BE1028040A1 - Matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells and methods of construction therefor - Google Patents

Matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells and methods of construction therefor Download PDF

Info

Publication number
BE1028040A1
BE1028040A1 BE20215010A BE202105010A BE1028040A1 BE 1028040 A1 BE1028040 A1 BE 1028040A1 BE 20215010 A BE20215010 A BE 20215010A BE 202105010 A BE202105010 A BE 202105010A BE 1028040 A1 BE1028040 A1 BE 1028040A1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
bone
matrix
stem cells
mesenchymal stem
tissue engineering
Prior art date
Application number
BE20215010A
Other languages
German (de)
Other versions
BE1028040B1 (en
Inventor
Jianmei Li
Mengmeng Liang
Rui Dong
wanyuan Liang
Jianzhong Xu
Fei Luo
Shiwu Dong
ce Dou
Yueqi Chen
Original Assignee
Univ Army Medical
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Army Medical filed Critical Univ Army Medical
Publication of BE1028040A1 publication Critical patent/BE1028040A1/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1028040B1 publication Critical patent/BE1028040B1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3886Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells comprising two or more cell types
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3604Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
    • A61L27/3608Bone, e.g. demineralised bone matrix [DBM], bone powder
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3641Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the site of application in the body
    • A61L27/3645Connective tissue
    • A61L27/365Bones
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3804Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by specific cells or progenitors thereof, e.g. fibroblasts, connective tissue cells, kidney cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3804Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by specific cells or progenitors thereof, e.g. fibroblasts, connective tissue cells, kidney cells
    • A61L27/3821Bone-forming cells, e.g. osteoblasts, osteocytes, osteoprogenitor cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3804Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by specific cells or progenitors thereof, e.g. fibroblasts, connective tissue cells, kidney cells
    • A61L27/3834Cells able to produce different cell types, e.g. hematopoietic stem cells, mesenchymal stem cells, marrow stromal cells, embryonic stem cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3839Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by the site of application in the body
    • A61L27/3843Connective tissue
    • A61L27/3847Bones
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3895Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells using specific culture conditions, e.g. stimulating differentiation of stem cells, pulsatile flow conditions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56Porous materials, e.g. foams or sponges
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/412Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/40Preparation and treatment of biological tissue for implantation, e.g. decellularisation, cross-linking

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen und ein Konstruktionsverfahren dafür, wobei die mesenchymalen Stammzellen und die Osteoklastenvorläufer mit einem Verhältnis von 10:1 an einem porösen Knochengerüstmaterial implantiert werden, um einen Gewebe-Engineering-Komplex zu konstruieren, dann wird ein osteogenes Induktionskulturmedium in vitro hinzugefügt, weiteres Kultivieren für 12-14 Tage, Einfrieren für 48-72 Stunden bei -70°C bis -80°C, Gefriertrocknen für 24-30 Stunden, um einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochen zu erhalten. Die In-vivo-Forschungsergebnisse zeigen, dass die vorliegende Erfindung die Bildung neuer Knochen fördern und die Knochendefekt erfolgreich reparieren kann.The present invention discloses a matrix-dependent tissue engineering bone having osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells and a construction method therefor, wherein the mesenchymal stem cells and the osteoclast precursors are implanted at a ratio of 10: 1 on a porous skeleton material to produce a tissue engineering Construct a complex, then an osteogenic induction culture medium is added in vitro, further cultivation for 12-14 days, freezing for 48-72 hours at -70 ° C to -80 ° C, freeze-drying for 24-30 hours to obtain a matrix-dependent tissue Get engineering bones. The in vivo research shows that the present invention can promote new bone formation and successfully repair the bone defects.

Description

Matrixabhängiger Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen und Konstruktionsverfahren dafürMatrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells and methods of construction therefor

TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet vom Gewebe- Engineering und einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen und ein Konstruktionsverfahren dafür.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technical field of tissue engineering and a matrix-dependent tissue engineering bone having osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells and a construction method therefor.

STAND DER TECHNIK Die Behandlung großer Knochendefekte ist immer eines der schwierigen Probleme in der klinischen Behandlung. Der autogene Knochen ist der "Goldstandard" für die Knochentransplantation, was allerdings zu einem invasiven Reparaturmodus gehört und den enormen klinischen Bedarf an Knochenreparaturmaterialien nicht decken kann. Nachher wird eine Vielzahl von Knochenersatzmaterialien entwickelt, wie z. B. xenogener Knochen, allogener entkalkter Knochen und künstlicher Knochenersatz usw. Das Vorhandensein von xenogenem Knochen weist jedoch die Mängel auf, dass eine geringe Überlebensrate der Knochentransplantation besteht und er anfällig für eine Abstoßung des Immunsystems und eine Krankheitsausbreitung ist, was die klinischen Bedürfnisse schwer decken kann. Der größte Mangel allogener entkalkter Knochen liegt darin, dass die Krankheitsausbreitung leicht auftritt, ein großer Knochen nach der Transplantation schwer beim Empfänger zu bilden ist und Frakturen und Infektionen leicht auftreten können, und dabei bestehen auch Probleme wie Quellen. Die Entwicklung vom Gewebe-Engineering seit den letzten 20 Jahren eröffnet einen neuen Weg für die Reparatur und Behandlung von Knochendefekten.BACKGROUND ART The treatment of large bone defects has always been one of the difficult problems in clinical treatment. Autogenous bone is the "gold standard" for bone transplantation, but this is part of an invasive repair mode and cannot meet the enormous clinical need for bone repair materials. Subsequently, a variety of bone substitute materials will be developed such. Xenogeneic bone, allogeneic decalcified bone, and artificial bone substitute, etc. However, the presence of xenogeneic bone has deficiencies in that it has poor bone graft survival and is prone to immune rejection and the spread of disease, which are difficult to meet clinical needs can. The greatest shortcoming of allogeneic decalcified bones is that disease spread is easy, large bone is difficult to form in the recipient after transplant, and fractures and infections are easy to occur, and there are also problems such as swelling. The development of tissue engineering over the past 20 years has opened up a new avenue for the repair and treatment of bone defects.

Der individualisierte Gewebe-Engineering-Knochen kann eine große Menge an hochaktiven Knochenreparaturmaterialien für Kinder und junge Patienten bereitstellen und hat gute klinische Ergebnisse erzielt und gute Knochenreparaturmaterialien für Patienten mit autogenem Knochenmangel bereitgestellt. Der Vorteil liegt darin, dass nur 10 mL Knochenmark des Patienten entnommen werden sollen, eine große Menge an Keimzellen in vitro wird vermehrt und dann am Gerüstmaterial inokuliert, um den Gewebe-Engineering- Knochen zu konstruieren. Nach der ausgereiften Kultivierung kann eine große Menge an hochaktiven Knochenreparaturmaterialien erhalten werden. Das Verfahren eignet sich für Kinder und Patienten mit starker Vermehrungsfähigkeit von Stammzellen im autogenen Knochenmark, und seine Verwendung auf ältere Menschen, insbesondere auf Patienten mit Grunderkrankungen, ist eingeschränkt. Zu den Einschränkungen gehören: 1) lange Konstruktionszeit, eine In-vitro- Amplifikation und -kultivierung von fast 3 Wochen ist erfordert; 2) hohe technische Anforderungen, die spezialisierten Operationssäle mit 100 Ebenen und qualifizierte Fachkräfte sind erfordert; 3) hohe klinische Kosten, jeder Fall erfordert durchschnittlich hohe Kultivierungskosten. Der Kern der osteogenen Aktivität von diesem herkömmlichen Gewebe-Engineering-Knochen liegt in den Keimzellen, dabei bestehen allerdings Probleme bei der Lagerung und dem Transport des Gewebe-Engineering-Knochens und der Aufrechterhaltung der Keimzellaktivität. Darüber hinaus bestehen viele technische Verbindungen, und eine Qualitätskontrolle ist schwierig zu erreichen. Es wird nur in einzelnen Krankenhäusern und einzelnen Gruppen eingesetzt. Die groß angelegte klinische Anwendung und die Realisierung der Industrialisierung werden beschränkt.The individualized tissue engineering bone can provide a large amount of highly active bone repair materials for children and young patients, and has achieved good clinical results and provided good bone repair materials for patients with autogenous bone deficiency. The advantage is that only 10 mL of the patient's bone marrow should be removed, a large number of germ cells are multiplied in vitro and then inoculated on the scaffold material in order to construct the tissue engineering bone. After cultivation to maturity, a large amount of highly active bone repair materials can be obtained. The method is suitable for children and patients with a strong ability to multiply stem cells in autogenous bone marrow, and its use in the elderly, in particular in patients with underlying diseases, is restricted. Limitations include: 1) long construction time, requiring nearly 3 weeks of in vitro amplification and cultivation; 2) high technical requirements, which requires specialized operating rooms with 100 levels and qualified professionals; 3) high clinical cost, each case requires high cultivation costs on average. The core of the osteogenic activity of this conventional tissue engineering bone resides in the germ cells, but there are problems with storing and transporting the tissue engineering bone and maintaining germ cell activity. In addition, there are many technical links and quality control is difficult to achieve. It is only used in individual hospitals and individual groups. The large-scale clinical application and the realization of industrialization will be restricted.

