可降解复合人工骨修复骨缺损的实验研究

[目的]探讨硫酸钙（CS）／骨基质明胶（BMG）复合人工骨修复节段性骨缺损的能力。[方法]分别制备CS、BMG，按一定比例复合，植入兔尺骨15mm骨缺损，并随机分为3组，CS／BMG组植入复合人工骨、CS组单纯植入硫酸钙、空白对照组缺损区旷置。标本于术后4、8、12周分批取材，经大体观察、影像学、组织学及四环素荧光示踪检测，观察修复骨缺损的效果。[结果]术后切口均一期愈合，植入区周围未见炎性细胞浸润。CS／BMG组植入4周，缺损区两端及中央均可见岛状新骨生长，8周时材料已完全降解，新骨生长活跃，并逐渐由编织骨重塑为板层骨，12周缺损区被新生骨替代，骨结构逐渐成熟，与宿主骨间形成骨性桥接，髓腔再通，完成骨性修复。CS组4周两端也见新骨生长，但较CS／BMG组成骨量少，中央部位新骨出现时间晚。8周时材料完全降解吸收，植入区可见大量骨痂生长，两端出现板层样新骨，12周缺损区得到基本修复，但骨髓腔轮廓不清。空白组术后形成骨不连。[结论]。CS／BMG复合人工骨具有良好的生物相容性和可降解性，能有效地修复兔尺骨骨缺损，是一种较为理想的骨移植替代材料。     

负载 rhBMP-2钙磷硅基活性骨修复材料的3D 打印构建及生物学性能研究

目的构建一种新型钙磷硅基活性骨修复材料,研究材料成分、孔道结构和是否负载生长因子对支架力学性能、细胞黏附性能和骨组织形成过程的影响。方法以磷酸钙骨水泥（C PC ）、介孔硅酸钙（MCS）为原料,采用3D打印技术构建不同孔道结构的MCS／CPC复合支架,在扫描电子显微镜下观察支架内部孔道结构,通过万能力学试验机测试各组支架的最大抗压力学性能,用四甲基偶氮唑盐法测试各组支架的细胞黏附性能。建立大鼠颅骨原位缺损修复模型,在支架上负载重组人骨形态发生蛋白（rhBMP）‐2制备得到钙磷硅基活性多孔支架（MCS／CPC／rhBMP‐2）,考察CPC、MCS／CPC和MCS／CPC／rhBMP‐2支架的组织相容性与成骨性能。结果采用3D打印技术能够实现对钙磷硅基骨修复支架内部孔道结构的可控制备。垂直孔设计大小为350μm 的MCS／CPC支架具有适宜的孔隙率和抗压力学强度（分别为56．6％和9．8 M Pa）;细胞相容性良好,有利于细胞黏附。负载rhBM P‐2可显著加快新生骨组织形成,植入MCS／CPC／rhBMP‐2复合支架初期纤维组织即可在连通孔道中自由生长,在植入12周后,MCS／CPC／rhBMP‐2支架新生骨面积明显高于CPC和MCS／CPC支架,且新生骨组织形成过程与颅骨膜内成骨过程相似,具有一定的仿生效应。结论采用3D打印法制备的 M CS／CPC／rhBM P‐2支架材料具有规则的连通孔道,力学性能良好,促进成骨效果优异,是理想的新型骨缺损修复材料。     

自固化磷酸钙复合BMP及同种异体骨修复兔股骨大段骨缺损

[目的] 观察一种新型自固化磷酸钙（CPC）复合BMP与同种异体骨修复兔股骨节段性骨缺损的效果，为临床复合应用大段同种异体骨移植提供参考。[方法] 54只新西兰大白兔随机分成3组，于一侧股骨中上段造成2cm长皮质骨缺损模型，分别进行：A组复合BMP与CPC的新鲜冷冻同种异体骨移植；B组单纯新鲜冷冻同种异体骨移植；C组自体大段骨移植。移植骨均用直径3mm三棱髓内针固定。于术后4、8、12周，进行影像学、组织学检查，对比各组移植骨愈合过程与修复效果。[结果] CPC复合BMP大段同种异体骨移植早期骨修复效果优于单纯异体骨移植（P〈0．01），与自体骨移植修复效果相似，至12周3组均达骨性愈合，以A组及C组骨修复塑形较好。CPC复合BMP组骨痂量较多，分布于移植骨与宿主骨结合部及移植骨周围，形成皮质骨外骨桥，并较早在异体骨外表面形成破骨与成骨，异体骨内哈佛氏管扩大，衬垫细胞、成骨细胞、破骨细胞及血细胞较其它组多。CPC随着新骨的形成及改建塑形逐步缓慢降解。[结论] CPC复合BMP对大段同种异体骨移植的愈合及替代有增强和促进作用。     

