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Role of the Calcified Cartilage Layer of an Integrated Trilayered Silk Fibroin Scaffold Used to Regenerate Osteochondral Defects in Rabbit Knees
ACS Biomaterials Science & Engineering ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-01-10 , DOI: 10.1021/acsbiomaterials.9b01661 Yanhong Zhao 1 , Xiaoming Ding 2, 3 , Yunsheng Dong 4 , Xun Sun 2 , Lianyong Wang 4 , Xinlong Ma 2 , Meifeng Zhu 4 , Baoshan Xu 2 , Qiang Yang 2
ACS Biomaterials Science & Engineering ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-01-10 , DOI: 10.1021/acsbiomaterials.9b01661 Yanhong Zhao 1 , Xiaoming Ding 2, 3 , Yunsheng Dong 4 , Xun Sun 2 , Lianyong Wang 4 , Xinlong Ma 2 , Meifeng Zhu 4 , Baoshan Xu 2 , Qiang Yang 2
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The repair of osteochondral defects remains challenging, given the complexity of native osteochondral tissue and the limited self-repair capacity of cartilage. Osteochondral tissue engineering is a promising strategy. Here, we fabricated a biomimetic osteochondral scaffold using silk fibroin and hydroxyapatite, including a calcified cartilage layer (CCL). We studied the role played by the CCL in terms of cell viability in vivo. We established osteochondral defects in rabbit knees to investigate the effects of CCL-containing scaffolds with or without adipose tissue-derived stem cells (ADSCs). We evaluated osteochondral tissue regeneration by calculating gross observational scores, via histological and immunohistochemical assessments, by performing quantitative biochemical and biomechanical analyses of new osteochondral tissue, and via microcomputed tomography of new bone at 4, 8, and 12 weeks after surgery. In terms of surface roughness and integrity, the CCL + ADSCs group was better than the CCL and the non-CCL + ADSCs groups at all time points tested; the glycosaminoglycan and collagen type II levels of the CCL + ADSCs group were highest, reflecting the important role played by the CCL in cartilage tissue repair. Subchondral bone smoothness was better in the CCL + ADSCs group than in the non-CCL + ADSCs and CCL groups. The CCL promoted smooth subchondral bone regeneration but did not obviously affect bone strength or quality. In conclusion, a biomimetic osteochondral scaffold with a CCL, combined with autologous ADSCs, satisfactorily regenerated a rabbit osteochondral defect. The CCL enhances cartilage and subchondral bone regeneration.
中文翻译：
钙化软骨层的整合三层丝素蛋白支架在兔膝骨软骨缺损再生中的作用。
鉴于天然骨软骨组织的复杂性和有限的软骨自我修复能力，骨软骨缺损的修复仍然具有挑战性。骨软骨组织工程是一种有前途的策略。在这里，我们使用丝素蛋白和羟基磷灰石（包括钙化软骨层（CCL））制造了仿生的软骨支架。我们研究了CCL在体内细胞活力方面的作用。我们建立了兔膝骨软骨缺损，以研究含或不含脂肪组织干细胞（ADSCs）的含CCL支架的作用。我们通过计算总体观察评分，组织学和免疫组织化学评估，对新的软骨组织进行定量生化和生物力学分析来评估软骨组织的再生，以及在手术后第4、8和12周通过新计算机的微型计算机断层扫描。在表面粗糙度和完整性方面，在所有测试时间点上，CCL + ADSCs组均优于CCL和非CCL + ADSCs组。CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。和手术后12周。在表面粗糙度和完整性方面，在所有测试时间点上，CCL + ADSCs组均优于CCL和非CCL + ADSCs组。CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但没有明显影响骨强度或质量。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。和手术后12周。在表面粗糙度和完整性方面，在所有测试时间点上，CCL + ADSCs组均优于CCL和非CCL + ADSCs组。CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。在所有测试时间点上，CCL + ADSCs组均优于CCL和非CCL + ADSCs组；CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。在所有测试时间点上，CCL + ADSCs组均优于CCL和非CCL + ADSCs组；CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC相结合，可令人满意地再生兔的骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。
更新日期：2020-01-10
中文翻译：
钙化软骨层的整合三层丝素蛋白支架在兔膝骨软骨缺损再生中的作用。
鉴于天然骨软骨组织的复杂性和有限的软骨自我修复能力，骨软骨缺损的修复仍然具有挑战性。骨软骨组织工程是一种有前途的策略。在这里，我们使用丝素蛋白和羟基磷灰石（包括钙化软骨层（CCL））制造了仿生的软骨支架。我们研究了CCL在体内细胞活力方面的作用。我们建立了兔膝骨软骨缺损，以研究含或不含脂肪组织干细胞（ADSCs）的含CCL支架的作用。我们通过计算总体观察评分，组织学和免疫组织化学评估，对新的软骨组织进行定量生化和生物力学分析来评估软骨组织的再生，以及在手术后第4、8和12周通过新计算机的微型计算机断层扫描。在表面粗糙度和完整性方面，在所有测试时间点上，CCL + ADSCs组均优于CCL和非CCL + ADSCs组。CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。和手术后12周。在表面粗糙度和完整性方面，在所有测试时间点上，CCL + ADSCs组均优于CCL和非CCL + ADSCs组。CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但没有明显影响骨强度或质量。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。和手术后12周。在表面粗糙度和完整性方面，在所有测试时间点上，CCL + ADSCs组均优于CCL和非CCL + ADSCs组。CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。在所有测试时间点上，CCL + ADSCs组均优于CCL和非CCL + ADSCs组；CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。在所有测试时间点上，CCL + ADSCs组均优于CCL和非CCL + ADSCs组；CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC相结合，可令人满意地再生兔的骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。CCL + ADSCs组的糖胺聚糖和II型胶原水平最高，反映了CCL在软骨组织修复中所起的重要作用。CCL + ADSCs组的软骨下骨光滑度要好于非CCL + ADSCs和CCL组。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。CCL促进了软骨下骨的平滑再生，但对骨强度或质量没有明显影响。总之，具有CCL的仿生骨软骨支架与自体ADSC结合可令人满意地再生兔的软骨软骨缺损。CCL增强软骨和软骨下骨的再生。
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