关节软骨损伤是常见病、多发病,严重影响患者的活动和生活质量。软骨损伤疾病既包括退行性疾病骨性关节炎(Osteoarthritis, OA,又包括运动损伤引起的关节软骨缺损。OA主要困扰广大中老年人,是中老年人最常见的疾病之一,可引起关节软骨缺损,导致严重的疼痛和关节功能障碍,给中老年人来了严重的痛苦和精神负担。OA发病率很高,特别是60岁以上的人群,根据流行病学调查,65岁以上的人群中的OA发病率：男性为60%,女性为70%。随着现代社会人口老龄化,OA的发病率也会越来越高。运动损伤引起的关节软骨缺损多见于运动员,其多继发于膝关节交叉韧带损伤后引起的关节不稳。据统计,软骨缺损在运动员中的发生率约为40%。近年来,随着全民运动的普及以及越来越多的青少年参与体育活动,此类疾病的发病率越来越高而且多集中在普通青壮年人群中。关节软骨损伤的治疗带来了严重的经济负担,而我国有将近一亿老年骨性关节炎患者以及数百万受困于关节软骨缺损的运动员和青壮年体育爱好者,治疗此类疾病耗费了十分巨大的人力、财力、物力。而这种花费被不恰当的治疗所放大。因此,合理有效修复软骨损伤不仅可以解决广大患者的痛苦,还可以极大减轻社会经济负担。目前对软骨损伤缺乏积极、有效的治疗手段,只能延缓疾病的进展,进而最后进行关节置换手术。而目前关节置换手术假体使用寿命为15-20年,因此,许多患者在一生中不得不进行2-3次关节置换手术。因而,再生透明软骨、修复软骨损伤,防止软骨进一步退化,进而使患者避免或延迟关节置换手术具有重要意义。修复软骨损伤,恢复原有的光滑关节面一直以来是骨科中的难题。传统多采用软骨下骨打孔、骨软骨移植、微裂缝等技术来修复软骨表面的缺损,试图再生关节软骨。这种方法虽然能部分恢复关节功能,缓解病人的疼痛。但是,只能形成纤维软骨,形成的修复组织机械性能很差,随着时间和压力的增加很容易破损退化。目前,软骨再生问题仍然是世界范围内的难题。使用组织工程技术来再生关节软骨是最有希望的解决方法,虽然国内外学者在这一领域进行了大量的研究,研究了多种形式的组织工程支架材料和各种方式的组织工程化软骨。但目前仍没有能产生完全模拟正常透明软骨生物学功能的修复组织。诱导向软骨方向分化的刺激因子、组织工程支架材料以及构建工程化软骨的方式是制约因素。因而,目前国内外在该领域的研究热点与难点仍然是刺激因子,支架材料,构建组织工程化软骨的方式这三方面。针对以上这些问题,我们从三个方面对软骨损伤修复进行深入的研究。第一,我们首先研究了小分子有机化合物Kartogenin (KGN)诱导人滑膜来源的间充质干细胞向软骨细胞的分化。我们采用成团培养的方式,将分离得到的人滑膜间充质干细胞在KGN的作用下向软骨方向诱导分化。结果发现小分子有机化合物KGN可以极大的促进生长因子TGFβ3和BMP-2的成软骨作用,并且可以在软骨微环境中促使滑膜间充质干细胞向软骨方向分化。这一研究首次证实小分子有机化合物KGN可以诱导滑膜间充质干细胞向软骨方向分化,为软骨再生领域寻找生长因子类物质的替代品提供依据。第二,由于微骨折技术是目前临床治疗软骨缺损性疾病的一线技术,但仍存在各种缺陷。我们在之前的研究中证实小分子有机化合物KGN可以在体外诱导滑膜间充质干细胞向软骨细胞分化。我们通过构建新西兰大白兔软骨缺损模型,并在微骨折术后关节腔内注射KGN来观察修复效果。结果发现实验组在术后4周和12周修复效果均明显优于对照组。术后12周进行修复效果大体评分和组织学评分均显示实验组得分明显高于对照组,均有统计学差异。该研究进一步证明了小分子有机化合物的软骨修复作用,本研究为提高微骨折技术的临床效果提供了方向。第三,在前两个研究的基础上,我们为能在软骨缺损处得到透明软骨组织,进行了相关的软骨组织工程研究。我们首先设计了一个缓释体系,即构建纳米PLGA颗粒并与KGN耦联来控制其缓慢定量释放；然后将软骨细胞外基质透明质酸进行修复使其能在紫外点光源照射下由液体变为凝胶状的固体；最终将二者结合起来在新西兰大白兔软骨缺损处形成缓释水凝胶体系来吸附关节腔中的骨髓间充质干细胞和滑膜间充质干细胞,并诱导其分化成为透明软骨。结果发现：在构建缓释KGN水凝胶的实验组术后4周和12周均有透明软骨样组织产生,而对照组仅有部分纤维组织覆盖软骨缺损。术后12周,HE染色、甲苯胺蓝染色以及Ⅱ型胶原蛋白和Ⅰ型胶原蛋白免疫组织化学染色显示实验组软骨缺损处产生的修复组织和天然软骨组织类似。实验组在术后12周组织学评分和大体修复效果评分均明显高于对照组。本研究构建组织工程软骨的方式简单、方便,修复效果好。为临床更好的治疗软骨缺损提供了新的方法。