Die Verwendung von reichlich vorhandenen Proteinen und Faktoren in der extrazellulären Matrix zur Reparatur von Gewebeschäden ist einer der aktuellen Forschungsschwerpunkte. In einer frühen Stufe wurden ein Knochenmatrixmaterial, das eine große Menge an Proteinen enthält, die von mesenchymalen Stammzellen der Nabelschnur sekretiert werden, sowie ein Herstellungsverfahren (Patent ZL 2013 1 0449152.5) etabliert, und auf dieser Grundlage wurden ein Konstruktionskonzept und -system für einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochen "Matrix Based Tissue Engineering Bone, M-TEB)" entwickelt. Die grundlegende Konstruktionsstrategie lautet wie folgt: die mesenchymalen Stammzellen (mesenchymal stem cells, MSC) werden mit Knochengerüstmaterialien verbunden, Kultivieren für insgesamt 14 Tage, Einfrieren des Zell-Gerüst-Komplexes für 48 Stunden bei - 80°C und Gefriertrocknen für 24 Stunden, um MSC zu ECM-TEB der Keimzellen zu bilden. Bei dieser Konstruktionstechnologie bleiben die Zytokine undThe use of abundant proteins and factors in the extracellular matrix to repair tissue damage is a current focus of research. At an early stage, a bone matrix material containing a large amount of proteins secreted by mesenchymal stem cells of the umbilical cord and a manufacturing process (patent ZL 2013 1 0449152.5) were established, and on this basis a design concept and system for a matrix-dependent one were established Tissue engineering bone "Matrix Based Tissue Engineering Bone, M-TEB)" developed. The basic construction strategy is as follows: the mesenchymal stem cells (MSC) are connected to bone framework materials, cultivation for a total of 14 days, freezing of the cell-framework complex for 48 hours at -80 ° C and freeze-drying for 24 hours MSC to form ECM-TEB of the germ cells. With this construction technology, the cytokines and remain

Matrixproteine, die die Zellen autokrin auf das Gerüstmaterial einwickeln, erhalten, obwohl die Zellaktivität entfernt wird. Nach der Transplantation in vivo sind die in die Matrix eingewickelten Zytokine unter Wirkung von Enzymen langsam an der Verletzungsstelle freigesetzt und nehmen an der Knochenregeneration und -rekonstruktion teil. Aufgrund dessen erfüllt das vom dezellularisierten M-TEB geladene und freigesetzte biologisch aktive Protein jeweils die Anforderungen der physiologischen Umgebung.Matrix proteins, which wrap the cells in an autocrine manner on the scaffold material, are retained even though the cell activity is removed. After in vivo transplantation, the cytokines wrapped in the matrix are slowly released at the injury site under the action of enzymes and take part in bone regeneration and reconstruction. Because of this, the biologically active protein charged and released by the decellularized M-TEB fulfills the requirements of the physiological environment.

Die Etablierung von Homòöostase und Knochenrekonstruktion in der Knochenmikroumgebung erfordert mehrere Zellinteraktionen, um physiologische und pathologische Funktionen auszuführen. Analog dazu wird das dynamische Gleichgewicht der Knochenrekonstruktion durch die Zusammenarbeit verschiedener Zellen im Knochengewebe erreicht. Wenn daher verschiedene Zelltypen bei der Konstruktion von ECM-TEB mitkultiviert werden können, wird die Mikroumgebung der Knochenbildung in vivo realistischer simuliert. Die beiden endgültigen funktionellen Zellen, die zur Aufrechterhaltung der Knochenhomòöostase erforderlich sind, sind Osteoblasten und Osteoklasten. Dabei stammen die Osteoblasten (Osteoblast, OB) aus MSCs und sind hauptsächlich für die Synthese der Knochenmatrix und die Ablagerung von Calciumsalzen verantwortlich. Die Osteoklasten (Osteoklasten, OC) sind dadurch gebildet, dass sich die Monozyten/Makrophagen-Zelllinie in hämatopoetischen Stammzellen spalten, und vervollständigen die Knochenabsorption und den Knochenabbau durch lokale Säuresekretion und die Freisetzung von den die Knochenmatrix abbauenden Enzymen. Die beiden Zelltypen arbeiten durch genaue Regulierung eng zusammen, um die Rekonstruktion des Knochengewebes abzuschlieBen und die Knochenhomôostase aufrechtzuerhalten. Die Studien haben gezeigt, dass PDGF-BB, das von Osteoklastenvorläufern (Präosteoklasten, POC) sekretiert wird, die gegenseitige Kopplung von Knochenbildung und Vaskularisation fördern kann, was darauf hindeutet, dass osteoklastenbezogene Zellen eine Schlüsselrolle bei der Knochenreparatur und ihrer Vaskularisation spielen. Dies liefert eine theoretische Grundlage für die Einführung von Osteoklastenvorläufern als "zusammengesetzte" Keimzellen bei der vorliegenden Erfindung, während MSCSs als Keimzellen für die osteogene Differenzierung verwendet werden.The establishment of homeostasis and bone reconstruction in the bone microenvironment requires multiple cell interactions to perform physiological and pathological functions. Similarly, the dynamic balance of bone reconstruction is achieved through the cooperation of different cells in the bone tissue. Therefore, if different cell types can be co-cultivated in the construction of ECM-TEB, the microenvironment of bone formation in vivo will be simulated more realistically. The two ultimate functional cells required to maintain bone homeostasis are osteoblasts and osteoclasts. The osteoblasts (osteoblast, OB) come from MSCs and are mainly responsible for the synthesis of the bone matrix and the deposition of calcium salts. The osteoclasts (osteoclasts, OC) are formed by the cleavage of the monocyte / macrophage cell line in hematopoietic stem cells and complete the bone absorption and breakdown through local acid secretion and the release of the enzymes that break down the bone matrix. The two cell types work closely together through precise regulation to complete bone tissue reconstruction and maintain bone homoostasis. The studies have shown that PDGF-BB, secreted by osteoclast precursors (pre-osteoclasts, POCs) can promote the coupling of bone formation and vascularization, suggesting that osteoclast-related cells play a key role in bone repair and vascularization. This provides a theoretical basis for the introduction of osteoclast precursors as "composite" germ cells in the present invention, while MSCSs are used as germ cells for osteogenic differentiation.

Derzeit gibt es keinen Bericht über Osteoklastenvorläufer als eine der Keimzellen zur Konstruktion von matrixabhängigem Gewebe-Engineering- Knochens und zur Behandlung von Knochendefekten.There is currently no report of osteoclast precursors as one of the germ cells for the construction of matrix-dependent tissue engineering bone and for the treatment of bone defects.

INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG In Anbetracht dessen liegt das Ziel der vorliegenden Erfindung darin, bei gegenwärtiger Verwendung eines großen Gewebe-Engineering-Knochens zur Reparatur großer Knochendefekte eine neuartige Gewebe-Engineering- Knochenkonstruktion zu etablieren, um das Engpassproblem mit der Abhängigkeit von autogen Zellen und lebenden Zellen bei der Verwendung des herkömmlichen Gewebe-Engineering-Knochens und das Problem, dass es unter Verwendung von MSC als einzelne Quelle von Keimzellen schwierig ist, eine realistischere osteogene Mikroumgebung in vivo zu erreichen, zu lösen. Die vorliegende Erfindung stellt einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen und ein Konstruktionsverfahren dafür zur Verfügung. Die vorliegende Erfindung verwendet die folgende technische Lösung:SUMMARY OF THE PRESENT INVENTION In view of the foregoing, the object of the present invention is to establish a novel tissue engineering bone construction with current use of a large tissue engineering bone for repairing large bone defects in order to overcome the bottleneck problem with the dependence on autogenous cells and living Cells using conventional tissue engineering bone and the problem that it is difficult to achieve a more realistic osteogenic microenvironment in vivo using MSC as a single source of germ cells. The present invention provides a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells and a method of construction therefor. The present invention employs the following technical solution:

1. ein Konstruktionsverfahren für einen matrixabhängigen Gewebe- Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen, wobei die mesenchymalen Stammzellen und die Osteoklastenvorläufer mit einem Verhältnis von 10:1 an einem porösen Knochengerüstmaterial implantiert werden, um einen Gewebe-Engineering- Komplex zu konstruieren, dann wird ein osteogenes Induktionskulturmedium in vitro hinzugefügt, weiteres Kultivieren für 12-14 Tage, Einfrieren für 48-72 Stunden bei -70°C bis -80°C, Gefriertrocknen für 24-30 Stunden, um einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochen zu erhalten.1. A construction method for a matrix-dependent tissue engineering bone having osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells, wherein the mesenchymal stem cells and the osteoclast precursors are implanted at a ratio of 10: 1 on a porous skeleton material to construct a tissue engineering complex , then an osteogenic induction culture medium is added in vitro, further culturing for 12-14 days, freezing for 48-72 hours at -70 ° C to -80 ° C, freeze-drying for 24-30 hours to obtain a matrix-dependent tissue engineering bone to obtain.

