组织工程用大段负重骨缺损动物模型的建立

目的：建立组织工程用大节段负重骨缺损的大动物标准模型。方法：统计分析山羊胫骨和股骨解剖数据，试制出适用于大动物长骨缺损内固定的交锁髓内钉器械；山羊10只随机分2组制备单侧胫骨或股骨中段30mm长的骨与骨膜缺损，胫骨用钢板内固定，股骨用髓内钉内固定。术后放射学检查、大体标本和组织学方法评价骨缺损自行修复情况。结果：X射线片示骨缺损处保持良好的对线、对位，为增生性骨不连表现，组织学显示无骨组织长入。结论：山羊胫骨或股骨30mm缺损模型不能自主成骨修复，符合骨组织工程动物模型的要求，内固定以交锁髓内钉更可靠，更值得在大动物的长骨骨缺损实验研究中推广运用。     

组织工程用犬桡骨大段缺损模型的生物力学及有限元评价

目的：发展一种新型骨组织工程用大动物大段骨缺损模型，为组织工程研究选用提供依据。方法：①选择成年家犬湿尺、桡骨标本1根行CT断层扫描后经软件处理进行有限元建模及约束处理，施加边界条件计算应力一应变和扭矩一扭角关系。②采用24根成年雄性家犬尺桡骨标本制成桡骨中段大段骨缺损模型，随机分别采用3种固定方式及对照组进行抗轴向压缩、抗拉伸、抗扭转的强度比较。结果：①有限元分析表明本研究设计的四孔半笼式半管型钢板与单边外固定架相比，钢板固定的骨应力分布较接近正常状态而其应力集中程度较小。②力学实验表明，各组应变值与载荷的大小呈正线性相关，在满足轴向压缩、拉伸及扭转方面，四孔半笼式半管型钢板比单边外固定架和国产AO四孔直钢板优越。结论：此种组织工程动物模型具有抗扭转，抗压缩及抗拉伸的独特优势．力学结构合理。     

组织工程用犬桡骨大段缺损模型的生物力学及有限元评价

目的:发展一种新型骨组织工程用大动物大段骨缺损模型,为组织工程研究选用提供依据。方法:①选择成年家犬湿尺、桡骨标本1根行CT断层扫描后经软件处理进行有限元建模及约束处理,施加边界条件计算应力-应变和扭矩-扭角关系。②采用24根成年雄性家犬尺桡骨标本制成桡骨中段大段骨缺损模型,随机分别采用3种固定方式及对照组进行抗轴向压缩、抗拉伸、抗扭转的强度比较。结果:①有限元分析表明本研究设计的四孔半笼式半管型钢板与单边外固定架相比,钢板固定的骨应力分布较接近正常状态而其应力集中程度较小。②力学实验表明,各组应变值与载荷的大小呈正线性相关,在满足轴向压缩、拉伸及扭转方面,四孔半笼式半管型钢板比单边外固定架和国产AO四孔直钢板优越。结论:此种组织工程动物模型具有抗扭转,抗压缩及抗拉伸的独特优势,力学结构合理。     

用于组织工程骨构建研究的兔单一负重骨缺损模型

目的:为组织工程骨构建及修复负重长骨缺损的研究提供标准化的实验性骨缺损动物模型。方法:本实验于2004-10/2005-04在南方医科大学南方医院组织工程实验室和实验动物研究中心完成。①测量成年新西兰大白兔5只10具股骨干标本相关解剖数据并据此改进兔股骨固定方法。②18只新西兰大白兔随机分为3组,每组6只,分别制备10mm,15mm,20mm的股骨干中段骨和骨膜缺损,普通钢板螺丝钉及钢丝固定。③术后4,8,12周分别摄X射线侧位片进行定性分析、双能量X射线骨密度测量仪(DEXA)测量骨密度进行定量分析,各时间点每组各取2只标本做组织学检查。结果:23只兔均进入结果分析。①兔股骨测量结果:股骨长度(94.1±3.0)mm;股骨干中点横径(7.4±0.4)mm,矢状径(5.8±0.4)mm;骨皮质平均厚度(1.2±0.1)mm;髓腔平均直径(4.1±0.2)mm。②大体观察:4周时各组骨缺损均为纤维组织填充;8周时10mm骨缺损组已经见到骨痂连接;12周时10mm骨缺损组骨痂坚实,无异常活动,而15mm,20mm骨缺损组均为纤维瘢痕组织填充,去除内固定后有异常活动度。③X射线观察缺损区骨生长情况:10mm骨缺损组第12周时骨缺损区图像与4周时相比有明显的新骨形成;而15mm,20mm骨缺损组各时间段均无骨性填充影像;DEXA测量结果显示10mm骨缺损组在12周时新生骨已达临近骨组织密度的一半,而15mm,20mm骨缺损组各时间段的骨密度均为零。④组织学检查:12周时10mm缺损组由新生骨和软骨组织填充,部分髓腔再通;15mm,20mm骨缺损组在12周的观察期内只有骨断端和钢板螺丝钉周围有少量骨痂生长。以上各项检查显示:10mm骨缺损组均于8～12周出现骨性愈合;15mm和20mm骨缺损组直到12周仍未见骨愈合现象。结论:钢板螺丝钉固定的兔股骨干15mm以上的实验性骨缺损不能自行愈合,可用于组织工程骨的血管神经同步构建研究。     

