细胞的微载体，再与藻酸钠水凝胶复合。这种种子细胞的种植方式可提供更优质的种子细胞，更利于组织工程软骨的构型。

综上所述，Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合体具有如下优点：藻酸钠水凝胶赋予了复合体良好的可塑性性和可注射性；微载体的加入明显改善了复合体的力学性能；软骨细胞在复合体中能保持更高的活性，进而合成更多的糖胺聚糖成分。因此，Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合体可作为一种良好的可注射性支架，应用于软骨组织工程。下一步实验将研究用这种支架修复实验动物软骨缺损的效果。

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[1]	赵德路, 铁朝荣, 杨偲偲, 孙珍, 王新, 朱怀安, 尹苗. 甲基丙烯酸钠修饰光交联海藻酸盐水凝胶支架的制备和表征[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(22): 3445-3451.
[2]	邱皓, 陈诗谋, 翁政, 朱云, 刘盾, 陈渝. 富血小板血浆干预膝关节骨性关节炎模型兔关节软骨和滑膜的改变[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(14): 2205-2210.
[3]	刁兆峰，李晓亮，艾力麦尔旦•艾尼瓦尔，林成，周梅，潘晓玲，李鹏. 上颌窦提升中羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖/甲基纤维素组织工程骨的成骨效应[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(22): 3456-3462.
[4]	孙恒，马世泽，蒋海越，刘霞，滕利. 耳郭软骨细胞微载体的体外三维动态培养[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(21): 3336-3341.
[5]	李宁宁，徐铭恩，索海瑞，王玲. 同轴打印双交联海藻酸钠/丝素蛋白血管网络支架[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(18): 2865-2871.
[6]	赵德路，铁朝荣，王新，朱怀安，杨偲偲，李晓保，尹苗. 复合锶离子光交联海藻酸盐水凝胶支架的机械和生物学性能[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(18): 2880-2887.
[7]	秦丽颖，张瑞，任晓琳，韩雨，陈浩斐，周平. 三维培养人多能干细胞的研究与进展[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(17): 2753-2761.
[8]	韩晓静，杨红，孙笑宇，王辉，王庆峰. 海藻酸钠/层状双氢氧化物-五氟尿嘧啶载药体系的制备、释放及抗肿瘤特性分析[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(26): 4168-4173.
[9]	李文超，许瑞江，黄靖香，李浩宇，蔡刚，陈辉. 骺板细胞外基质源性仿生支架的制备及性能评估[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(22): 3456-3460.
[10]	王江，王庆峰，蒋亦昕，陈娜，褚征. 海藻酸钠/鬼臼毒素凝胶载药体系制备、释放及对结肠癌的抑制效果[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(22): 3498-3505.
[11]	刘广涛，高峰，徐军，郑伟卓，林效宗，周长林，郭亚山，田军. 可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架与骨髓间充质干细胞、骨形态发生蛋白2修复骨缺损的体外实验[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(2): 228-233.
[12]	李晓玉，李光大，赵三团，李永凯，赵朋超，彭欢. 载丹皮酚透钙磷石骨水泥的制备与表征[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(10): 1499-1505.
[13]	张柏青，张仲文，孙磊，江健，吴瑕. Ⅱ型胶原修饰脱细胞真皮基质胶原膜修复关节软骨缺损[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(6): 871-876.
[14]	尤奇，刘毅，段小军，杨柳，李豫皖，朱喜忠. 同种异体幼年软骨微粒移植修复关节软骨缺损：问题及前景[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(34): 5565-5570.
[15]	赵峰，何薇，刘少俊，王辉，吕亚军，康凯，张国平. 负载软骨细胞的透明质酸可注射材料修复软骨缺损[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(30): 4787-4792.