Bevorzugt sind die mesenchymalen Stammzellen mesenchymale Knochenmarkstammzellen, mesenchymale Stammzellen des peripheren Blutes, mesenchymale Stammzellen des Nabelschnurbluts, mesenchymale Fettstammzellen oder mesenchymale Stammzellen der Nabelschnur.The mesenchymal stem cells are preferably mesenchymal bone marrow stem cells, mesenchymal stem cells of the peripheral blood, mesenchymal stem cells of the umbilical cord blood, mesenchymal fat stem cells or mesenchymal stem cells of the umbilical cord.

Bevorzugt sind die mesenchymalen Stammzellen mesenchymale Stammzellen der Nabelschnur.The mesenchymal stem cells are preferably mesenchymal stem cells of the umbilical cord.

Bevorzugt ist das poröse Knochengerüstmaterial eine dezellularisierte Knochenmatrix oder eine entkalkte Knochenmatrix. Bevorzugt ist das poröse Knochengerüstmaterial eine entkalkte Knochenmatrix.The porous bone framework material is preferably a decellularized bone matrix or a decalcified bone matrix. The porous bone framework material is preferably a decalcified bone matrix.

5 Bevorzugt wird ein Gerüstmaterial mit entkalkter Knochenmatrix genommen, Einweichen von diesem für 48 Stunden im DMEM-Kultursubstrat, Einstellen des pH-Werts auf 7,2; Nehmen der zweiten Generation mesenchymaler Stammzellen in der exponentiellen Wachstumsphase, Waschen dieser mit PBS und Inkubieren für eine Stunde unter Verwendung von 0,1 Gew.-% Kollagenenzymlösung vom Typ L anschlieBendes Zugeben von 0,25 Gew.-% Pankreatin und 0,02 Gew.-% EDTA und Verdauen für 3-5 Minuten, Waschen im DMEM-Kultursubstrat, das 10 Gew.-% fötales Kälberserum enthält, und Resuspendieren, und Mischen mit den Osteoklastenvorläufern mit einem Verhältnis von 10:1 und Durchführen einer Resuspension; Beimpfen der Zellen auf das Gerüstmaterial mit entkalkter Knochenmatrix nach der oben genannten Behandlung, so dass die Zellsuspension nur das Gerüstmaterial infiltriert und das Gerüstmaterial nicht überläuft, in 3 Stunden wird unter aseptischen Betriebsbedingungen die Unterseite des Gerüstmaterials mit entkalkter Knochenmatrix zur Oberseite umgedreht, und die Zellsuspension wird mit dem oben geschilderten Verfahren beimpft; das Zellgerüst hat eine reguläre Größe von 0,5 cm x 0,5 cm x 0,3 cm und die Gesamtanzahl der implantierten Zellen beträgt etwa 10°, in 3 Stunden wird das DMEM-Kultursubstrat hinzugefügt, bis die Oberseite des Gerüstmaterials mit entkalkter Knochenmatrix nur knapp eingetaucht ist, anschlieBendes Kultivieren bei 37°C und 5% CO». Durchführen einer Induktionskultivierung zur osteogenen Differenzierung in 24 Stunden in vitro für 12-14 Tage, Einfrieren bei -70°C bis -80°C für 48-72 Stunden, Gefriertrocknen für 24-30 Stunden und Kryokonservierung für 3 Monate, um die Immunogenität signifikant zu reduzieren, auf die Weise wird ein matrixabhängiger Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen gebildet.5 Preferably, a framework material with decalcified bone matrix is taken, this is soaked for 48 hours in the DMEM culture substrate, the pH value is adjusted to 7.2; Take the second generation of mesenchymal stem cells in the exponential growth phase, wash them with PBS and incubate for one hour using 0.1% by weight collagen enzyme solution of type L, then adding 0.25% by weight pancreatin and 0.02% by weight % EDTA and digest for 3-5 minutes, washing in DMEM culture medium containing 10% by weight fetal calf serum and resuspending, and mixing with the osteoclast precursors at a ratio of 10: 1 and performing resuspension; Inoculating the cells onto the framework material with decalcified bone matrix after the above-mentioned treatment, so that the cell suspension only infiltrates the framework material and does not overflow the framework material.In 3 hours, under aseptic operating conditions, the underside of the framework material with decalcified bone matrix is turned upside down, and the cell suspension is inoculated using the procedure outlined above; the cell framework has a regular size of 0.5 cm x 0.5 cm x 0.3 cm and the total number of implanted cells is about 10 °, the DMEM culture substrate is added in 3 hours until the top of the framework material with decalcified bone matrix is only just immersed, subsequent cultivation at 37 ° C and 5% CO ». Perform induction cultivation for osteogenic differentiation in 24 hours in vitro for 12-14 days, freezing at -70 ° C to -80 ° C for 48-72 hours, freeze-drying for 24-30 hours and cryopreservation for 3 months to make immunogenicity significant to reduce, in this way a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells is formed.

Bevorzugt stammen die Osteoklastenvorläufer aus Knochenmarkmonozyten, die für 24 Stunden durch 100ng/mL RANKL und 50ng/mL M-CSF in Osteoklastenrichtung differenziert werden.The osteoclast precursors are preferably derived from bone marrow monocytes, which are differentiated for 24 hours by 100 ng / mL RANKL and 50 ng / mL M-CSF in the direction of the osteoclast.

2.Mit dem obigen Verfahren wird ein matrixabhängiger Gewebe- Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen konstruiert.2. Using the above method, a matrix-dependent tissue engineering bone is constructed with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells.

Die vorliegende Erfindung hat folgende Vorteile: die vorliegende Erfindung etabliert zum ersten Mal ein Konstruktionsverfahren für einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen, das nicht nur die Konstruktionsverfahren des matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochens erweitert, sondern auch eine realistischere osteogene Mikroumgebung in vivo konstruieren kann. Die Ergebnisse von In-vivo-Studien zeigen, dass der mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung konstruierte matrixabhängige Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen die Knochendefekte in vivo erfolgreich reparieren kann, so dass die vorliegende Erfindung bei der Konstruktion des Gewebe-Engineering-Knochens und der Knochendefektreparatur eine gute Anwendungsperspektive aufweist.The present invention has the following advantages: the present invention establishes for the first time a construction method for a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells, which not only extends the construction method of the matrix-dependent tissue engineering bone but also a more realistic one Construct osteogenic microenvironment in vivo. The results of in vivo studies show that the matrix-dependent tissue engineering bone constructed by the method of the present invention with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells can successfully repair the bone defects in vivo, so that the present invention in the construction of the tissue -Engineering bone and bone defect repair has a good application perspective.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG Im Zusammenhang mit den folgenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert, damit das Ziel, die technische Lösung und die Vorteile der vorliegenden Erfindung klarer werden.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING In connection with the following figures, the present invention is explained in more detail so that the aim, the technical solution and the advantages of the present invention become clearer.

Figur 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Strategie eines Konstruktionsverfahrens für einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen.FIG. 1 shows a schematic diagram of a strategy of a construction method for a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells.

Figur 2 zeigt ein Diagramm des Detektionsergebnisses einer gemischten Lymphozytenkulturreaktion (MLR).FIG. 2 shows a diagram of the detection result of a mixed lymphocyte culture reaction (MLR).

Figur 3 zeigt ein Diagramm der Fluoreszenzdetektionsergebnisse von MHC-I und MHC-II eines matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochens mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen.FIG. 3 shows a diagram of the fluorescence detection results of MHC-I and MHC-II of a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells.

Figur 4 zeigt ein Diagramm der Ergebnisse eines In-vitro- Migrationsexperiments von Endothelzellen durch einen Proteinextrakt aus einem matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen.FIG. 4 shows a diagram of the results of an in vitro migration experiment of endothelial cells through a protein extract from a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells.

Figur 5 zeigt ein Diagramm der Ergebnisse eines MSC-In-vitro- Kratzreparaturexperiments und In-vitro-Osteogen-Differenzierungsexperiments durch einen Proteinextrakt aus einem matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen.FIG. 5 shows a diagram of the results of an MSC in vitro scratch repair experiment and in vitro osteogen differentiation experiment using a protein extract from a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells.

Figur 6 zeigt ein Diagramm der Ergebnisse eines MSC-In-vitro-Osteogen- Differenzierungsexperiments durch einen Proteinextrakt aus einem matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen.FIG. 6 shows a diagram of the results of an MSC in vitro osteogen differentiation experiment using a protein extract from a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells.