携载rhBMP-2微球的新型复合人工骨的释药及成骨活性研究

目的 制备一种具有良好降解性和成骨活性，可注射的自凝固新型骨修复材料。方法制备携载rhBMP-2的聚乳酸与聚乙醇酸共聚物（PLGA）微球，并将其与rhBMP-2／磷酸钙骨水泥（CPC）复合。制备出rhBMP-2／PLGA微球／CPC复合人工骨。测定了复合材料释药速度，将复合材料及rhBMP-2-CPC分别植入兔双侧股骨髁骨缺损区域，通过X线、组织学观察比较不同时期材料的降解及成骨情况。结果 复合材料各时间点的体外释药量均大于单纯rhBMP-2／CPC组．与单纯rhBMP-2／CPC材料相比较，复合材料植入体内后不同时间点材料的降解和新骨生成均高于单纯rhBMP-2／CPC植入组。结论 rhBMP-2／PLGA微球的掺入可明显加快rhBMP-2的释放。提高材料的降解速度和成骨活性。     

携载rhBMP-2微球的新型可注射自凝固复合人工骨的制备及特性研究

[目的]制备一种具有良好降解性和成骨活性、可注射的自凝固新型骨修复材料。[方法]制备携载rhBMP-2的聚乳酸与聚乙醇酸共聚物（PLGA）微球，并将其与rhBMP-2／磷酸钙骨水泥（CPC）复合，制备出rhBMP-2／PLGA微球／CPC复合人工骨。探讨了材料的特性，包括形貌、固化时间、抗压强度及反映材料体外降解速度的指标一体外降解液Ca、P浓度变化，测定复合材料rhBMP乏的释药速度及体外诱导MSCs细胞成骨分化的能力。[结果]与单纯CPC-rhBMP-2相比，复合材料的固化时间少量增加，抗压强度下降明显。体外降解速度及体外释药明显提高，释放的rhBMP-2具有骨诱导活性。[结论]rhBMP-2／PLGA微球／磷酸钙骨水泥新型复合人工骨是具有良好应用前景的骨修复材料。     

脱钙骨基质/磷酸钙复合骨水泥骨诱导活性观察

目的：观察磷酸钙骨水泥（CPC）中加入脱钙骨基质（DBM）后形成的复合骨水泥的成骨诱导活性。方法：将DBM/CPC复合骨水泥分别植入兔背肌肌袋内，于不同时间取材，通过组织学切片、ALP等手段观察异位诱导成骨情况。结果：术后2周，DBM/CPC复合骨水泥组可见间充质细胞增殖、聚集并包绕DBM骨粒。4周时，DBM已有部分吸收，并软骨样细胞和软骨样组织包裹。8周，DBM进一步吸收，软骨细胞和软骨组织逐渐成熟，新骨形成。12周，DBM吸收并被新骨组织部分或大部分代替且相互连接成片。ALP测定结果与组织学观察的新骨形成情况基本一致。结论：DBM/CPC复合骨水泥有较强的异位诱导成骨能力，诱导新骨的形成伴随着材料的降解，可以有效弥补单纯使用CPC时降解速度太慢和无骨诱导能力的不足。     

