磷酸钙骨水泥作为骨形成蛋白载体修复节段性骨缺损及相关研究

目的 制备CPC/BMP复合人工骨，通过动物实验研究其对骨缺损的修复作用及相关问题，探讨临床应用的可能性。方法 参考有关文献方法合成CPC，并将其作为BMP的载体制成CPC/BMP复合物，植入兔桡骨15mm骨缺损处，术后不同时间处死动物。通过生物力学测定，组织学染色分析，电镜扫描及X射线电子能谱分析。X线摄片，无机质含量测定以及骨密度测定等手段观察新骨形成和材料降解情况。同时以单纯的CPC及空白组作为对照研究。综合评价CPC/BMP对骨缺损的修复能力及对机体的影响。结果 术后CPC/BMP和CPC两组动物均无毒性反应。随着时间的延长，血清中碱性磷酸酶浓度逐渐升高，尤以CPC/BMP组显著，提示CPC/BMP复合物和单纯的CPC均可以促进新骨形成，前者新骨形成量大，骨修复能力明显好于后者。CPC/BMP植入2周时可见大量间充质细胞分化，在材料与骨端之间出现一层软骨细胞。4周时软骨细胞向编织骨分化，16周时板骨层骨长人材料并与之相互分割包裹，24周时骨缺损初步修复，新骨密度明显高于CPC组，说明BMP的加入不仅有效地促进了新骨的形成，同时也加速了新骨的钙化。24周组标本生物力学测定结果表明，新骨形成的同时伴随材料的降解，CPC组材料降解速度缓慢，CPC/BMP组降解速度优于CPC组，但24周时仍有部分材料残存。在新骨形成和材料降解过程中可出现血清钙浓度的一过性升高。结论 CPC是BMP的理想载体。CPC/BMP生物活性人工骨对骨缺损有较强的修复能力，可望成为新型的骨缺损修复材料。     

低氧诱导因子-1α诱导分化的骨髓间充质干细胞复合纳米人工骨修复兔桡骨缺损

目的探讨低氧诱导因子-1α（hypoxia?inducible factor?1α, HIF?1α）诱导分化的骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs）复合纳米羟基磷灰石（nano?hydroxyapatite, nano?HA）人工骨修复兔桡骨缺损的效果。方法取兔胫骨的骨髓分离培养并鉴定BMSCs;制备携带HIF?1α的慢病毒表达系统,感染BMSCs后与nano?HA共培养得到HIF?1α?eGFP/BMSCs/nano?HA人工骨材料。将30只2月龄新西兰大白兔随机分为3组,每组10只,均通过手术截骨后制成桡骨骨缺损模型,实验组填充HIF?1α?eGFP/BMSCs/nano?HA人工骨材料,对照组填充BMSCs/nano?HA,空白组不填充任何材料。于术后4、8、12周摄X线片观察骨缺损处,并于术后12周获得兔桡骨的大体标本和病理切片,比较桡骨缺损的愈合情况。结果经鉴定,分离培养得到的BMSCs形态良好,高表达CD90、CD105;所有实验动物的桡骨中段缺损模型均构建成功,通过对实验兔的大体标本、X线片及病理切片进行比较分析,实验组和对照组的骨缺损均有所修复,但实验组的新骨形成量更大,骨缺损修复能力优于对照组,空白组骨缺损区未能得到修复。结论 HIF?1α诱导分化的BMSCs与nano?HA复合制成的HIF?1α?eGFP/BMSCs/nano?HA复合人工骨具有良好的骨缺损修复能力,可能成为一种理想的骨缺损修复材料。     

生物可降解活性材料修复兔桡骨缺损的实验研究

目的 探讨用可降解多孔块状聚己内酯（PCL）作为骨形态发生蛋白（BMP）的载体,修复骨缺损的可行性。方法 采用兔桡骨骨缺损模型,用上述具有生物活性复合材料修复骨缺损,同时对照单纯PCL及同种异体脱钙骨,经不同的时间的X线片、X线计量学、组织形态学及电镜观察,了解PCL／BMP复合物的成骨作用。结果 PCL／BMP组不同时间新骨形成的量均优于单纯PCL组,其骨缺损修复的方式和速度与同种异体脱钙骨较相似。电镜观察表明,PCL的降解过程与单纯PCL组相比较,PCL／BMP组的降解速度较快,更符合骨缺损愈合的需要。结论 PCL是BMP的良好载体,有修复骨缺损的临床应用可行性。     