Figur 7 zeigt ein Diagramm der Mikro-CT-Untersuchungsergebnisse eines matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochens mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen in 2 Monaten nach dem Pflanzen zur Reparatur von femoralen Defekten an Ratten.FIG. 7 shows a diagram of the micro-CT examination results of a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells in 2 months after planting for the repair of femoral defects in rats.

Figur 8 zeigt ein Diagramm der Ergebnisse der Masson-Färbung eines matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochens mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen in 2 Monaten nach dem Pflanzen zur Reparatur von femoralen Defekten an Ratten.FIG. 8 shows a diagram of the results of the Masson staining of a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells in 2 months after planting for the repair of femoral defects in rats.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG Im Zusammenhang mit Figuren wird die ausführlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Folgenden näher erläutert. In den bevorzugten Ausführungsformen werden die experimentellen Verfahren in spezifischen Bedingungen nicht angegeben, die Experimente werden üblicherweise gemäß herkömmlichen Bedingungen oder gemäß den vom Reagenzienhersteller empfohlenen Bedingungen durchgeführt.DETAILED DESCRIPTION In connection with figures, the detailed embodiments of the present invention are explained in more detail below. In the preferred embodiments, the experimental procedures in specific conditions are not given, the experiments are usually carried out according to conventional conditions or according to the conditions recommended by the reagent manufacturer.

Ausführungsbeispiel 1: Konstruktion eines matrixabhängigen Gewebe- Engineering-Knochens mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als KeimzellenEmbodiment 1: Construction of a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells

1. Kultivieren von Nabelschnur-MSC Nehmen einer gesunden fetalen Nabelschnur, Abschneiden der Arterien und Venen und Zerschneiden; Kultivieren unter Verwendung eines Gewebeblocks, Verdauen der Nabelschnur mit Kollagenase vom Typ I; Waschen des Gewebeblocks mit einer Phosphatpufferlösung, Übertragen des Gewebeblocks in einen Kulturkolben und Zugeben des Kultursubstrats, um eine an der Wand anhaftende Kultivierung durchzuführen; Kultivieren in einem Inkubator mit konstanter Temperatur von 37°C und 5% CO», Wechsel des Substrats alle 3 Tage, nach dem Wechsel des Substrats werden das Zellwachstum und die morphologischen Eigenschaften unter einem Umkehrmikroskop beobachtet, wenn die Zellen kurz vor der Fusion stehen, werden sie mit 0,25% Trypsin verdaut, und Weitergeben mit einem Verhältnis von 1:2. Wenn die oben erwähnten kultivierten Knochenmark-MSCs auf etwa 80% fusioniert sind, werden 2,5g/L Trypsin und 0,2g/L EDTA mit einem Verhältnis von 1:1 gemischt und verdaut. Die Zellen werden in einem Subkulturkolben (T25) mit einer Zelldichte von 8,0 x 10%/cm? zur Vermehrung und Kultivierung gebeimpft. Das Zellwachstum und die morphologischen Eigenschaften werden unter einem Umkehrmikroskop beobachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zellen der zweiten Generation gut wachsen und eine einheitliche Morphologie aufwiesen. Die meisten Zellen sind reife mesenchymale Stammzellen in breiten großen Polygonen oder flachen Formen.1. Culturing Umbilical Cord MSC Take a healthy fetal umbilical cord, cut off the arteries and veins, and dissect; Culturing using a tissue block, digesting the umbilical cord with type I collagenase; Washing the tissue block with a phosphate buffer solution, transferring the tissue block to a culture flask, and adding the culture substrate to carry out a culture adhering to the wall; Cultivate in an incubator with a constant temperature of 37 ° C and 5% CO », change the substrate every 3 days, after changing the substrate, the cell growth and morphological properties are observed under an inverted microscope when the cells are about to fuse, they are digested with 0.25% trypsin, and passed on at a ratio of 1: 2. When the above-mentioned cultured bone marrow MSCs are fused to about 80%, 2.5 g / L trypsin and 0.2 g / L EDTA are mixed at a ratio of 1: 1 and digested. The cells are placed in a subculture flask (T25) with a cell density of 8.0 x 10% / cm? inoculated for propagation and cultivation. Cell growth and morphological properties are observed under an inverted microscope. The results show that the second generation cells grew well and had a uniform morphology. Most cells are mature mesenchymal stem cells in wide large polygons or flat shapes.

2. Kultivieren von Osteoklastenvorläufern Die primären Knochenmarkmakrophagen (BMMs), die aus Knochenmark stammen, werden für die Induktionskultur verwendet. BMMs werden gleichmäßig in eine Zellkulturplatte (5000 Zellen/Pore, 96-Poren-Platte) gebeimpft, RANKL mit einer Konzentration von 100ng/mL und M-CSF mit einer Konzentration von 50ng/mL werden verwendet, um Zellen zur Differenzierung in Osteoklasten zu induzieren. Die Induktionszeit beträgt 24 Stunden, und die Osteoklastenvorläufer werden erhalten, was durch die TRAP-Färbung, die CFA-Färbung, den Fusionstest und den Knochenphagozytentest bewertet und bestätigt. 80% der Zellen in diesem Stadium sind TRAP-positiv, aber sie sind nicht in der Lage, den Knochen zu absorbieren.2. Culturing of osteoclast precursors The primary bone marrow macrophages (BMMs) derived from bone marrow are used for induction culture. BMMs are inoculated evenly into a cell culture plate (5000 cells / pore, 96-pore plate), RANKL at a concentration of 100ng / mL and M-CSF at a concentration of 50ng / mL are used to induce cells to differentiate into osteoclasts . The induction time is 24 hours and the osteoclast precursors are obtained, which is assessed and confirmed by the TRAP staining, the CFA staining, the fusion test and the bone phagocyte test. 80% of the cells at this stage are TRAP positive, but they are unable to absorb the bone.

3. Konstruktion eines matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochens mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen Die Konstruktionsstrategie ist wie in Figur 1 dargestellt, Nehmen eines Gerüstmaterials (Zellgerüst 0,5cmx0,5cmx0,3cm) mit entkalkter Knochenmatrix (decalcified bone matrix, DBM), Einlegen in eine 6-Poren-Platte, Einweichen von diesem für 48 Stunden im DMEM-Kultursubstrat, Einstellen des pH-Werts auf etwa 7,2; Nehmen der zweiten Generation von MSCs in der exponentiellen3. Construction of a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells The construction strategy is as shown in FIG. Place in a 6-pore plate, soak this for 48 hours in the DMEM culture substrate, adjust the pH to about 7.2; Take the second generation of MSCs in the exponential

Wachstumsphase, Waschen dieser mit PBS für zwei Male und anschließendes Inkubieren für eine Stunde unter Verwendung von 0,1% Kollagenenzym vom Typ I (Col D, anschließendes Zugeben von 0,25% Pankreatin und 0,02% EDTA und Verdauen für 3-5 Minuten, Waschen im DMEM-Kultursubstrat und Resuspendieren, und Mischen mit den Osteoklastenvorläufern mit einem Verhältnis von 10:1 und Durchführen einer Resuspension. Beimpfen der Zellen auf das Gerüstmaterial mit entkalkter Knochenmatrix nach der oben genannten Behandlung, so dass die Zellsuspension nur das Gerüstmaterial infiltriert und das Gerüstmaterial nicht überläuft. In 3 Stunden wird unter aseptischen Betriebsbedingungen die Unterseite des Gerüstmaterials mit entkalkter Knochenmatrix zur Oberseite umgedreht, und die Zellsuspension wird mit dem oben geschilderten Verfahren beimpft, die Gesamtanzahl der implantierten Zellen beträgt etwa 10°. In 3 Stunden wird das DMEM-Kultursubstrat hinzugefügt, bis die Oberseite des Gerüstmaterials mit entkalkter Knochenmatrix nur knapp eingetaucht ist, anschlieBendes Kultivieren bei 37°C und 5% CO». In 24 Stunden wird eine Induktionskultivierung zur osteogenen Differenzierung in vitro für 12- 14 Tage durchgeführt. Das osteogene Induktionsmedium ist: DMEM(H) + 10% FBS+10mmol/L B-Glyceronatriumphosphat+0,1 umol/L Dexamethason + 50 mg/L VitC. Die rasterelektronenmikroskopischen Beobachtungen können zeigen, dass die Zellen erfolgreich auf das zusammengesetzte Gerüstmaterial aus Hydroxylapatit und Kollagen implantiert werden. AnschlieBendes Einfrieren bei - 70°C bis -80°C für 48-72 Stunden, Gefriertrocknen für 24-30 Stunden und Kryokonservierung für 3 Monate, um die Immunogenität signifikant zu reduzieren, auf die Weise wird ein matrixabhängiger Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen gebildet.Growth phase, washing this with PBS for two times and then incubating for one hour using 0.1% collagen enzyme type I (Col D, then adding 0.25% pancreatin and 0.02% EDTA and digesting for 3-5 Minutes, washing in DMEM culture substrate and resuspending, and mixing with the osteoclast precursors at a ratio of 10: 1 and performing a resuspension.Inoculation of the cells onto the framework material with decalcified bone matrix after the above treatment so that the cell suspension only infiltrates the framework material and the framework material does not overflow. In 3 hours, the underside of the framework material with decalcified bone matrix is turned over to the top under aseptic operating conditions, and the cell suspension is inoculated using the method described above, the total number of implanted cells is about 10 °. In 3 hours this will be DMEM growing medium added until the upper side of the framework material decalcified with the bone matrix is only just immersed, subsequent cultivation at 37 ° C and 5% CO ». Induction cultivation for osteogenic differentiation in vitro for 12-14 days is carried out in 24 hours. The osteogenic induction medium is: DMEM (H) + 10% FBS + 10mmol / L B-glycerone sodium phosphate + 0.1 µmol / L dexamethasone + 50 mg / L VitC. The scanning electron microscopic observations can show that the cells are successfully implanted on the composite framework material made of hydroxyapatite and collagen. Subsequent freezing at -70 ° C to -80 ° C for 48-72 hours, freeze-drying for 24-30 hours and cryopreservation for 3 months in order to significantly reduce the immunogenicity, in this way a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors becomes and mesenchymal stem cells are formed as germ cells.