兔膝关节软骨缺损动物模型的建立

背景:以往制备骨关节模型的方法成模时间较长.目的:建立一个理想的兔膝关节软骨缺损动物模型.设计、时间及地点:随机分组设计,对照动物实验,于2007-03/2008-10在广州市红十字会医院创伤外科研究所完成.材料:用新西兰大白兔16只,雌雄不限,体质量3.2～4.0 kg.方法:以6g/L戊巴比妥钠行耳缘静脉注射麻醉下,通过在实验兔后腿关节的股骨髁关节面部位用电动骨钻,在控制其直径4.5 mm,深度为3 mm,造成其关节软骨的缺损,制模后2,6,12,18周取出其股骨髁.主要观察指标:用大体观察、组织学染色共聚焦显微镜观察缺损部位软骨修复情况.结果:实验兔后腿关节的股骨髁关节面的关节软骨缺损后,在制模后2,6周缺损部位凹陷明显,只有少许肉芽组织和纤维组织生长填充,未见软骨细胞爬行生长,12,18周见缺损部位以纤维组织增生为主,底部及边缘可见骨组织和软骨增生,但是镜下形念仍与正常软骨组织区别较大,表面仍未见软骨细胞爬行生长.结论:实验建立的兔膝关节软骨缺损模型成模时间短,且缺损部位不能通过自我修复达到自愈.     

用于组织工程骨构建研究的兔单一负重骨缺损模型

目的：为组织工程骨构建及修复负重长骨缺损的研究提供标准化的实验性骨缺损动物模型。方法：本实验于2004-10／2005-04在南方医科大学南方医院组织工程实验室和实验动物研究中心完成。①测量成年新西兰大白兔5只10具股骨干标本相关解剖数据并据此改进兔股骨固定方法。②18只新西兰大白兔随机分为3组，每组6只，分别制备10mm，15mm，20mm的股骨干中段骨和骨膜缺损，普通钢板螺丝钉及钢丝固定。③术后4，8，12周分别摄X射线侧位片进行定性分析、双能量X射线骨密度测量仪（DEXA）测量骨密度进行定量分析，各时间点每组各取2只标本做组织学检查。结果：23只兔均进入结果分析。①兔股骨测量结果：股骨长度（94．1&;#177;3．01mm；股骨干中点横径（7．4&;#177;0．4）mm，矢状径（5．8&;#177;0．41mm；骨皮质平均厚度（1．2&;#177;0．1）mm；髓腔平均直径（4．1&;#177;0．2）mm。②大体观察：4周时各组骨缺损均为纤维组织填充；8周时10mm骨缺损组已经见到骨痂连接；12周时10mm骨缺损组骨痂坚实，无异常活动，而15mm，20mm骨缺损组均为纤维瘢痕组织填充，去除内固定后有异常活动度。③X射线观察缺损区骨生长情况：10mm骨缺损组第12周时骨缺损区图像与4周时相比有明显的新骨形成；而15mm，20mm骨缺损组各时间段均无骨性填充影像；DEXA测量结果显示10mm骨缺损组在12周时新生骨已达临近骨组织密度的一半，而15mm，20mm骨缺损组各时间段的骨密度均为零。④组织学检查：12周时10mm缺损组由新生骨和软骨组织填充，部分髓腔再通；15mm，20mm骨缺损组在12周的观察期内只有骨断端和钢板螺丝钉周围有少量骨痂生长。以上各项检查显示：10mm骨缺损组均于8～12周出现骨性愈合；15mm和20mm骨缺损组直到12周仍未见骨愈合现象。结论：钢板螺丝钉固定的兔股骨干15mm以上的实验性骨缺损不能自行愈合，可用于组织工程骨的血管神经同步构建研究。     