纤维蛋白用做骨组织工程载体并修复骨缺损

[目的]研究将纤维蛋白用做骨组织工程的载体材料。[方法]将兔骨髓基质干细胞（BMSCs）在体外大量培养扩增后，与同种兔纤维蛋白制成凝胶复合物，对复合物进行成骨性诱导培养，观察细胞增殖与分化情况。进而将含自体BMSCs的复合物填充于兔桡骨节段性缺损区，观察其对骨缺损的修复效果。[结果]BMSCs与纤维蛋白复合物在体外培养条件下可保持完整形状、细胞大量增殖，并发生成骨性分化和分泌钙盐。植入复合物的骨缺损区修复效果显著优于植入单纯纤维蛋白。[结论]纤维蛋白可为BMSCs提供良好的增殖与分化环境，二者复合物可用于组织工程法修复骨缺损。     

骨形态发生蛋白2基因治疗与缓释载体修复骨缺损的比较研究

[目的]比较骨形态发生蛋白2（BMP-2）基因治疗与生长因子缓释方法修复节段性骨缺损效果。[方法]于兔双侧桡骨中段造成1．5cm骨缺损，采用4种方法修复：A组植入转基因骨髓间质干细胞（MSCs）与PLA／PCL（聚乳酸／聚己内酯）支架的复合物；B组植入单纯MSCs与含重组BMP-2的PLA／PCL缓释载体的复合物；C组植入单纯MSCs与PLA／PCL复合物；D组植入单纯PLA／PCL。术后4、8、12周行X线、组织学、生物力学和骨密度等检测，[结果]A组体内植入4周后，成骨细胞和间质细胞呈BMP-2强阳性表达；其成骨速度及成骨质量均明显优于B组，12周时骨缺损完全修复、C组成骨能力较弱，而D组则无新骨形成，残留骨缺损。[结论]BMP-2基因治疗是修复节段性骨缺损的好方法。     

趋骨性雌二醇／煅烧骨复合物对兔桡骨临界性缺损的修复效果

[目的]以锻烧成分颗粒骨为载体,构建趋骨性雌二醇/煅烧骨复合材料,评价其修复兔桡骨临界性缺损的优势性能.[方法]建立兔桡骨中段15 mm临界性骨缺损模型,随机分为3组.空白对照组:骨缺损处不放置任何植入物;锻烧骨组:骨缺损处植入锻烧骨;复合材料组:骨缺损处植入趋骨性雌二醇/煅烧骨复合物.术后8周,应用影像学、组织学和Micro-CT等方法检测桡骨缺损处的骨修复情况.[结果]空白对照组骨缺损处无明显的新骨形成;煅烧骨组骨缺损处有少量的新骨形成;SE2/煅烧骨复合物组骨缺损处有大量的新骨形成,在放射学上及生物力学上均较好的修复了兔桡骨临界性缺损.[结论]局部应用趋骨性雌二醇可以促进新骨的形成并有利于骨缺损的修复.     

三种快速成型制作的聚酯/钙磷盐人工骨修复兔桡骨缺损的实验研究

目的检验3种聚酯／钙磷盐植骨材料修复兔桡骨缺损的效果,筛选理想的组织工程用生长因子载体。方法分别采用复合牛骨形态发生蛋白(bBMP)及单纯快速成型工艺制作的3种聚酯／钙磷盐载体材料修复兔桡骨15mm缺损,通过量化评价、影像学、组织学、材料降解及骨密度评价3种聚酯／钙磷盐载体材料修复兔桡骨缺损的效果。结果12周时各材料实验组骨缺损均愈合,各检测指标同对照组比较差异均有统计学意义,空白对照组骨缺损未愈合,以聚乳酸．聚羟基乙酸共聚物／磷酸三钙(PLGA／TCP)材料实验组修复效果最好,聚消旋乳酸／磷酸三钙(PDLLA／TCP)材料实验组次之,最后为聚左旋乳酸／磷酸三钙(PLIA／TCP)材料实验组。结论3种聚酯／钙磷盐材料制作的仿生活性人工骨皆可以修复兔15mm长骨骨缺损,其中以PLGA／TCP材料效果最为理想。     