Ausführungsbeispiel 2 Detektion der Biokompatibilität eines matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochens mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als KeimzellenEmbodiment 2 Detection of the biocompatibility of a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells

1. Detektion der gemischten Lymphozytenkulturreaktion Mixed lymphocyte reaction, MLR) Erhalten von BALB/c-Milzlymphozyten von Mäusen, Vorbehandeln für 3 Stunden mit 50g/L Mitomycin C und Resuspendieren in RPMI 1640- Kultursubstrat als Stimulatorzellen. Sammeln von C57BL/6 Milzlymphozyten und1. Detection of the mixed lymphocyte culture reaction Mixed lymphocyte reaction, MLR) Obtaining BALB / c spleen lymphocytes from mice, pretreating for 3 hours with 50 g / L mitomycin C and resuspending in RPMI 1640 culture substrate as stimulator cells. Collect C57BL / 6 spleen lymphocytes and

Inkubieren mit 0,5 uM CFSE bei 37°C für 15 Minuten, um sie als reaktive Zellen zu markieren. Die beiden werden mit einem Verhältnis von 1:1 in eine 96-Poren- Platte für die Co-Kultur implantiert, 5x10° Zellen/Pore, Resuspendieren in RPMI 1640-Kultursubstrat, dann wird Folgendes zu dem System zugegeben: (1) nur BALB/c-Monozyten werden als negative Kontrollgruppe verwendet; 2) die positive Kontrollgruppe der BALB/c-Milzlymphozyten von Mäusen wird mit Phytohämagglutinin (PHA) behandelt; (3) ein Gewebe-Engineering-Knochen mit MSC als Keimzellen (unter Verwendung von MSC als Keimzellen, die auf das Gerüstmaterial implantiert und dann in 96 Poren für 14 Tage osteogen induziert werden, ohne Gefriertrocknung); (4) ein Gewebe-Engineering-Knochen, der mit den Osteoklastenvorläufern und den mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen gebildet ist (unter Verwendung von POC und MSC als Keimzellen, die auf das Gerüstmaterial implantiert und dann in 96 Poren für 14 Tage osteogen induziert werden, ohne Gefriertrocknung);(5) ein matrixabhängiger Gewebe-Engineering- Knochen nur mit MSC als Keimzellen (über Nacht gefriergetrocknet); (6) ein matrixabhängiger Gewebe-Engineering-Knochens mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen (über Nacht gefriergetrocknet). Nach dem Kultivieren von 5 Tagen wird CCK-8-Reagenz zugegeben. In 4 Stunden wird die Vermehrungsfähigkeit von mononukleären Zellen des peripheren Blutes mit einem Mikroplattenleser bei einer Wellenlänge von 450 nm gemessen. Figur 2 zeigt ein Detektionsergebnis einer gemischten Lymphozytenkulturreaktion (MLR), wie in Figur 2 dargestellt, betragen die Vermehrungsraten der 6 Gruppen jeweils 2,23+0,27, 0,96+0,13, 0,89+0,11, 1,53+0,21, 0,41+0,06 und 0,52+0,07. Statistiken zeigen, dass ein gefriergetrockneter matrixabhängiger Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen einen signifikanten Unterschied bezüglich des Stimulationsindexes von mononukleären Zellen des peripheren Blutes im Vergleich zur nicht gefriergetrockneten Zellgruppe aufweist (P<0,05), aber keinen signifikanten Unterschied im Vergleich zum matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochen nur mit MSC als Keimzellen. Das zeigt an, dass der durch die vorliegende Erfindung konstruierte Gewebe-Engineering-Knochen eine geringe Immunogenität aufweist.Incubate with 0.5 µM CFSE at 37 ° C for 15 minutes to mark them as reactive cells. The two are implanted in a 96-pore plate for co-culture at a ratio of 1: 1, 5x10 ° cells / pore, resuspended in RPMI 1640 culture substrate, then the following is added to the system: (1) BALB only / c monocytes are used as a negative control group; 2) the positive control group of BALB / c spleen lymphocytes from mice is treated with phytohemagglutinin (PHA); (3) a tissue engineering bone with MSC as germ cells (using MSC as germ cells, which are implanted on the scaffold and then osteogenically induced in 96 pores for 14 days without lyophilization); (4) a tissue engineering bone formed with the osteoclast precursors and the mesenchymal stem cells as germ cells (using POC and MSC as germ cells, which are implanted on the scaffold and then osteogenically induced in 96 pores for 14 days without Freeze-drying); (5) a matrix-dependent tissue engineering bone with only MSC as germ cells (freeze-dried overnight); (6) a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells (freeze-dried overnight). After culturing for 5 days, CCK-8 reagent is added. The ability of mononuclear cells of the peripheral blood to multiply is measured in 4 hours with a microplate reader at a wavelength of 450 nm. FIG. 2 shows a detection result of a mixed lymphocyte culture reaction (MLR), as shown in FIG. 2, the multiplication rates of the 6 groups are 2.23 + 0.27, 0.96 + 0.13, 0.89 + 0.11, 1, respectively , 53 + 0.21, 0.41 + 0.06 and 0.52 + 0.07. Statistics show that freeze-dried matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells shows a significant difference in the stimulation index of mononuclear cells of the peripheral blood compared to the non-freeze-dried cell group (P <0.05), but no significant difference compared to matrix-dependent tissue engineering bone with only MSC as germ cells. This indicates that the tissue engineering bone constructed by the present invention has low immunogenicity.

2. MHC-I- und MHC-II-Fluoreszenzdetektion2. MHC-I and MHC-II fluorescence detection

In diesem Experiment wird die Expression von Klasse-I- und Klasse-II- Molekülen des Haupthistokompatibilitätskomplexes (major histocompability complex, MHC) eines matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochens mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen erforscht. Die Expression von MHCI und MHCI wurde durch Immunfluoreszenz-Histochemietechnik detektiert. Figur 3 zeigt die Expressionsergebnisse von MHC-I und MHC-II. Die Ergebnissen zeigen, dass ein gefriergetrockneter matrixabhängiger Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen einen signifikanten Unterschied bezüglich der MHC I- und MHC II-Expression im Vergleich zur nicht gefriergetrockneten Zellgruppe aufweist (P<0,05), aber keinen signifikanten Unterschied im Vergleich zum matrixabhängigen Gewebe- Engineering-Knochen nur mit MSC als Keimzellen. Das zeigt an, dass der durch die vorliegende Erfindung konstruierte Gewebe-Engineering-Knochen eine geringe Immunogenität aufweist.This experiment investigates the expression of class I and class II molecules of the major histocompatibility complex (MHC) of a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells. The expression of MHCI and MHCI was detected by the immunofluorescence histochemistry technique. FIG. 3 shows the expression results of MHC-I and MHC-II. The results show that freeze-dried matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells shows a significant difference in MHC I and MHC II expression compared to the non-freeze-dried cell group (P <0.05), but none significant difference compared to matrix-dependent tissue engineering bone with only MSC as germ cells. This indicates that the tissue engineering bone constructed by the present invention has low immunogenicity.