腔隙性骨缺损实验动物模型的建立

目的：设计一个可靠的新型骨缺损动物模型，同时评价超声波清洗后的同种异体骨成骨能力。方法：实验于2003—08／12在山西省医用组织库和河北省创伤外科研究所完成。选取30只新西兰大白兔随机分成5组，每组6只，分别在双侧股骨下段造成骨缺损模型，分别设空白试验组、异体骨试验组及自体骨对照组，在1，2，4，6，8周处死动物，行X射线检查、大体观察、组织学检查。结果：自体骨对照组、异体骨试验组在8周内修复骨缺损，而空白试验组仅有纤维组织，无新骨形成。结论：这种动物模型可以作为可靠的骨缺损动物模型，该种异体骨具有良好的修复骨缺损的能力。     

组织工程骨修复山羊负重骨大段缺损

目的研究组织工程骨结合带锁髓内钉修复成年山羊大段负重骨缺损的可行性,探索更可行的技术路径。方法将24只成年山羊,通过骨髓穿刺法获取山羊骨髓间充质干细胞（BMSC）,将体外扩增及成骨定向诱导的第2代BMSC与同种异体脱钙骨基质（DBM）通过双相接种法构建组织工程骨。24只成年山羊,以带锁髓内钉构建股骨中段3cm骨缺损模型。随机分为3组,每组8只。实验组以组织工程骨修复骨缺损,对照组单独使用DBM和空白组旷置。术后1、12、24周行X线片观察及评分,12、24周每组各处死4只动物行组织学观察和生物力学检测。结果标本大体观察示实验组和对照组术后12周骨缺损部位被骨痂连接,髓腔贯通,24周全部愈合;实验组24周恢复正常解剖形态,对照组外形仍然粗糙、不规则;空白组术后12周及24周缺损部位均为纤维组织充填。术后1周各组X线评分无明显差异（P〉0．05）,实验组术后12周及24周X线评分均优于对照组和空白组,对照组优于空白组,各组24周X线评分均高于12周时,差异均有统计学意义（P〈0．05）。实验组术后12、24周的最大抗扭强度分别达正常侧的47．07％±5．05％和83．73％士2．33％,显著高于对照组和空白组（P〈O．05）;空白组2个时间点最大抗扭强度均不超过正常的15％,与骨不连时的纤维连接相符。组织学检查示术后12周实验组和对照组骨缺损区DBM支架材料基本被吸收,有典型的同心圆排列的哈弗系统形成,周围偶见淋巴细胞;术后24周,实验组和对照组股骨缺损均被修复,但实验组较对照组的新骨更多、骨塑形更好;空白组术后24周骨缺损区中央仍为纤维组织填充。结论组织工程骨结合带锁髓内钉能够更有效修复成年山羊负重骨大段骨缺损,满足负重骨的生物力学要求。     

腔隙性骨缺损实验动物模型的建立

目的:设计一个可靠的新型骨缺损动物模型,同时评价超声波清洗后的同种异体骨成骨能力。方法:实验于2003-08/12在山西省医用组织库和河北省创伤外科研究所完成。选取30只新西兰大白兔随机分成5组,每组6只,分别在双侧股骨下段造成骨缺损模型,分别设空白试验组、异体骨试验组及自体骨对照组,在1,2,4,6,8周处死动物,行X射线检查、大体观察、组织学检查。结果:自体骨对照组、异体骨试验组在8周内修复骨缺损,而空白试验组仅有纤维组织,无新骨形成。结论:这种动物模型可以作为可靠的骨缺损动物模型,该种异体骨具有良好的修复骨缺损的能力。     