涂层双相陶瓷复合BMSC修复骨缺损的实验观察

目的比较双相陶瓷（Biphasie calcium phosphate，BCP）经低结晶羟基磷灰石（Low crystalline hydroxyapatite，LcHA）涂覆改性后构建的组织工程化骨（LcBCP）与单纯BCP复合骨髓基质干细胞（Bone marrow stromal cells，BMSCs）修复兔桡骨节段性缺损的成骨差异。方法BMSCs复合LcBCP（实验组）修复12只兔左侧桡骨15mm缺损；BMSCs复合BCP（对照组）植入右侧桡骨同样大小缺损，植入后第4、8和12周取材，通过大体形态、组织学、影像学和生物力学检测骨缺损修复效果。结果BMSCs—LcBCP复合物在体内骨缺损处生长良好。X线检测显示实验组连接处骨痂形成，对照组连接处在各个时间点愈合稍差。12周时，实验组骨修复良好，髓腔再通，组织学显示板层骨形成，连接处骨性愈合；对照组连接处尚有较多编织骨形成。实验组和对照组生物力学检测有统计学差异。结论BMSCs—LcBCP复合物可修复兔桡骨节段性缺损，低品态羟基磷灰石涂层有助于增强双相陶瓷的成骨能力。     

兔骨髓基质干细胞促进珊瑚骨成骨的实验研究

目的探讨运用组织工程技术合成自体骨移植的替代物的可行性。方法从兔骨髓中分离基质干细胞进行体外培养扩增后，载人明胶海绵或珊瑚骨制成复合物。取24只6～9个月龄雌性新西兰白兔，随机分成四组，每组6只。第1组桡骨干中段15mm的骨缺损内植入明胶海绵，第2组植入明胶海绵＋骨髓基质干细胞（BMSCs），第3组植入珊瑚骨，第4期植入珊瑚骨＋BMSCs，对各组动物进行影像学、p,CT和组织学比较。结果仅植入明胶海绵的骨缺损全部形成典型的骨折不愈合表现；植入明胶海绵＋BMSCs后，骨缺损内的新骨形成明显增多，但仅有1只动物完全愈合；植入珊瑚骨后，骨缺损内有部分新骨形成，但术后16周无一例完全愈合；植入珊瑚骨＋BMSCs后，骨缺损内的载体支架被逐渐吸收的同时有大量的新骨形成，其中4只动物完全愈合。结论由体外分离和培养的BMSCs与珊瑚骨合成的组织工程骨具有可吸收性强、成骨能力好等特点，是一种具有发展前景的自体骨移植材料替代物。     

聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨修复骨缺损的实验研究

目的探讨聚磷酸钙纤维(calcium polyphosphate fibers,CPPF)、磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)、自体微小颗粒骨复合材料修复骨缺损的能力。方法选用新西兰大白兔72只,双侧桡骨制成1.5cm骨缺损模型,随机分成6组分别植入。A组:CPPF/CPC/微小颗粒骨复合材料;B组:CPC/微小颗粒骨复合材料;C组:单纯微小颗粒骨;D组:CPPF/CPC复合材料;E组:单纯CPC;F组:空白对照组,不植入任何物质。在2、4、8、12周各时相点,分别进行大体观察、X线照片、组织学切片、扫描电镜观察及力学测试。结果A组在12周可使骨缺损修复,在骨缺损修复各时期,其成骨速度及成骨量均好于其他各组。结论CPPF/CPC/微小颗粒骨复合材料有良好的成骨能力、力学特性和生物相容性,有望成为骨组织工程中修复骨缺损的理想材料。     

自体颗粒骨磷酸钙骨水泥复合细胞移植的实验研究

目的探索应用自体颗粒骨磷酸钙骨水泥复合细胞修复骨缺损的效果。方法分离、定向诱导和扩增骨髓间充质干细胞(MSCs),观察其在体外培养的情况。体外复合自体颗粒骨与磷酸钙骨水泥,然后复合MSCs,并以电镜观察复合物在体外培养的情况。在动物模型中,以不同的复合物植入大鼠直径5mm的颅骨缺损,并于术后摄X线片及进行组织学观察。结果颗粒骨、CPC和MSCs的复合材料可以修复骨缺损,效果优于其他实验组,相比较有显著性差异(P<0．05)。结论颗粒骨、CPC和MSCs的复合材料可以再生骨组织,可以用于修复骨缺损。     

聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥复合材料修复骨缺损的实验研究

目的：探讨聚磷酸钙纤维（calcium polyphosphate fiber，CPPF）和磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement．CPC）复合材料修复骨缺损的能力及作为人工骨修复替代材料的可行性。方法：选用新西兰大白兔双侧桡骨制作骨缺损模型，将CPPF／CPC复合材料植入左侧骨缺损处，右侧骨缺损以自体微小颗粒骨植入作为实验对照，另做不植入任何物质的骨缺损作空白对照。在2、4、8、12周时分别进行大体观察、X线摄片、组织学切片观察，8、12周时进行扫描电镜观察及骨密度测定，12周时进行力学测试。结果：CPPF／CPC人工骨组与微小颗粒骨组骨缺损均完全修复，空白对照组骨缺损未见修复，CPPF／CPC与微小颗粒骨两组间X线评分、骨密度及力学测试指标比较，差异均无统计学意义（P〉0．05）。结论：CPPF／CPC复合材料具有良好的骨传导能力、力学特性及生物相容性，有望成为骨组织工程中修复骨缺损的理想材料。     