Ausführungsbeispiel 3 Erkennung der In-vitro-Migration, Reparatur und osteogenen Differenzierung eines matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochens mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als KeimzellenEmbodiment 3 Recognition of the in vitro migration, repair and osteogenic differentiation of a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells

1. In-vitro-Migrationsexperiment: eine 24-Poren-Platte wird für das Zellmigrationsexperiment verwendet. Knochenmark-MSCs werden in die obere Kammer des Transwell-Kultursystems mit 10° Zellen/mL von 500 uL implantiert, und die untere Kammer ist ein mit der vorliegenden Erfindung konstruierter matrixabhängiger Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen (MSC+POC-Gruppe), und ein matrixabhängiger Gewebe-Engineering-Knochen nur mit MSC als Keimzellen wird als Kontrolle verwendet (MSC-Gruppe) verwendet. In 24 Stunden werden die Zellen, die zur Unterseite der Filtermembran wanderten, mit 4% Paraformaldehyd fixiert und mit DAPI gefärbt. Die Ergebnisse sind in Figur 4 dargestellt, die Anzahl der Zellmigrationen in der MSC+POC-Gruppe beträgt 144,37+12,83, die Anzahl in der MSC-Gruppe beträgt 76,42+8,54, dabei ist die Anzahl in der MSC+POC-Gruppe signifikant höher als die in der MSC-Gruppe (P<0,01).1. In vitro migration experiment: a 24-pore plate is used for the cell migration experiment. Bone marrow MSCs are implanted in the upper chamber of the Transwell culture system with 10 ° cells / mL of 500 uL, and the lower chamber is a matrix-dependent tissue engineering bone constructed with the present invention with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells (MSC + POC group), and a matrix-dependent tissue engineering bone with only MSC as germ cells is used as a control (MSC group). In 24 hours, the cells that migrated to the bottom of the filter membrane are fixed with 4% paraformaldehyde and stained with DAPI. The results are shown in FIG. 4, the number of cell migrations in the MSC + POC group is 144.37 + 12.83, the number in the MSC group is 76.42 + 8.54, the number in the MSC + POC group significantly higher than that in the MSC group (P <0.01).

2. In-vitro-Kratzreparaturexperiment: Beimpfen der Endothelzellen (10° Zellen/Pore) auf eine 6-Poren-Platte, und weiteres Inkubieren bei 37°C, wenn die Zellen eine Wachstumsdichte von 90% erreichen, wird die Oberfläche der Zellen mit einer 200-ul-Pipettenspitze gekratzt und abgewischt, abschließendes Waschen der Zellen mit PBS, um Splitter zu entfernen. Jeweiliges Verwenden eines mit der vorliegenden Erfindung konstruierten matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochens mit den Osteoklastenvorläufern und den mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen (MSC+POC-Gruppe) und eines matrixabhängigen Gewebe- Engineering-Knochens nur mit MSC als Keimzellen (MSC-Gruppe), die beiden Proteinextrakte und das Kultursubstrat, das 2% Serum enthält, werden im Verhältnis von 1: 1 gemischt, um die Kultur fortzusetzen. Beobachten der Veränderungen im verkratzten Bereich, Beobachten mit einem Mikroskop bei t=0 und 12 Stunden und Messen der Größe des verkratzten Bereichs mit Image J. Kratzheilungsrate (%) = (A0-A12)/A0 x 100%, wobei AO für den anfänglichen gekratzten Bereich (t = 0 Stunde) und A12 für den endgültigen gekratzten Bereich bei t = 12 Stunden steht. Figur 5 zeigt die Ergebnisse eines MSC-In-vitro- Kratzreparaturexperiments und In-vitro-Osteogen-Differenzierungsexperiments durch einen Proteinextrakt aus einem matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen, Wie in Figur 5 dargestellt, beträgt der Anteil der Gewebereparatur in der MSC+POC-Gruppe etwa 92% und in der MSC-Gruppe etwa 78%. Die MSC+POC-Gruppe ist signifikant besser als die MSC-Gruppe (P<0,01).2. In vitro scratch repair experiment: Inoculation of the endothelial cells (10 ° cells / pore) on a 6-pore plate, and further incubation at 37 ° C, when the cells reach a growth density of 90%, the surface of the cells becomes with scraped and wiped with a 200 µl pipette tip, final washing of cells with PBS to remove splinters. Each use of a matrix-dependent tissue engineering bone constructed with the present invention with the osteoclast precursors and the mesenchymal stem cells as germ cells (MSC + POC group) and a matrix-dependent tissue engineering bone only with MSC as germ cells (MSC group), which Both protein extracts and the culture medium, which contains 2% serum, are mixed in a ratio of 1: 1 to continue the culture. Observing the changes in the scratched area, observing with a microscope at t = 0 and 12 hours, and measuring the size of the scratched area with Image J. Scratch Healing Rate (%) = (A0-A12) / A0 x 100%, where AO for the initial scratched area (t = 0 hour) and A12 stands for the final scratched area at t = 12 hours. FIG. 5 shows the results of an MSC in vitro scratch repair experiment and in vitro osteogen differentiation experiment using a protein extract from a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells. As shown in FIG Tissue repair in the MSC + POC group about 92% and in the MSC group about 78%. The MSC + POC group is significantly better than the MSC group (P <0.01).

3. Osteogenes In-vitro-Differenzierungsexperiment: Nehmen der zweiten Generation von Knochenmark-MSCs, wenn sie eine Wachstumsdichte von 80% bis 90% erreichen, werden sie mit Pankreatin für 5 Minuten verdaut, Zentrifugieren für 3 Minuten bei 1000 U/min, Herstellen der Zellsuspensionen mit F12-Kultursubstrat, Beimpfen in eine 24-Poren-Platte mit 2x10°/Pore, jeweiliges Verwenden eines mit der vorliegenden Erfindung konstruierten matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochens mit den Osteoklastenvorläufern und den mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen (MSC+POC-Gruppe) und eines matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochens nur mit MSC als Keimzellen (MSC-Gruppe), die beiden Proteinextrakte und das Kultursubstrat, das 10% Serum enthält, werden im Verhältnis von 1:1 gemischt, um die Kultur fortzusetzen, in 21 Tagen werden eine Alizarinrot-Färbung und eine ALP-Färbung durchgeführt, und die Bildung von Calciumknollen wird mit einem Umkehrmikroskop beobachtet und grob fotografiert. Die Ergebnisse sind in Figur 6 dargestellt. Mit der Alizarinrot-Färbung wird die osteogene Differenzierungsfähigkeit von zwei Sorten von matrixabhängigem Gewebe- Engineering-Knochen bewertet. Das Mineralisierungsverhältnis der MSC-Gruppe beträgt etwa 40% und das Mineralisierungsverhältnis der MSC+POC-Gruppe beträgt etwa 48%, dabei bestehen offensichtliche Unterschiede. Mit der ALP- Färbung wird die osteogene Differenzierungsfähigkeit von zwei Sorten von matrixabhängigem Gewebe-Engineering-Knochen bewertet. Das Mineralisierungsverhältnis der MSC-Gruppe beträgt etwa 32% und das Mineralisierungsverhältnis der MSC+POC-Gruppe beträgt etwa 39%, dabei bestehen offensichtliche Unterschiede.3. In vitro osteogenic differentiation experiment: take second generation bone marrow MSCs, when they reach 80% to 90% growth density, digested with pancreatin for 5 minutes, centrifuge for 3 minutes at 1000 rpm, prepare of the cell suspensions with F12 culture substrate, inoculation into a 24-pore plate at 2 × 10 ° / pore, in each case using a matrix-dependent tissue engineering bone constructed with the present invention with the osteoclast precursors and the mesenchymal stem cells as germ cells (MSC + POC group ) and a matrix-dependent tissue engineering bone with only MSC as germ cells (MSC group), the two protein extracts and the culture substrate, which contains 10% serum, are mixed in a ratio of 1: 1 to continue the culture in 21 days Alizarin red staining and ALP staining are carried out, and the formation of calcium nodules is observed with an inverted microscope and roughly photographed. The results are shown in FIG. Alizarin red staining is used to assess the osteogenic differentiation ability of two types of matrix-dependent tissue engineering bone. The mineralization ratio of the MSC group is about 40% and the mineralization ratio of the MSC + POC group is about 48%, there are obvious differences. The ALP staining is used to assess the osteogenic differentiation ability of two types of matrix-dependent tissue engineering bone. The mineralization ratio of the MSC group is about 32% and the mineralization ratio of the MSC + POC group is about 39%, there are obvious differences.