猕猴组织工程化骨构建及其修复异体骨缺损的放射学评估

目的 用生物衍生骨材料和同种异体骨髓基质干细胞( MSCs)构建组织工程化骨并从放射学评估其植入猕猴体内修复长骨大段骨缺损的效果. 方法 于猕猴胫骨结节抽取 MSCs并使诱导分化为成骨样细胞,培养后与人源生物衍生骨材料体外复合构成组织工程化骨,植入 15只异体猕猴桥接桡骨 2.5 cm节段骨缺损作为实验组 ;用单纯生物衍生骨材料桥接对侧同样大小骨缺损作为对照组 ;另取 2只猕猴双侧桡骨同样部位和大小骨缺损旷置作为空白组.术后 3, 6, 12周时双侧前臂正侧位摄 X线片,空白组于术后 12, 24周摄 X线片,用放射影像学评分和图像分析 X线阻射影比较骨缺损的修复情况. 结果 实验组骨缺损放射影像学评分以及新生骨痂的密度在 3, 6, 12周均优于对照组.空白组术后 24周骨缺损均无愈合. 结论 生物衍生材料和同种异体 MSCs构建组织工程化骨植入猕猴桥接大段骨缺损可使骨缺损达较快修复.     

骨组织工程中大孔支架材料制备的研究

理想的多孔支架材料的寻找和制备是目前骨组织工程中研究的热点之一.磷酸钙骨水泥是骨组织工程中椎一能自行固化、生物相容性好的制备大孔支架的材料,近年来已成为研究的热点,但通常用这种材料制备的多孔支架脆性较大,限制了它的应用,利用复合材料的优点对其进行改性是其今后发展的方向;综述了骨组织工程中对支架材料的要求、常用材料的优缺点、常用的制备方法等,对磷酸钙骨水泥有机增强制备研究的最新进展进行了重点综述,并对杂化支架材料的优点及前景作了分析.     

骨组织工程中细胞种植基质材料的发展

目前研究和实验中的骨组织工程支架材料种类繁多,来源不同,性能各异,但尚无一种材料能够满足支架材料的全部要求,应充分考虑到各种材料的优缺点,发挥各自优势,取长补短,形成复合材料,并含有最佳组合的生长因子释放系统,发挥最佳成骨能力。     

Novel standardized massive bone defect model in rats employing an internal eight‐hole stainless steel plate for bone tissue engineering

Massive bone defects are a challenge in orthopaedic research. Defective regeneration leads to bone atrophy, non‐union of bone, and physical morbidity. Large animals are important models, however, production costs are high, nursing is complex, and evaluation methods are limited. A suitable laboratory animal model is required to explore the underlying molecular mechanism and cellular process of bone tissue engineering. We designed a stainless steel plate with 8 holes; the middle 2 holes were used as a guide to create a standardized critical size defect in the femur of anaesthetized rats. The plate was fixed to the bone using 6 screws, serving as an inner fixed bracket to secure a tricalcium phosphate implant seeded with green fluorescent protein‐positive rat bone marrow mesenchymal stem cells within the defect. In some animals, we also grafted a vessel bundle into the lateral side of the implant, to promote vascularized bone tissue engineering. X‐ray, microcomputed tomography, and histological analyses demonstrated the stainless steel plate resulted in a stable large segmental defect model in the rat femur. Vascularization significantly increased bone formation and implant degradation. Moreover, survival and expansion of green fluorescent protein‐positive seeded cells could be clearly monitored in vivo at 1, 4, and 8 weeks postoperation via fluorescent microscopy. This standardized large segmental defect model in a small animal may help to advance the study of bone tissue engineering. Furthermore, availability of antibodies and genetically modified rats could help to dissect the precise cellular and molecular mechanisms of bone repair.     