多孔载因子CPC促进骨缺损愈合的实验研究

[目的]探讨磷酸钙骨水泥复合rhBMP-2/明胶微球复合材料在治疗骨缺损时的降解、成骨性能。[方法]制备携载rhBMP-2的明胶微球(GMs),与磷酸钙骨水泥(CPC)复合,制备出rhBMP-2/GMs/CPC复合人工骨。取30只新西兰大白兔,在前臂桡骨中段制造人工骨缺损,随机分成3组,分别植入rhBMP-2/GMs/CPC/复合物(A组)、GMs/CPC(B组)、rhBMP-2/CPC(C组),术后6、12周分别进行X线检测、骨密度测定,术后12周处死动物,分别行生物力学测定,脱钙切片、HE染色,不脱钙切片进行荧光显微镜下观察双标间距,计算平均矿化率。[结果]与GMs/CPC、rhBMP-2/CPC组比较,复合材料植入后不同时间点的材料降解及成骨均高于对照组。12周A组标本生物力学实验测定结果表明指标接近正常,与B、C组比较有统计学差异。骨密度12周、新骨矿化率提示有统计学差异。[结论]rhBMP-2/GMs/CPC微球系统复合材料在体内易降解,具有良好成骨活性,是良好的骨修复材料。     

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。     

可控性微结构磷酸钙支架作为成骨细胞载体修复兔尺骨节段性缺损

目的采用可控性微结构磷酸钙支架作为成骨细胞载体修复兔尺骨节段缺损，观察载体微结构在新骨生成及缺损愈合中的作用并探讨其机制。方法应用快速成型（RP）间接制造技术制备可控性微结构自固化磷酸钙（CPC）支架，将兔颅骨源性成骨细胞与实验组（可控性微结构支架）及对照组（单纯CPC材料）复合培养，倒置显微镜及扫描电镜（SEM）观察细胞生长情况；培养7d后植入兔尺骨节段性缺损，术后4、8、12周取材，分别行大体、X线、组织学观察和新生骨定量分析，评价新骨生长及缺损愈合情况。结果培养7d后支架表面及管道内有大量细胞分布。实验组新骨生长、改建及材料降解均沿管道结构进行，术后12周形成新生骨与支架相互嵌合的复合体；对照组新骨生长主要发生在骨断端与材料结合处，术后12周两端骨组织长人材料，CPC出现少量降解。术后12周实验组新生骨量高于对照组，差异有统计学意义（P〈0．05）。结论可控性微结构促进支架内新骨生成及兔尺骨节段性缺损的愈合，对支架微结构的深人研究和优选是增强组织工程化骨移植物成骨效能的有效途径。     

脱钙骨基质/磷酸钙复合骨水泥骨诱导活性观察

目的:观察磷酸钙骨水泥(CPC)中加入脱钙骨基质(DBM)后形成的复合骨水泥的成骨诱导活性。方法:将DBM/CPC复合骨水泥分别植入兔背肌肌袋内,于不同时间取材,通过组织学切片、ALP等手段观察异位诱导成骨情况。结果:术后2周,DBM/CPC复合骨水泥组可见间充质细胞增殖、聚集并包绕DBM骨粒。4周时,DBM已有部分吸收,并软骨样细胞和软骨样组织包裹。8周,DBM进一步吸收,软骨细胞和软骨组织逐渐成熟,新骨形成。12周,DBM吸收并被新骨组织部分或大部分代替且相互连接成片。ALP测定结果与组织学观察的新骨形成情况基本一致。结论:DBM/CPC复合骨水泥有较强的异位诱导成骨能力,诱导新骨的形成伴随着材料的降解,可以有效弥补单纯使用CPC时降解速度太慢和无骨诱导能力的不足。     

骨碎补/聚乳酸-羟基乙酸共聚物微囊复合自固化磷酸钙治疗家兔股骨缺损模型的实验研究

目的 探讨骨碎补/聚乳酸-羟基乙酸共聚物(DR-PLGA)微囊与自固化磷酸钙人工骨(CPC)复合物对家兔股骨骨缺损的影响.方法 将8只新西兰大白兔数字随机分为实验组(n=4)和对照组(n=4),制备家兔股骨骨缺损模型,分别植入DR-PLGA/CPC复合体与不含骨碎补的PLGA/CPC骨支架,分别于术后4周、8周通过X线、大体解剖、组织学观察评价其提高成骨活性、促进骨折愈合的效果.结果 术后4周、8周X线及组织学观察显示实验组促进骨愈合、提高成骨活性均优于对照组.结论 DR-PLGA/CPC复合体可诱导新生骨形成,促进骨愈合.     