Ausführungsbeispiel 4 Verwenden eines matrixabhängigen Gewebe- Engineering-Knochens mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen zur Reparatur von Knochendefekten Tiermodellvorbereitung und experimentelle Gruppierung: Nehmen gesunder SD-Ratten, die 2 Monate alt sind, mit einem Körpergewicht von (200+20)g. Nach der Anästhesie werden die bilateralen Femurkondylen unter aseptischen Bedingungen exponiert und mit einem Zahnbohrer wird ein Knochendefekt mit einem Durchmesser von 3 mm hergestellt. Die Ratten erhalten jeweils die folgenden 3 Gruppen von Implantaten zur Reparatur von Knochendefekten: (1) Blindkontrollgruppe: nur bei dem Defekt wird die Debridement-Behandlung durchgeführt; (2) Kontrollgruppe: ein matrixabhängiger Gewebe-Engineering- Knochen nur mit MSC als Keimzellen; (3) Experimentgruppe: ein matrixabhängiger Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen gemäß der vorliegenden Erfindung. Wiederholtes Zugeben von Wasserstoffperoxid, lodophor und physiologischer Kochsalzlösung, um den Defekt zu waschen und in Schichten zu nähen, und die Versuchstiere werden nach dem Aufwachen in Käfigen gezüchtet und mit Penicillin-Streptomycin injiziert, um eine Infektion zu verhindern. Zwei Monate nach der Operation wird Mikro-CT durchgeführt, in Übereinstimmung mit der Knochenvolumenfraktion (BV/TV), der Knochentrabekeldicke (Tb.Th), der Anzahl der Knochentrabekel (Tb.N) und der Trabekelknochentrennung (Tb.Sp) wird die Reparatur von Knochendefekten bewertet. Zur histologischenEmbodiment 4 Use of a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells for the repair of bone defects. Animal model preparation and experimental grouping: Take healthy SD rats, which are 2 months old, with a body weight of (200 + 20) g. After anesthesia, the bilateral femoral condyles are exposed under aseptic conditions and a bone defect 3 mm in diameter is made with a dental drill. The rats each receive the following 3 groups of implants for the repair of bone defects: (1) Blind control group: the debridement treatment is only carried out for the defect; (2) control group: a matrix-dependent tissue engineering bone with only MSC as germ cells; (3) Experiment group: a matrix-dependent tissue engineering bone having osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells according to the present invention. Repeated addition of hydrogen peroxide, iodophor, and saline to wash and sew the defect in layers, and after awakening the test animals are caged and injected with penicillin-streptomycin to prevent infection. Two months after the operation, micro-CT is performed, in accordance with the bone volume fraction (BV / TV), the thickness of the trabecular bone (Tb.Th), the number of trabecular bones (Tb.N) and the trabecular bone separation (Tb.Sp), the repair is carried out assessed by bone defects. For histological

Beobachtung wird eine Masson-Färbung durchgeführt, um die Bildung von neuem Knochen an der Defektstelle zu bewerten. Figur 7 zeigt die Ergebnisse der Mikro-CT-Untersuchung 2 Monate nach der Implantation, die Ergebnisse zeigen, dass 2 Monate nach der Operation die Defektreparatur in der Experimentgruppe im Wesentlichen abgeschlossen ist und in der Kontrollgruppe eine etwas neue Knochenbildung besteht und jedoch keine vollständige Knochenstruktur an der Defektstelle gesehen wird, wobei fast keine neue Knochenbildung in der Blindkontrollgruppe besteht. In Bezug auf die Knochenvolumenfraktion (BV/TV) und die Knochentrabekelzahl (Tb.N) ist die Experimentgruppe signifikant besser als die beiden anderen Gruppen. Figur 8 zeigt die Ergebnisse der Masson-Färbung 2 Monate nach der Implantation, die Masson-Färbung der Experimentgruppe zeigt eine große Menge an neuem Knochengewebe 2 Monate nach der Operation, die trabekuläre Knochenstruktur kann gesehen werden, und relativ viele Osteoblasten und Chondrozyten können partiell gesehen werden. In der Kontrollgruppe besteht eine kleine Menge an Lamellenknochentrabekelstruktur, eine kleine Menge an Osteoblasten und Chondrozyten besteht. In der Blindkontrollgruppe kommt die fibröse Gewebestruktur häufiger vor und kein offensichtlicher neuer Knochen wird gesehen.Observation, a Masson stain is performed to assess the formation of new bone at the defect site. FIG. 7 shows the results of the micro-CT examination 2 months after the implantation, the results show that 2 months after the operation, the defect repair in the experiment group is essentially complete and in the control group there is somewhat new bone formation, but not a complete bone structure is seen at the defect site with almost no new bone formation in the blind control group. With regard to the bone volume fraction (BV / TV) and the number of bone trabeculae (Tb.N), the experimental group is significantly better than the other two groups. Figure 8 shows the results of Masson staining 2 months after the implantation, the Masson staining of the experimental group shows a large amount of new bone tissue 2 months after the operation, the trabecular bone structure can be seen, and relatively many osteoblasts and chondrocytes can be partially seen will. In the control group, there is a small amount of lamellar trabecular structure, a small amount of osteoblasts and chondrocytes. In the blind control group, the fibrous tissue structure is more common and no apparent new bone is seen.

Schließlich wird es hingewiesen, dass die obigen bevorzugten Ausführungsbeispiele dazu verwendet werden, die technische Lösung der vorliegenden Erfindung zu erläutern, statt sie zu beschränken, obwohl im Zusammenhang mit den obigen bevorzugten Ausführungsbeispielen die vorliegende Erfindung näher erläutert werden, soll der Fachmann auf diesem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen in Hinsicht auf die Form und Details ausgeführt werden können, ohne von dem durch die Ansprüche der vorliegenden Erfindung definierten Umfang abzuweichen.Finally, it is pointed out that the above preferred exemplary embodiments are used to explain the technical solution of the present invention instead of restricting it, although the present invention is explained in more detail in connection with the above preferred exemplary embodiments, should be understood by the person skilled in the art that various changes can be made in form and details without departing from the scope defined by the claims of the present invention.

Claims (8)