组织工程骨联合外固定修复大鼠股骨节段性骨缺损

目的 观察以外固定器固定,骨髓间充质干细胞 (BMSCs) 联合双相磷酸钙(BCP)修复大鼠股骨节段性骨缺损的效果.方法 A组:BMSCs与BCP复合植入缺损区;B组:BCP植入缺损区;C组:空白组.定期摄X线片,术后12周取材.结果 A组随时间延长X线评分递增,12周时平均为4.17分,B组为1.18分,C组为1.08分,差异有统计学意义(P<0.05).组织学检查见A组缺损区有大量的新生骨生成,而B、C组无新生骨生成.A组的抗压刚度和扭转刚度分别为(8.09±2.42)N/mm、(1.89±0.72)Nmm/deg;B组为(1.75±0.90)N/mm、(0.40±0.21)Nmm/deg,差异有统计学意义(P<0.05).结论 组织工程骨联合外固定可以修复节段性骨缺损.

Abstract：

Objective To evaluate the efficacy of bone mesenchymal stem cells (BMSCs) combined with biphasic calcium phosphate (BCP) repair of segmental bone defect, which was stabilized with an adaptable external fixation system.Methods In group A, the femoral defect was filled with BCP combined with BMSCs; In group B, the femoral defect was filled with BCP, and in group C, defects were left empty. Animals were sacrificed 12 weeks post-operation.Results In group A, radiographic scores were average 4.17, significantly (P<0.05) greater than in group B (1.18) and group C (1.08). Histological evaluations displayed the bridging of the defect in group A, with remarkable new bone formation. In contrast, group B and group C showed no formation of new bone. The mechanical testing revealed that axial stiffness was (8.09±2.42) N/mm and torsional stiffness was (1.89±0.72) Nmm/deg in group A, and those in group B were (1.75±0.90) N/mm and (0.40±0.21) Nmm/deg respectively. There was significant difference in biomechanical tests between group A and group B (P<0.05).Conclusion External fixator combined with tissue engineered bone can repair segmental bone defect.     

转染Ang-1间充质干细胞加强兔骨缺损修复的实验研究

目的 研究转染血管生成素-l(angiopoiten—1．Ang—1)基因的骨髓间充质干细胞(bone-mesenchvmal stem cells，BMSCs)对免骨缺损的修复作用。方法以脂质体介导pCDNA3．Ang—1质粒转染体外分离培养的兔BMSCs，与TCP陶瓷复合，修复兔桡骨15mm长节段性骨缺损?以未转染细胞作对照，进行电镜、组织学及核素扫描等方法检测骨修复情况。结果细胞与TCP材料复合后生长良好。组织学检查见转染细胞组毛细血管生长及新骨形成活跃，核素扫描见实验组局部血供丰富、代谢旺盛。结论Ang—l转染细胞组血供增加和骨修复加速，与细胞因子局部定向释放，加强血管形成及骨代谢有关。Ang—1修饰的BMSCs预构人工骨有助于加速骨缺损的修复?     

改良复合磷酸钙骨水泥诱导分化成骨作用的体外研究

目的 通过体外实验观察兔骨髓基质干细胞(BMSCs)与改良复合磷酸钙骨水泥(BCPC)共培养的生物相容性及诱导成骨活性,探讨其可能的机制.方法 配制相同大小规格的BCPC及普通磷酸钙骨水泥(CPC)块,实验分为4组:空白对照组(不加载体)、普通CPC组、BCPC组、加BMP组(加BMP的BCPC).将各组材料与兔BMSCs复合培养,倒置显微镜下观察细胞生长情况,进行细胞计数,碱性磷酸酶(ALP)试剂盒检测细胞合成ALP活性变化,扫描电镜观察细胞在材料表面的生长及长入情况,real-time PCR检测成骨及成软骨相关基因mRNA表达情况并比较表达差别.结果 复合培养后倒置显微镜观察各组细胞与载体边缘接触良好,各组细胞增殖差异无统计学意义(P＞0.05);扫描电镜观察细胞在BCPC表面生长增殖良好,逐渐伸出伪足并长入材料孔隙;复合培养7 d后,BCPC组及加BMP组比CPC组和空白对照组表达更高的ALP活性,差异有统计学意义(P＜0.05);复合培养第10天,BCPC组及加BMP组分别与CPC组及空白对照组比较,其成骨及成软骨相关基因mRNA表达差异有统计学意义(P＜0.05).结论 配制的BCPC具有良好的生物相容性和一定的成骨诱导能力,其疏松的结构及更大的孔径适宜细胞长入材料内部.     