一种新型生物活性人工骨的制备及成骨活性的研究

目的：研制CPC/BMP复合人工骨,检测其成骨活性。方法：制备CPC/BMP及CPC骨块,扫描电子显微镜观察表面结构。用小鼠肌袋植入实验观察材料的成骨活性。结果：BMP在CPC中呈微球状均匀分布。CPC植入小鼠肌袋内不能诱导,CPC/BMP植入后1周有软骨细胞出现,2周有编织骨,4周以后小梁骨生成,16周出现成熟的板层骨。同时材料出现降解迹象。有机质含量、碱性磷酸酶浓度在CPC/BMP组出现升高,扫描电镜结果同样证实有新骨形成。结论：CPC/BMP生物活性人工骨可异位诱导成骨,可望成为新型的骨缺损修复材料。     

大鼠骨髓间充质干细胞复合n-HA/PLA支架异位成骨的实验研究

[目的]研究大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)复合纳米羟基磷灰石/聚乳酸(n-HA/PLA)支架材料体内异位成骨情况.[方法]取SD大鼠股骨胫骨骨髓,进行贴壁培养BMSCs,将第3代BMSCs接种到n-HA/PLA支架材料上,加入成骨诱导液,3d后置人大鼠体内,设为实验组;将单纯支架材料置入组为对照组.4、8、12周时取材进行大体和组织学观察.[结果]8、12周时实验组可见类骨质成分形成,并且支架材料维持置入时形状,对照组无类骨质形成.[结论]BMSCs复合n-HA/PLA构建组织工程骨有很好的异位成骨能力,且能在体内维持良好塑型.     

In vivo degradation and new bone formation of calcium phosphate cement-gelatin powder composite related to macroporosity after in situ gelatin degradation

Calcium phosphate cement (CPC) is reported to have excellent biocompatibility and osteoconductivity. However, its biodegradability must be improved to promote bone regeneration. We have mixed gelatin powder with CPC to create a composite containing macropores with interconnectivity. Sixty rabbits were grouped as follows: 85 wt% CPC to 15 wt% gelatin powder (C15), 90 wt% CPC to 10 wt% gelatin powder (C10), 100 wt% CPC (C0) as control group and Sham group. Trabecular bone defects of distal femurs were made and implanted with the composites. The femurs were harvested for histomorphometry at 4, 12, 24 weeks after implantation, and mechanical testing at 3 days, 1, 4, 12, 24 weeks. Compared with C0, X-ray and micro-CT results of the composites revealed a progressive increase in the amount of CPC-gelatin powder composite which was replaced by trabeculae. New bone area increased from 3.8 to 18% in C10, and 4.2 to 22% in C15, residual composite area decreased from 65 to 31% in C10, and 70 to 20% in C15. The compressive strength of C15 was 9.2 MPa, which was inferior to 14.6 MPa (normal cancellous bone), but was 27.4 MPa in C10 at 1 week. Further improvement of this composite may make a suitable scaffold for bone regeneration.     

万古霉素阳离子脂质体复合纳米羟基磷灰石/壳聚糖/魔芋葡甘聚糖治疗兔慢性感染性骨缺损

目的检验阳离子脂质体包封万古霉素复合纳米羟基磷灰石/壳聚糖/魔芋葡甘聚糖(nanohydroxyapatite/chitosan/koniac glucomannan,n-HA/CS/KGM)支架体内抗感染及骨修复活性。方法取6月龄健康新西兰大白兔51只,体重1.5～3.0kg,用金黄色葡萄球菌制备慢性感染性双侧胫骨骨缺损模型。将造模后4周存活的48只兔随机分为4组,每组12只。根据以下分组方法,分别于双侧骨缺损处植入相应支架。A组;清创后不作任何处理;B组:n-HA/CS/KGM空白支架组;C组:万古霉素复合n-HA/CS/KGM支架组;D组:万古霉素阳离子脂质体复合n-HA/CS/KGM支架组。治疗后8周行大体、骨缺损修复、组织学观察以及X线片、细菌学检查。结果实验动物造模后4周X线片显示明显骨质缺损、低密度影及软组织肿胀影,Norden评分均>3分,为(3.83±0.52)分。治疗后8周大体观察:C、D组窦道已愈合,A、B组仍有窦道;大体观察病理评分C、D组明显优于A、B组(P<0.05)。骨缺损修复观察:D组骨缺损已修复,骨缺损最长径显著优于A、B、C组(P<0.05)。X线片检查:C、D组可见新骨形成,A、B组可见骨膜反应及髓腔低密度影;Norden评分D组明显小于A、B、C组(P<0.05)。组织学观察:HE染色示C、D组可见大量骨小梁形成,纤维增生,未见明显感染迹象,A、B组仍可见中性粒细胞积聚;Smeltzer评分C、D组明显优于A、B组(P<0.05)。细菌学检查:C、D组阴性率明显高于A、B组(P<0.05)。结论万古霉素阳离子脂质体复合n-HA/CS/KGM支架可很好治疗兔慢性感染性胫骨骨缺损,为临床上治疗慢性感染性骨缺损提供了新思路。     

