2016年11月17日
研究人员说，对关节间的软骨进行“化学拍照”，并将其与工程版本进行比较，可能会产生更好的植入物。
正常健康的关节软骨。来源:伦敦帝国理工学院
关节软骨是一种光滑的白色组织，覆盖在骨头的末端，在那里它们聚集在一起形成关节，使骨头在彼此之间摩擦很小的情况下滑动。在英国，有875万人患有骨关节炎，这与他们的关节软骨受损有关，导致包括关节置换在内的一系列治疗。
在再生医学领域，科学家们正在探索在实验室中培育软骨样材料的方法，这种材料可以替代受损的真正软骨。然而，到目前为止，研究人员还无法在实验室成功地模拟天然关节软骨的复杂结构。伦敦帝国理工学院(Imperial College London)莫利·史蒂文斯(Molly Stevens)教授小组的研究人员一直在用一种生物相容材料制成的支架上植入细胞，培育类似软骨的材料。
现在，这个团队正在使用拉曼光谱学，一种利用光的特性进行生化分析的形式，来比较他们的工程软骨与真实软骨的接近程度。这可能最终帮助科学家设计改进，使其更像真正的软骨，并使植入物在未来对患者更有功能。
拉曼光谱涉及使用激光在分子水平上成像样品的结构和化学成分。研究小组比较了10个天然关节软骨样本和18个工程软骨样本。他们能够精确地绘制出人类软骨，并在实验室中生长的不同阶段将其与工程软骨进行比较。
与标准技术相比，拉曼光谱还有其他优势，如组织学，即在显微镜下研究组织。与拉曼光谱相比，组织学需要更多的时间进行分析，并且精确度较低。
来自伦敦帝国理工学院材料系的Jean-Philippe St-Pierre博士是这项研究的合著者，他说:“使用拉曼光谱就像对样本进行复杂的化学拍照。亚博网站下载这意味着我们可以分析样本并深入了解其组成。这种方法在再生医学上有很大的潜力，因为它意味着我们可以更多地了解像软骨这样的真实组织，并将其与我们的工程样本进行比较。最终，我们希望在实验室中创造完美的条件，使我们能够设计出更多逼真的植入物。”
在这项研究中，研究小组利用拉曼光谱对人类关节软骨进行了深入研究。关节软骨以前被划分为三个不同的区域，但研究小组能够利用拉曼光谱对至少六个不同的层进行成像。他们绘制了人体软骨中三种主要成分的分布图：水、一组称为糖胺聚糖的糖和胶原蛋白。他们还能够描绘出胶原纤维是如何定向的，这对于理解软骨的力学性质很重要。
在工程软骨中，他们使用拉曼光谱以非常高的分辨率确定每个工程样本的化学成分。他们观察了工程软骨样品生长过程中的重要指标，如胶原蛋白和水的含量与真实样品进行了比较，这表明它与真实软骨的相似程度。
下一步，研究小组将利用拉曼光谱系统地评估实验室中影响关节软骨生长的条件。这将引导他们确定改善工程组织条件的环境，以便更准确地模拟真正的软骨结构。
资料来源：http://www3.imperial.ac.uk/