骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在脂肪组织中构建体内组织工程骨

背景:作为体内组织工程骨的构建场所,非骨组织的选择至关重要.早期研究大多选用肌肉作为异位骨移植物的构建区域,但其位置较深,可利用面积小、手术操作复杂,不利于临床推广.目的:采用体内骨组织工程的方法,探索骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在不同非骨组织中构建骨移植物的可行性.方法:选取家犬的背部肌肉组织和脂肪组织为构建区,分别植入骨诱导性磷酸钙陶瓷支架以构建体内组织工程骨移植物.于移植后4,8,12,16周取样进行单光子计算机断层扫描及组织学检测,观察其构建过程,比较各个观测时间内,不同构建区的骨移植物中新骨组织的形成情况,评价不同非骨构建区域对体内骨组织骨移植物形成的影响.结果与结论:骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在肌肉组织和脂肪两处非骨组织中均可形成体内组织工程骨移植物,在构建初期,肌肉组中新骨形成的时间比脂肪组早,骨量也较多,但随着构建时间的延长,两组的新生骨量差异逐渐减小.提示,应用体内骨组织工程的方法在肌肉和脂肪组织均可构建出具有生命活性的自体骨移植物.与肌肉组织比较,脂肪组织面积宽广,位置浅表,因此在脂肪组织中构建体内组织工程骨移植物更有临床应用前景.     

骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在脂肪组织中构建体内组织工程骨

背景：作为体内组织工程骨的构建场所,非骨组织的选择至关重要。早期研究大多选用肌肉作为异位骨移植物的构建区域,但其位置较深,可利用面积小、手术操作复杂,不利于临床推广。目的：采用体内骨组织工程的方法,探索骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在不同非骨组织中构建骨移植物的可行性。方法：选取家犬的背部肌肉组织和脂肪组织为构建区,分别植入骨诱导性磷酸钙陶瓷支架以构建体内组织工程骨移植物。于移植后4,8,12,16周取样进行单光子计算机断层扫描及组织学检测,观察其构建过程,比较各个观测时间内,不同构建区的骨移植物中新骨组织的形成情况,评价不同非骨构建区域对体内骨组织骨移植物形成的影响。结果与结论：骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在肌肉组织和脂肪两处非骨组织中均可形成体内组织工程骨移植物,在构建初期,肌肉组中新骨形成的时间比脂肪组早,骨量也较多,但随着构建时间的延长,两组的新生骨量差异逐渐减小。提示,应用体内骨组织工程的方法在肌肉和脂肪组织均可构建出具有生命活性的自体骨移植物。与肌肉组织比较,脂肪组织面积宽广,位置浅表,因此在脂肪组织中构建体内组织工程骨移植物更有临床应用前景。     

成骨诱导脂肪基质细胞在骨组织工程体内成骨中的作用

背景:以往研究认为,经过成骨诱导后的脂肪基质细胞通过转化为成骨细胞分泌骨基质进而修复骨缺损,然而并没有明确结论证实。目的:将经过体外成骨诱导的脂肪基质细胞复合支架材料分别植入骨缺损区和非骨区,根据是否成骨,验证经过成骨诱导后的脂肪基质细胞是否转化为成骨细胞。方法:取12月龄犬背部皮下脂肪,经胶原酶消化法获得单个核细胞,将培养的第3代细胞与双相磷酸钙陶瓷形成复合物。在犬下颌骨两侧制备长20mm、高10mm的箱状缺损,拔除术区牙齿,将细胞支架复合物植入一侧术区,空白侧留作对照;另外在犬背部皮下肌肉区植入细胞支架复合物及骨诱导性磷酸钙陶瓷材料,术后6周及12周经组织学检测骨缺损修复情况。结果与结论:脂肪基质细胞复合双相磷酸钙陶瓷在骨缺损区成骨,在肌肉区未形成新骨;骨诱导性磷酸钙陶瓷在肌肉区形成新骨。提示成骨诱导并不能将脂肪基质细胞转化为成骨细胞,其确切机制有待进一步研究。     