颗粒骨的制备及修复骨缺损的研究

目的 观察聚磷酸钙纤维(CPPF)磷酸钙骨水泥(CPC)、微小颗粒骨复合物体外降解特性及体内修复骨缺损的能力.方法 将CPPF、CPC、微小颗粒骨按质量比1∶4∶4制成复合人工骨,通过PH值、重量、抗压强度的变化,观察人工骨在pH7.4的37℃磷酸盐缓冲液(PBS)中的降解性能.通过大体、X光片、组织学观察及力学测试来检测复合人工骨的体内修复骨缺损的能力.结果 体外实验证实:CPPF/CPC/颗粒骨复合材料孔隙率为72.1%,CPC/颗粒骨孔隙率为58.2%;扫描电镜显示CPPF/CPC/颗粒骨复合材料的孔径为100～400 μm,CPC/颗粒骨为50～300 μm;两组样品溶液pH值在12周内基本维持恒定;CPPF/CPC/颗粒骨复合材料0～4周重量变化较小,4～8周下降较快,12周为初始重量50%,CPC/颗粒骨复合材料在0～6周变化较小,6周后重量下降较快,12周时为初始重量70%;CPPF/CPC/颗粒骨复合材料初始抗压强度9.28 MPa,CPC/颗粒骨复合材料初始抗压强度6.21 Mpa,两者有统计学意义.CPPF/CPC/颗粒骨强度在0～4周下降较慢,4周后下降较快,12周时为0.1,8 MPa,CPC/颗粒骨强度均匀下降,12周时为0.24 MPa.体内实验:CPPF/CPC/颗粒骨复合材料修复骨缺损效果优于其他各组,且差异有统计学意义(P＜0.05).结论 复合材料以其优良的生物学性能有望成为理想的骨替代材料.     

Effects of Pore Size on the Osteoconductivity and Mechanical Properties of Calcium Phosphate Cement in a Rabbit Model

Calcium phosphate cement (CPC) porous scaffold is widely used as a suitable bone substitute to repair bone defect, but the optimal pore size is unclear yet. The current study aimed to evaluate the effect of different pore sizes on the processing of bone formation in repairing segmental bone defect of rabbits using CPC porous scaffolds. Three kinds of CPC porous scaffolds with 5 mm diameters and 12 mm length were prepared with the same porosity but different pore sizes (Group A: 200–300 µm, Group B: 300–450 µm, Group C: 450–600 µm, respectively). Twelve millimeter segmental bone defects were created in the middle of the radius bone and filled with different kinds of CPC cylindrical scaffolds. After 4, 12, and 24 weeks, alkaline phosphatase (ALP), histological assessment, and mechanical properties evaluation were performed in all three groups. After 4 weeks, ALP activity increased in all groups but was highest in Group A with smallest pore size. The new bone formation within the scaffolds was not obvious in all groups. After 12 weeks, the new bone formation within the scaffolds was obvious in each group and highest in Group A. At 24 weeks, no significant difference in new bone formation was observed among different groups. Besides the osteoconductive effect, Group A with smallest pore size also had the best mechanical properties in vivo at 12 weeks. We demonstrate that pore size has a significant effect on the osteoconductivity and mechanical properties of calcium phosphate cement porous scaffold in vivo. Small pore size favors the bone formation in the early stage and may be more suitable for repairing segmental bone defect in vivo.     

脱细胞骨软骨支架复合自体骨髓间充质干细胞修复羊骨软骨缺损的研究

目的探讨脱细胞骨软骨支架接种自体骨髓间充质干细胞(BMSCs)修复羊骨软骨缺损效果,探索骨软骨缺损新的修复方式。方法制备直径为8mm骨软骨脱细胞支架,培养羊BMSCs,接种于骨软骨支架,制备羊负重区骨软骨缺损模型,分空白、空白支架及细胞支架复合物3组,每组4只羊,3个月后处死动物取标本行大体及组织学检测。结果修复羊负重区骨软骨缺损模型实验结果显示细胞支架复合修复组骨软骨有较好修复,空白支架组软骨下骨基本修复、软骨侧无明显修复,空白对照组未见明显修复,缺损边缘软骨退变。结论含骨软骨连接结构的脱细胞骨软骨支架接种种子细胞能较好的修复羊负重区骨软骨缺损。