PatentansprücheClaims 1. Konstruktionsverfahren für einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen, dadurch gekennzeichnet, dass die mesenchymalen Stammzellen und die Osteoklastenvorläufer mit einem Verhältnis von 10:1 an einem porösen Knochengerüstmaterial implantiert werden, um einen Gewebe-Engineering- Komplex zu konstruieren, wobei dann ein osteogenes Induktionskulturmedium in vitro hinzugefügt wird, weiteres Kultivieren für 12-14 Tage, Einfrieren für 48-72 Stunden bei -70°C bis -80°C, Gefriertrocknen für 24-30 Stunden, um einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering-Knochen zu erhalten.1. Construction method for a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells, characterized in that the mesenchymal stem cells and the osteoclast precursors are implanted with a ratio of 10: 1 on a porous bone framework material to form a tissue engineering complex to construct, in which case an osteogenic induction culture medium is added in vitro, further cultivation for 12-14 days, freezing for 48-72 hours at -70 ° C to -80 ° C, freeze-drying for 24-30 hours in order to obtain a matrix-dependent tissue Get engineering bones. 2. Konstruktionsverfahren für einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mesenchymalen Stammzellen mesenchymale Knochenmarkstammzellen, mesenchymale Stammzellen des peripheren Blutes, mesenchymale Stammzellen des Nabelschnurbluts, mesenchymale Fettstammzellen oder mesenchymale Stammzellen der Nabelschnur sind.2. Construction method for a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells according to claim 1, characterized in that the mesenchymal stem cells are mesenchymal bone marrow stem cells, mesenchymal stem cells of the peripheral blood, mesenchymal stem cells of the umbilical cord blood, mesenchymal stem cells of the umbilical cord blood or mesenchymal fatty stem cells are. 3. Konstruktionsverfahren für einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mesenchymalen Stammzellen mesenchymale Stammzellen der Nabelschnur sind.3. Construction method for a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells according to claim 2, characterized in that the mesenchymal stem cells are mesenchymal stem cells of the umbilical cord. 4. Konstruktionsverfahren für einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Knochengerüstmaterial eine dezellularisierte Knochenmatrix oder eine entkalkte Knochenmatrix ist.4. Construction method for a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells according to claim 1, characterized in that the porous bone framework material is a decellularized bone matrix or a decalcified bone matrix. 5. Konstruktionsverfahren für einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als5. Construction method for a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as Keimzellen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Knochengerüstmaterial eine entkalkte Knochenmatrix ist.Germ cells according to Claim 4, characterized in that the porous bone framework material is a decalcified bone matrix. 6. Konstruktionsverfahren für einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gerüstmaterial mit entkalkter Knochenmatrix genommen wird, Einweichen von diesem für 48 Stunden im DMEM-Kultursubstrat, Einstellen des pH-Werts auf 7,2; Nehmen der zweiten Generation mesenchymaler Stammzellen in der exponentiellen Wachstumsphase, Waschen dieser mit PBS und Inkubieren für eine Stunde unter Verwendung von 0,1 Gew.-% Kollagenenzymlösung vom Typ I, anschlieBendes Zugeben von 0,25 Gew.-% Pankreatin und 0,02 Gew.-% EDTA und Verdauen für 3-5 Minuten, Waschen im DMEM-Kultursubstrat, das 10 Gew.- % fötales Kälberserum enthält, und Resuspendieren, und Mischen mit den Osteoklastenvorläufern mit einem Verhältnis von 10:1 und Durchführen einer Resuspension, Beimpfen der Zellen auf das Gerüstmaterial mit entkalkter Knochenmatrix nach der oben genannten Behandlung, so dass die Zellsuspension nur das Gerüstmaterial infiltriert und das Gerüstmaterial nicht überläuft; und wobei in 3 Stunden die Unterseite des Gerüstmaterials mit entkalkter Knochenmatrix unter aseptischen Betriebsbedingungen zur Oberseite umgedreht wird, und wobei die Zellsuspension mit dem oben geschilderten Verfahren beimpft wird; und wobei das Zellgerüst eine reguläre Größe von 0,5 cm x 0,5 cm x 0,3 cm hat und die Gesamtanzahl der implantierten Zellen etwa 10° beträgt, und wobei in 3 Stunden das DMEM-Kultursubstrat hinzugefügt wird, bis die Oberseite des Gerüstmaterials mit entkalkter Knochenmatrix nur knapp eingetaucht ist, anschlieBendes Kultivieren bei 37°C und 5% CO»; Durchführen einer Induktionskultivierung zur osteogenen Differenzierung in 24 Stunden in vitro für 12-14 Tage, Einfrieren bei -70°C bis -80°C für 48-72 Stunden, Gefriertrocknen für 24-30 Stunden und Kryokonservierung für 3 Monate, um die Immunogenität signifikant zu reduzieren, wodurch ein matrixabhängiger Gewebe- Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen gebildet wird.6. Construction method for a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells according to one of claims 1 to 5, characterized in that a framework material with decalcified bone matrix is taken, soaking this for 48 hours in the DMEM culture substrate, setting the pH to 7.2; Take the second generation of mesenchymal stem cells in the exponential growth phase, wash them with PBS and incubate for one hour using 0.1 wt% collagen enzyme solution type I, then adding 0.25 wt% pancreatin and 0.02 % By weight EDTA and digesting for 3-5 minutes, washing in DMEM culture substrate containing 10% by weight fetal calf serum and resuspending, and mixing with the osteoclast precursors at a ratio of 10: 1 and performing resuspension, inoculation of the cells on the framework material with decalcified bone matrix after the above-mentioned treatment, so that the cell suspension only infiltrates the framework material and does not overflow the framework material; and wherein, in 3 hours, the underside of the framework material with decalcified bone matrix is turned over to the top under aseptic operating conditions, and the cell suspension is inoculated using the method described above; and wherein the cell scaffold has a regular size of 0.5 cm x 0.5 cm x 0.3 cm and the total number of implanted cells is about 10 °, and wherein the DMEM culture substrate is added in 3 hours until the top of the Framework material with decalcified bone matrix is only just immersed, subsequent cultivation at 37 ° C and 5% CO »; Perform induction cultivation for osteogenic differentiation in 24 hours in vitro for 12-14 days, freezing at -70 ° C to -80 ° C for 48-72 hours, freeze-drying for 24-30 hours and cryopreservation for 3 months to make immunogenicity significant to reduce, whereby a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells is formed. 7. Konstruktionsverfahren für einen matrixabhängigen Gewebe-Engineering- Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Osteoklastenvorläufer aus Knochenmarkmonozyten stammen, die für 24 Stunden durch 100 ng/mL RANKL und 50 ng/mL M-CSF in Osteoklastenrichtung differenziert werden.7. Construction method for a matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells according to claim 6, characterized in that the osteoclast precursors originate from bone marrow monocytes which for 24 hours by 100 ng / mL RANKL and 50 ng / mL M-CSF differentiated in the direction of the osteoclast. 8. Matrixabhängiger Gewebe-Engineering-Knochen mit Osteoklastenvorläufern und mesenchymalen Stammzellen als Keimzellen, der mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 konstruiert ist.8. Matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursors and mesenchymal stem cells as germ cells, which is constructed using the method according to any one of claims 1 to 7.
BE20215010A 2020-02-10 2021-01-07 Matrix dependent tissue engineering bone with osteoclast progenitors and mesenchymal stem cells as germ cells and construction methods therefor BE1028040B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010085219.1A CN111214707A (en) 2020-02-10 2020-02-10 Matrix-dependent tissue engineering bone with osteoclast precursor and mesenchymal stem cell as seed cells and construction method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BE1028040A1 true BE1028040A1 (en) 2021-08-31
BE1028040B1 BE1028040B1 (en) 2022-02-08

Family

ID=70826130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE20215010A BE1028040B1 (en) 2020-02-10 2021-01-07 Matrix dependent tissue engineering bone with osteoclast progenitors and mesenchymal stem cells as germ cells and construction methods therefor

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111214707A (en)
BE (1) BE1028040B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114712560A (en) * 2020-12-22 2022-07-08 上海软馨生物科技有限公司 Tissue engineering bone graft for inferior turbinate reconstruction

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10883083B2 (en) * 2013-08-02 2021-01-05 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Tissue-engineered three-dimensional model for tumor analysis
CN103480040B (en) * 2013-09-27 2014-12-17 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 Bone matrix material containing various proteins secreted by umbilical cord mesenchymal stem cells and preparation method thereof
CN104096266B (en) * 2014-07-25 2015-12-02 中国人民解放军第三军医大学 Based on tissue engineered bone and the construction process thereof of entochondrostosis system
CN107496413A (en) * 2017-09-21 2017-12-22 中国人民解放军第三军医大学 Application of the mangiferin in the medicine for promoting bone defect healing is prepared
CN109224130B (en) * 2018-10-09 2021-04-20 中国人民解放军陆军军医大学 Application of long-chain non-coding RNA lnc-HCAR in preparation of bone repair system, bone repair system and preparation method

Also Published As

Publication number Publication date
CN111214707A (en) 2020-06-02
BE1028040B1 (en) 2022-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69927600T2 (en) BIOTECHNICALLY CONSTRUCTED TISSUE AND METHOD FOR THE PRODUCTION AND USE THEREOF
DE60128933T2 (en) METHOD OF TREATING A PATIENT WITH A CULTURED BIND WEAVE CONSTRUCTURE
DE69626035T2 (en) A BIOLOGICAL MATERIAL CONTAINING AN EFFECTIVE CULTURE OF BONE MARROW STAMPS DIFFERENTIATED PARTIALLY OR COMPLETELY IN BINDING WEB CELLS, AND A THREE-DIMENSIONAL, BIODEGRADABLE AND BIODEGRADABLE MATRIX THAT CONSISTS OF A HYALURONIC ACID DERIVATIVE
DE69634454T2 (en) Compositions and methods relating to a naturally secreted matrix
US7939323B2 (en) Method of isolating cells from umbilical cord
CN101563450B (en) Method for preparing a cell-derived extracellular matrix membrane
DE3751843T2 (en) MANUFACTURE OF BODY ORGANS BY CONTROLLED CELL GROWTH ON ARTIFICIAL MATRIX
US8222031B2 (en) Three-dimensional skin model
CN101352586B (en) Method for preparing full-thickness skin for toxicity test by stem cell raft type cultivation
JPS59192364A (en) Soft bone and repairing method thereof
DE10026789B4 (en) Cartilage replacement and process for its manufacture
CN104263699A (en) Culture method for large-scale preparation of clinical treatment level dermal multipotent stem cells for cell transplantation
US10149924B1 (en) Ready to use biodegradable and biocompatible artificial skin substitute and a method of preparation thereof
DE69913543T2 (en) DERMAL SCAFFOLDING BASED ON A NEUTRALIZED CHITOSAN SPONGE OR A NEUTRALIZED MIXED CHITOSAN COLLAGEN SPONGE
CN108057116A (en) Application of the stem cell composition in skin injury medicine
CN104263698A (en) Screening and culturing methods for large-scale preparation of human extracellular matrix from fibroblasts for clinical treatment level cellular therapy
CN112870445A (en) Preparation method and application of soft tissue repair material
BE1028040B1 (en) Matrix dependent tissue engineering bone with osteoclast progenitors and mesenchymal stem cells as germ cells and construction methods therefor
CN108066750A (en) Stem cell and its secretion are used to treat the new application of skin burn
CN109771694A (en) The preparation method and application of self assembly polypeptide nano fiber water gel scaffold material
WO2024037293A1 (en) Cellular matrix nerve graft for repairing peripheral nerve injury and preparation method therefor
Pajoum et al. In vitro co-culture of human skin keratinocytes and fibroblasts on a biocompatible and biodegradable scaffold
CN104971382B (en) The mounted artificial active mass of wound and its construction method that a kind of use serum-free and ox pituitary extract nutrient solution are built
CN105238739A (en) Selective culture method for large-scale preparation of human extracellular matrix through melanocytes for clinic treatment level cell therapy
DE102005017000B4 (en) A method of making a tissue graft construct for reconstructing a human or animal organ

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Effective date: 20220208