脂肪基质细胞构建组织工程骨修复下颌骨缺损的实验研究

背景:以往实验认为,只有经过成骨诱导后的脂肪基质细胞才能作为骨组织工程的种子细胞。然而成骨诱导周期过程复杂,延长了细胞体外培养时间和花费。目的:探讨未经过成骨诱导的犬脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术修复犬下颌骨缺损的可行性。方法:取12个月龄犬背部皮下脂肪,经胶原酶消化法获得单个核细胞,将培养的第3代细胞与双相磷酸钙陶瓷形成支架复合物。在犬下颌骨两侧制备长20mm、高10mm的箱状缺损,拔除缺损区牙齿,分别植入细胞支架复合物和单纯双相磷酸钙陶瓷支架,不进行干预的区域作为空白对照。植入后4周及8周经组织学检测骨缺损修复情况。结果与结论:支架植入后4周,部分支架材料降解,缺损区形成新生骨,双相磷酸钙陶瓷组成骨量明显少于细胞支架复合物组,形成少量新骨及部分新生血管。8周时,两组形成更多的新骨,广泛分布于骨缺损区域,但双相磷酸钙陶瓷组仍明显少于细胞支架复合物组,差异有显著性意义(P<0.01)。提示脂肪基质细胞复合双相磷酸钙陶瓷可在体内成骨,不经过体外成骨诱导的脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术可修复下颌骨缺损。     

脂肪基质细胞构建组织工程骨修复下颌骨缺损的实验研究

背景：以往实验认为,只有经过成骨诱导后的脂肪基质细胞才能作为骨组织工程的种子细胞。然而成骨诱导周期过程复杂,延长了细胞体外培养时间和花费。目的：探讨未经过成骨诱导的犬脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术修复犬下颌骨缺损的可行性。方法：取12个月龄犬背部皮下脂肪,经胶原酶消化法获得单个核细胞,将培养的第3代细胞与双相磷酸钙陶瓷形成支架复合物。在犬下颌骨两侧制备长20mm、高10mm的箱状缺损,拔除缺损区牙齿,分别植入细胞支架复合物和单纯双相磷酸钙陶瓷支架,不进行干预的区域作为空白对照。植入后4周及8周经组织学检测骨缺损修复情况。结果与结论：支架植入后4周,部分支架材料降解,缺损区形成新生骨,双相磷酸钙陶瓷组成骨量明显少于细胞支架复合物组,形成少量新骨及部分新生血管。8周时,两组形成更多的新骨,广泛分布于骨缺损区域,但双相磷酸钙陶瓷组仍明显少于细胞支架复合物组,差异有显著性意义（P〈0.01）。提示脂肪基质细胞复合双相磷酸钙陶瓷可在体内成骨,不经过体外成骨诱导的脂肪基质细胞作为种子细胞,利用组织工程技术可修复下颌骨缺损。     

脂肪间充质干细胞复合骨诱导性磷酸钙陶瓷支架的异位成骨☆

背景：生物材料的骨诱导现象已经在多种动物实验中被证实。目的：考察磷酸钙陶瓷自身固有的诱导骨生成能力在其作为骨组织工程支架时的表现。方法：取健康家犬10只,在每只的背部肌肉内分别植入骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物、非骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物、骨诱导性磷酸钙陶瓷及非骨诱导性磷酸钙陶瓷,植入后8,12周,取出植入材料及其周围组织进行Micro-CT检测和组织形态学检测,评价成骨情况。结果与结论：组织学观察结果显示,骨诱导性磷酸钙陶瓷组及骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物组均有有异位骨生成,并且骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物组的成骨量显著大于骨诱导性磷酸钙陶瓷组(P<0.05);其余两组均无异位成骨。Micro-CT检测结果与组织形态学检测结果一致。结果表明骨诱导性磷酸钙陶瓷作为骨组织工程支架材料有明显的成骨优势,而脂肪间充质干细胞作为种子细胞对异位成骨有明显的促进作用。     

以钛网为支架的组织工程骨修复羊下颌骨节段性缺损

目的构建钛网为支架增强的组织工程骨,修复下颌骨节段性缺损(25mm),观察下颌骨修复形成情况。方法羊骨髓基质干细胞转化的成骨细胞与高孔隙率滨珊瑚颗粒复合后,钛网为加强外支架,修复自体下颌骨缺损,行X线观察、大体及组织学观察下颌骨修复情况。结果X线观察实验组随时间延长,密度逐渐增加,大体观察见下颌骨下缘连续性恢复,组织学见支架中有大量新骨形成,并与钛网相融合。结论利用钛网加强的方法可以有效修复下颌骨节段性骨缺损。     

