建立与评估一种全层骨软骨缺损的绵羊模型

软骨通过在双轴关节中提供光滑且润滑的表面，在维持骨骼系统机械功能方面发挥着至关重要的作用，可避免关节面发生磨损。尽管软骨具有优异的支撑和分散关节内物理及机械负荷的能力，但在发生损伤时，关节软骨的自我修复能力极为有限。关节软骨中应变的累积可导致一种称为骨关节炎的病理状态，这是全球最常见的退行性关节疾病，影响着全球约10%至12%的成年人口。

软骨再生及修复关节炎关节的功能是再生医学领域的重要进展。有前景的方法包括联合使用自体软骨细胞、干细胞与生物材料。为了验证这些策略，需要合适的动物模型；尽管大鼠和兔子等小型动物适用于初步研究，但绵羊等大型动物由于其关节在解剖学和生物力学上与人类更为相似，因此更为合适。

接下来，我们介绍一种在大型动物中诱导骨软骨缺损的有效方案，该方案为再生医学研究提供了理想的模型。在手术室中对剃毛后的膝关节进行消毒后，将动物置于仰卧位。为了确定手术切口的准确位置，触诊动物膝关节以定位关节腔。

进行手术切割，切口长度约为三至五厘米。确保切口位于动物髁突区域。剥离皮肤下方的组织层，以暴露髁突。

保持切口区域清洁，以避免潜在污染，并确保手术视野清晰。使用注射器和针头采集滑膜液。放置拉钩以充分暴露髁突表面。

髁突暴露得越多，下一步诱导损伤就越容易。使用连接八毫米环钻的骨科钻头，对动物的髁突造成损伤。开始钻孔前，务必确保环钻准确地位于髁突中心，以避免产生非预期尺寸的损伤。

使用骨科锤和骨凿进行骨软骨栓的手术摘除。用无菌纱布清洁创面，确保病灶内部无血液和组织碎片。小心地将200微升液态gelMA制剂滴加至损伤内部，直至填满至表面。

将紫外光在约五厘米的距离下照射损伤部位三分钟，以实现 gelMA 的交联。小心移除牵开器。使用独立缝线逐层缝合各组织层，以避免血清肿的形成。

缝合线的数量取决于手术切口的大小。在缝合处覆盖敷料以避免感染。手术后七天，绵羊仍会出现运动困难。

这些困难在动物行走评估过程中观察到的旋转运动中得到证实。该观察结果表明，我们的实验方案能够有效诱导动物关节内的骨软骨损伤。根据对损伤部位所采取的不同治疗措施，动物的步态在四天内逐渐恢复，并开始正常行走。

术后六个月进行苏木精和伊红染色的组织学评估。病变表现为完全的垂直裂隙，对应于国际骨关节炎研究学会评分标准的4分。在部分样本中，观察到轻度滑膜增生以及软骨被纤维结缔组织替代的现象。

组织学评分显示，在自然进展组和gelMA处理组中均存在显著的变异性，统计分析表明各治疗组之间无显著差异。由于本实验为动物实验，且结合了侵入性外科手术，动物个体在行为和恢复过程中可能出现差异。本研究展示了一种在大型动物中高效诱导骨软骨损伤的实验方案，且未出现长期细菌感染。