利用拉曼光谱技术评估人工软骨的成分和功能

《Advanced Healthcare Materials》：Evaluation of Engineered Cartilage Composition and Function Using Raman Spectroscopy

　　拉曼光谱技术非破坏性监测体外到体内软骨组织成分演变，分析细胞外基质（sGAG、胶原蛋白、水）及 scaffold 材料对光谱的影响，揭示供体细胞年龄性别差异对组织力学（刚度）及 sGAG 含量的影响，为优化组织工程软骨构建提供新方法。

　　

摘要

基于拉曼光谱的技术在无损监测组织工程软骨（TEC）的成分变化方面具有巨大潜力，这些变化影响着软骨从体外培养到植入体内后的机械性能。拉曼光谱是一种非弹性光散射技术，可以反映构成组织的生化成分（如酰胺、硫酸盐和羟基）。在本研究中，使用一种适用于关节镜检查的探针获取拉曼光谱数据，然后通过多元线性分解算法提取出反映细胞外基质（ECM）成分（硫酸化糖胺聚糖[sGAG]、胶原蛋白、水分）以及支架生物材料对组织光谱贡献的生物标志物。在培养过程中重复进行拉曼光谱测量不会影响含有软骨细胞和琼脂糖的构建体的生长。通过拉曼光谱获得的ECM生物标志物能够揭示在琼脂糖、透明质酸和聚乙二醇支架上形成的新软骨的成分变化：sGAG、胶原蛋白和水分的含量变化分别占90%、78%和87%，而硬度变化则主要由这些成分决定。研究还发现，来自58岁女性、36岁男性和53岁男性的供体软骨细胞构建体中，sGAG和胶原蛋白的含量存在差异，这解释了81%和87%的硬度变化。该拉曼光谱平台为优化构建体制备过程、改进临床前评估以及推进软骨再生疗法提供了新的方法。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。