以钛网为支架的组织工程骨修复羊下颌骨节段性缺损

目的：构建钛网为支架增强的组织工程骨，修复下颌骨节段性缺损（25mm)，观察下颌骨修复形成情况。方法：羊骨髓基质干细胞转化的成骨细胞与高孔隙率滨珊瑚颗粒复合后，钛网为加强外支架，修复自体下颌骨缺损，行X线观察、大体及组织学观察下颌骨修复情况。结果：X线观察实验组随时间延长，密度逐渐增加，大体观察见下颌骨下缘连续性 恢复，组织学见支架中有大量新骨形成，并与钛网相融合。结论：利用钛网加强的方法可以有效修复下颌骨节段性骨缺损。     

骨复合材料结合生物膜即刻修复免下颌骨缺损

背景:近年来虽然有用不同方法处理过的异体骨、异种骨及各种组织工程材料骨问世,但临床上对颌骨缺损后骨量不足的治疗仍然没有较理想的解决方法.目的:通过动物实验观察较大下颌骨缺损及伴牙脱位的下颌骨缺损后骨复合材料结合生物膜即刻修复的效果.设计、时间及地点:对比观察动物实验,于2006-03/07在浙江大学动物实验室完成.材料:Bio-oss骨代卡于料与自体骨骨粉混合的比例为1:1,重组入骨形成蛋白2冻干粉溶于自体新鲜血液的比例为0.25 mg:1 mL.将骨粉混合物用含人骨形成蛋白的血液湿润,以容易粘到药匙上方便塑形为度.方法:取10只新西兰大白兔,在双侧下颌骨体部下缘各造成15 mm×6 mm×5 mm连续性骨缺损,随机选取一侧植入骨复合材料加Bio-gide膜,该侧作为骨复合材料加Bio-gide膜组.另一侧缺损直接拉拢缝合作为空白对照组.其余30只新西兰大白兔为骨复合材料加Bio-gide膜及再植牙组,在一侧下颌骨下缘上方造成15 mm×6 mm×8 mm的骨缺损伴牙脱位,植入骨复合材料加Bio-gide膜,并将脱位牙齿再植于原处.主要观察指标:大体观察植入材料部位和材料结合情况及有无成骨、再植牙松动等.×射线摄片和组织学观察骨缺损处新骨形成情况.结果:术后12周空白对照组下颌骨缺损处形成一较原截骨范围略小的骨缺损,骨复合材料加Bio-gide膜组下颌骨缺损区基本由新生骨组成,X射线观察骨缺损区密度接近正常骨组织,组织学观察骨植入物基本形成板状骨,骨复合材料加Bio-gide膜及再植牙组动物自体再植牙有17只无明显松动,X射线观察有13只根尖无透射区,组织学观察有13只出现替代性吸收.结论:该种骨复合材料结合牛物膜即刻修复较大下颌骨缺损效果良好,在其上自体牙再植近期效果尚可.     

自体及异体骨软骨移植与骨缺损修复

目前临床上可用于修复骨缺损的材料较多，但理想的骨移植材料应具有成骨性、骨诱导性、骨传导性及完全生物相容性。目前常用的移植物包括自体或异体骨软骨、软骨膜或骨膜及软骨细胞。自体骨软骨镶嵌移植具有移植软骨固定可靠、软骨细胞存活率高等优点，由于供区的限制，自体骨软骨移植难以满足修复特长段骨缺损的要求，众学者开始研究应用多种材料来修复关节软骨缺损，其中软骨膜的应用较多，但由于其来源于自身，延长了手术时间，增加了患者的痛苦，使其应用受限。异体骨软骨移植材料获得相对较易，大小形状不受限制，且具有生物活性与受体部分能发生生物愈合，其主要问题是移植后的排斥反应，深低温冷冻处理技术虽然保留了成骨活性又最大限度的降低了免疫源性，但其生物力学强度仍明显低于自体骨。配合各种生长因子的刺激作用增强骨移植物转化成软骨的能力，构成具有生物活性的骨移植物将是骨移植材料研究的主要方向。     

Unique and reliable rat model for the assessment of cell therapy: bone union in the rat mandibular symphysis using bone marrow stromal cells