低强度超声波结合组织工程修复长骨节段性骨缺损

目的:观察低强度超声波结合组织工程技术对长骨节段性缺损的修复效果。方法:实验于2003-05/2004-10在青岛大学医学院附属医院创伤外科完成。取健康成年大白兔48只,建立兔桡骨1.5cm节段性骨-骨膜缺损模型,于骨缺损处植入磷酸钙人工骨和骨髓基质干细胞复合物后随机分为两组,每组24只,实验组局部接受低强度超声波刺激1次/d,15min/次,对照组未给予超声波刺激。于术后4,8,12周麻醉状态下处死动物获取标本。通过生物力学测定、组织学染色分析、X射线摄片及骨密度测量等手段观察新骨形成和材料降解情况。结果:48只兔均进入结果分析。①兔血清碱性磷酸酶含量:术后随着时间的延长,两组动物血清中碱性磷酸酶浓度逐渐升高,实验组6周时达到最高水平(2284nkat/L),对照组8周达到最高水平(1834nkat/L),实验组总体水平高于对照组。②兔桡骨缺损区骨密度测量结果:12周时实验组新骨密度明显高于对照组(0.217,0.153g/cm2,P<0.01)。③兔桡骨生物力学测定结果:12周时实验组的桡骨最大扭转强度明显大于对照组(0.675,0.298Nm,P<0.01)。④兔桡骨缺损区X射线检查:实验组8周时材料体积变小,12周时新骨大量形成并钙化,可见到连续性骨膜骨痂,骨缺损范围变小;对照组12周时骨端新骨形成,长入材料,但材料体积无明显减少。⑤兔桡骨缺损区组织形态学观察结果:实验组12周时新骨多为板层骨,长入材料并与之相互分割包裹;对照组12周时新骨继续增生,边缘处材料被降解成较小的颗粒。结论:低强度超声波不仅有效地促进了新骨的形成,同时也加速了新骨的钙化,明显地促进组织工程对骨缺损的修复作用。     

低强度超声波结合组织工程修复长骨节段性骨缺损

目的：观察低强度超声波结合组织工程技术对长骨节段性缺损的修复效果。方法：实验于2003-05／2004-10在青岛大学医学院附属医院创伤外科完成。取健康成年大白兔48只，建立兔桡骨1．5cm节段性骨-骨膜缺损模型，于骨缺损处植入磷酸钙人工骨和骨髓基质干细胞复合物后随机分为两组，每组24只，实验组局部接受低强度超声波刺激1次／d，15min／次，对照组未给予超声波刺激。于术后4，8，12周麻醉状态下处死动物获取标本。通过生物力学测定、组织学染色分析、X射线摄片及骨密度测量等手段观察新骨形成和材料降解情况。结果：48只兔均进人结果分析。①兔血清碱性磷酸酶含量：术后随着时间的延长，两组动物血清中碱性磷酸酶浓度逐渐升高，实验组6周时达到最高水平（2284nkat／L），对照组8周达到最高水平（1834nkat／L）．实验组总体水平高于对照组。②兔桡骨缺损区骨密度测量结果：12周时实验组新骨密度明显高于对照组（0．217，0．153g／cm^2．P〈0．01）。③兔桡骨生物力学测定结果：12周时实验组的桡骨最大扭转强度明显大于对照组（0．675，0．298Nm，P〈0．01）。④兔桡骨缺损区X射线检查：实验组8周时材料体积变小，12周时新骨大量形成并钙化，可见到连续性骨膜骨痂，骨缺损范围变小；对照组12周时骨端新骨形成，长人材料．但材料体积无明显减少。⑤兔桡骨缺损区组织形态学观察结果：实验组12周时新骨多为板层骨，长人材料并与之相互分割包裹；对照组12周时新骨继续增生，边缘处材料被降解成较小的颗粒。结论：低强度超声波不仅有效地促进了新骨的形成，同时也加速了新骨的钙化，明显地促进组织工程对骨缺损的修复作用。     

组织工程多孔生物材料的制备及表征

目的 制备适合新骨长入的孔隙率、孔隙尺寸和结构的多孔磷酸钙组织工程支架材料.方法 通过湿法共沉淀法合成羟基磷灰石(HA)/磷酸三钙(TCP)双相粉末作为起始粉末,分别采用有机泡沫浸浆法和适当的致孔剂加入磷酸钙骨水泥中,分别制备多孔磷酸钙陶瓷和多孔磷酸钙骨水泥,并测量多孔隙率,采用扫描电镜观测试样的形貌和孔隙结构,利用X射线衍射分析磷酸钙的相成分.结果 多孔磷酸钙陶瓷和磷酸钙骨水泥的孔隙率分别为72%和67%;孔隙尺寸主要分布在200～280 μm;孔壁上分别存在大量孔径仅为数微米至数十微米的微孔,为微孔隙间的贯通提供了可能性;X射线衍射结果证明多孔磷酸钙陶瓷的组成包括HA和β-TCP ,而多孔磷酸钙骨水泥的主要成分均为HA,β-TCP and β-TCP.结论 本试验制备的多孔磷酸钙陶瓷和多孔磷酸钙骨水泥具有适合新骨长入的孔隙直径和孔隙率,具有良好的生物相容性.