磷酸钙人工骨结合骨髓基质干细胞移植修复骨缺损的实验研究

目的制备磷酸钙人工骨(calcium phosphats artifieal bone, CPC)与骨髓基质干细胞(bone mesenchymal stem cells, BMSCs)复合物，通过动物实验研究其对骨缺损的修复作用。方法分离、扩增兔的BMSCs，并以CPC为载体制备cPc／BMSCs复合物，植入兔桡骨15mm骨缺损处。于术后不同时间处死动物，通过X线摄片、组织学染色分析和放射性核素监测，观察新骨形成和材料降解情况。同时以单纯的CPC及空白对照组作为对照研究，评价CPC／BMSCs复合物对骨缺损的修复能力。结果CPC／BMSCs复合物可再生新骨组织并完好地修复桡骨缺损，且其修复能力明显优于单纯的CPC。结论以CPC为载体的自体骨髓细胞移植能有效的修复骨缺损。     

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.     

丝素蛋白/磷酸钙骨水泥降低椎体成形术中心血管并发症风险的实验研究

[目的]建立骨水泥肺栓塞动物模型,研究聚甲基丙烯酸甲酯、磷酸钙骨水泥及丝素复合磷酸钙骨水泥固相三种材料注射造成肺栓塞后,对血流动力学、肺氧合及凝血活酶的影响,探讨丝素改良骨水泥材料降低心血管系统并发症的可行性。[方法]24只实验用猪随机分为3组,每组8只,在全麻后气管插管,呼吸机维持下,开胸手术经肺动脉干分别注入聚甲基丙烯酸甲酯、磷酸钙骨水泥和丝素复合磷酸钙骨水泥固相,持续监测血流动力学参数,测定不同时间点动脉血pH值、动脉血氧分压(PaO2)和动脉血PaCO2浓度以及注射前后抗凝血酶Ⅲ活性(ATⅢ)。处死后肺标本行CT检查,立体三维重建骨水泥血管内铸形。[结果]注入磷酸钙骨水泥引起了肺动脉高压和低血压,平均肺动脉压的升高最高时比基础值增高(20.93±5.04)mmHg(注射后20 min),平均动脉血压下降最低时比基础值降低(-26.59±6.8)mmHg(注射后50 min);丝素复合磷酸钙骨水泥固相组的变化较轻微,与聚甲基丙烯酸甲酯组类似,丝素复合磷酸钙骨水泥固相组与磷酸钙骨水泥组比较差异有统计学意义(P0.05)。注射骨水泥后磷酸钙骨水泥组血气指标改变明显,造成了严重的低氧血症、高碳酸血症和酸中毒,并引起了AT-Ⅲ明显的下降,丝素复合磷酸钙骨水泥固相及聚甲基丙烯酸甲酯对肺栓塞动物动脉血气和凝血指标的影响则较小。CT三维成像显示磷酸钙骨水泥体内有明显溃散,而丝素复合磷酸钙骨水泥固相则保持了较完整的骨水泥铸形。[结论]骨水泥的抗稀散性对肺栓塞后心血管并发症的严重程度有重要影响,丝素的复合使磷酸钙骨水泥在血液中的抗稀散性明显提高,有效地减少了栓子特别是微栓子的产生,能明显减轻骨水泥栓塞后对血流动力学、呼吸功能及凝血系统的影响,从而降低急性心肺功能障碍的发生率和死亡率。