Many kinds of bone graft materials have been developed and reported to repair various bone defects. The defects are usually created by surgical resection of pre‐existing bone tissue. However, spontaneous healing of bone defects without implantation of materials could be seen, because bone tissue possesses inherent repairing property. The central portion of the lower jaw bone in many animals consists of fibrous tissue and is called the mandibular symphysis. It persists even in old animals and thus can be interpreted as a physiological bone gap or a non‐healing bone defect. We implanted calcium phosphate porous ceramics alone or composites of the ceramics and bone marrow stromal cells (BMSCs) into the bone defect (mandibular symphysis) to examine whether it could be filled with new bone tissue, resulting in bone union. Eight weeks after implantation, micro‐computed tomography (micro‐CT) and histological and biomechanical analyses demonstrated that bone union of the mandibles occurred in all rats with composites but in none of those with ceramics alone. These results showed that the rat mandibular symphysis is a unique bone defect site for the evaluation of bone graft materials. These analyses demonstrated that ceramics alone could not contribute to bone healing in the defect; however, supplementation with BMSCs drastically changed the properties of the ceramics (turning them into osteogenic ceramics), which completely healed the defect. As BMSCs can be culture‐expanded using small amounts of bone marrow, the use of the composites might have clinical significance for the reconstruction of various bone tissues, including facial bone. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

带监测皮岛的组合腓骨移植治疗股骨大段缺损对骨强度及负重行走能力的作用

背景应用吻合血管的游离腓骨移植治疗长管骨大段骨缺损疗效可靠,尤其是带监测皮岛的腓骨移植疗效更可靠,然而单腓骨移植修复负重长管骨则有折断的可能.目的探讨带监测皮岛的组合腓骨移植治疗股骨大段缺损的临床疗效.设计自身前后对照观察.单位广州市第一人民医院骨科脊柱外科.对象选择1995-07/2003-11广州市第一人民医院骨科脊柱外科收治的股骨骨缺损患者14例.部位股骨下端5例,股骨中段9例,骨缺损长度6～28 cm.干预带监测皮岛腓骨折断成双腓骨移植7例,带监测皮岛腓骨捆绑同种异体骨7例.监测皮岛大小3 cm×5 cm,切取腓骨长度16～32 cm.同种异体干冻骨长度12～28 cm.术后监测手术伤口及监测皮岛情况.主要观察指标患者骨缺损处带监测皮岛双腓骨或捆绑同种异体骨复合移植皮瓣成活情况、移植骨形态变化及负重行走能力.结果14例患者均进入结果分析.双腓骨组7例随访3年,捆绑同种异体骨组7例随访1年.14例监测皮岛全部成活,捆绑同种异体骨组1例术后3个月有黄色渗液而取出异体骨,其余6例随访显示移植腓骨与异体骨紧密结合,移植骨增粗、塑造,与受区股骨口径相当.两组患者术后6个月弃拐负重行走,移植骨无折断.结论带监测皮岛双腓骨或捆绑同种异体骨移植修复股骨缺损,可增加移植腓骨骨量和强度,减少或避免移植腓骨折断.     

Bone graft and bone graft substitutes: a review of current technology and applications.

The morbidity associated with autogenous bone graft harvest and the recent concern regarding the transmission of live virus through use of allografts, have been the impetus for research into a variety of materials that could take the place of these standard materials for bone grafting. The positive results reported with various ceramics and/or bone derivatives suggest the possibility of a material with osteoconductive and/or osteoinductive properties for use with or in place of bone graft. This review discusses a variety of bone graft and bone graft substitute materials. Among the osteoconductive materials outlined are the hydroxyapatite and tricalcium phosphate ceramics as well as some reportedly osteoactive polymers. While osteoconduction is a favorable quality, much interest has focussed on the use of osteoinductive or osteogenic materials such as demineralized bone matrix or bone derivatives, that is, BMP, osteogenin, etc. It is increasingly apparent that these materials require a carrier vehicle for optimal expression of osteoactivity. Therefore, the review finishes with a comparison of the various materials suggested for use as carriers.     

新型组织工程化骨材料植入动物体内的成血管效应

背景：以生长因子、种子细胞、载体支架为基础的骨组织工程研究取得的成功,向人们展示了再造骨组织器官的美好前景,然而在临床应用方面往往效果不理想。其中很重要一个原因是组织工程骨很大程度上受制于移植物血管网缺乏造成的细胞供养障碍而导致失效。目的：新型组织工程骨修复材料植入新西兰兔桡骨缺损处观察其成血管作用。方法：将聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物包裹碱性成纤维细胞生长因子制备成微球囊,然后与磷酸钙骨水泥混合,并与体外培养的同种异体骨髓间充质干细胞共培养制备新型组织工程骨修复材料。60只成年新西兰兔建立15mm桡骨缺损模型后随机分成2组,实验组植入新型组织工程骨修复材料,对照组植入复合骨髓间充质干细胞的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物与磷酸钙骨水泥的混合材料。于术后4、8、12周,通过组织细胞形态学观察、核素骨扫描等手段,观察各个时期血管形成情况。结果与结论：光镜下组织形态学观察结果及核素骨扫描结果示血管化程度是实验组优于对照组。结果显示聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物-成纤维细胞生长因子/磷酸钙骨水泥材料复合骨髓间充质干细胞构建的新型组织工程骨修复材料在动物体内有较好的成血管效果。     

人工骨联合骨髓间充质干细胞修复兔股骨头坏死

背景：骨髓间充质干细胞具有自我增殖能力和分化多潜能性,β-磷酸三钙陶瓷人工骨具有良好的细胞亲和力及良好的生物相容性,是治疗股骨头坏死的热点。目的：观察骨髓间充质干细胞联合β-磷酸三钙对兔股骨头坏死的修复作用。方法：抽取兔自体骨髓并分离和培养骨髓间充质干细胞,扩增至3代后与β-磷酸三钙复合;24只兔建立双侧股骨头坏死动物模型,48侧股骨头随机分为3组,空白组制作缺损而不填充任何材料;β-磷酸三钙组单纯填充β-磷酸三钙;复合组填充β-磷酸三钙和骨髓间充质干细胞的复合材料。结果与结论：修复后8周复合组成骨细胞较多,新生骨小梁相互连接成片;β-磷酸三钙组骨量少,部分纤维组织填充;空白组缺损区靠近宿主骨区域可见少许软骨细胞及软骨组织,纤维组织较多。修复后4,8周复合组骨缺损平均阻射密度较β-磷酸三钙组、空白组增高（P〈0.05）;β-磷酸三钙组与空白组相比差异无显著性意义（P〉0.05）。采用Lane-Sandhu法评分标准,4,8周复合组骨小梁面积均高于β-磷酸三钙组及空白组（P〈0.05）。提示骨髓间充质干细胞有较强的成骨作用,有助于股骨头坏死缺损的修复。     

β-磷酸三钙煅烧骨修复兔股骨远端骨缺损

背景：自体骨兼具骨引导和骨诱导特性而成为修复骨缺损的金标准,但其来源有限,促使研究人员去寻找各类骨移植替代物。目的：观察β-磷酸三钙煅烧骨作为骨移植替代物修复兔股骨远端骨缺损的效果。方法：制备直径5mm,深12mm的兔股骨远端骨缺损模型,实验侧骨缺损部位植入β-磷酸三钙煅烧骨试件,对照侧仅制造骨缺损模型,不植入任何材料。观察实验动物手术切口局部情况,并制备病理切片,观察材料植入后的骨长入情况。结果与结论：骨缺损部位植入β-磷酸三钙煅烧骨试件后,实验动物的切口愈合良好,在术后4周可以观察到骨缺损周边开始形成新骨,并随着时间的延长新骨形成量逐渐增多,至术后12周时,材料中心部位也可见新骨长入,材料逐渐降解,而对照侧直至术后12周时骨缺损部位仍无新骨长入。结果显示β-磷酸三钙具备良好的成骨性能,是一种优良的骨移植替代物。     

磷酸三钙填充骨缺损后骨形态发生蛋白2和血管内皮生长因子的变化

背景：目前治疗骨缺损以植骨为主,其中磷酸三钙是目前广泛使用的人工骨材料,但对于磷酸三钙的植骨效果仍有争议,其治疗骨缺损的机制尚无详细报道。 目的：观察磷酸三钙植骨填充于骨缺损区后,局部骨形态发生蛋白2和血管内皮生长因子的浓度变化及骨愈合情况。 方法：取C57小鼠48只,随机均分为实验组与对照组,切除右侧股骨干中部2 mm长的骨干和骨膜制作单侧股骨缺损模型,实验组于骨缺损处植入磷酸三钙,对照组不植入任何物质。术后1-4周拍摄X射线片观察骨愈合情况,随后处死动物,植骨区取材,通过Elisa法测定样本中骨形态发生蛋白2、血管内皮生长因子的水平。 结果与结论：X射线显示,实验组术后2周时骨折大部分愈合,小部分骨皮质未完全愈合,3周时骨折基本愈合,仍有少量磷酸三钙残留,4周时骨折完全愈合,周围骨痂生长明显,磷酸三钙基本吸收;对照组术后一二周时仍可见骨折线,第3周时可见骨折线模糊,第4周时骨折部分愈合,部分骨皮质未愈合。实验组不同时间点骨形态发生蛋白2、血管内皮生长因子水平均高于对照组（P＜0.05）。结果表明磷酸三钙植骨治疗可通过上调骨形态发生蛋白2和血管内皮生长因子的表达,促进骨愈合。