仿生活性人工骨修复兔桡骨节段性骨缺损的研究

目的 研制在成分和结构上与天然骨基质高度仿生的新型材料，应用于节段性骨缺损的修复。方法 以Ⅰ型胶原蛋白分子为模板，引入钙磷盐生成体重，合成纳米相羟基磷灰石/胶原（NHAC）并以之为主体，以1：1的质量比加入聚乳酸（PLA）制备多孔框架，与重组人骨形态发生蛋白2（rh-BMP2)复合后植入兔桡骨15mm缺损，观察骨修复情况。结果 所合成的材料具有纳米级的层装排列结构。层间距为11.7nm，实验组中10只兔术后12周骨缺损均完全愈合。结论 NHAC可能成为修复骨缺损的较理想材料，具有较大的临床应用潜力。     

犬骨形态发生蛋白/羟基磷灰石梯度涂层骨的结合性能

目的探讨复合重组人骨形态发生蛋白(rhBMP)的羟基磷灰石(HA)梯度涂层植入体的界面骨结合性能。方法6只健康成年杂交犬股骨内、外髁关节面各垂直植入1个种植体,共植入钛合金圆柱体(Ti组)、HA涂层钛合金圆柱体(HA组)、复合rhBMP的HA涂层钛合金圆柱体(BMP组)各8个。12周时取材进行界面组织学观察、顶出试验和扫描电镜检查。结果界面组织学和扫描电镜观察显示HA组和BMP组界面骨结合良好。Ti组、HA组和BMP组骨结合率分别为(11.53±10.79)%、(81.51±4.53)%、(92.71±5.30)%(P<0.01);抗剪切力强度分别为(2.36±1.04)、(21.65±1.48)、(30.95±3.67)Mpa(P<0.01)。结论复合BMP的HA梯度涂层在负重情况下界面骨结合好,结合强度高,已具备应用于新型涂层假体研制的生物学性能。     

牛骨形态发生蛋白—明胶—羟基磷灰石骨移植材料的研制及动物实验研究

对牛骨形态发生蛋白-明胶-羟基磷灰石(bBMP-G-HA),骨移植材料的研制及修复大鼠桡骨缺损的动物实验。结果表明bBMP-G-HA具有诱导成骨活性和可吸收性,显著增加骨缺损修复速度。     

羟基磷灰石材料结合牵拉成骨技术修复骨缺损的实验研究

 目的 探讨羟基磷灰石（hydroxyapatite/tri-calcium phosphase,HA/TCP）材料结合牵拉成骨技术是否能减少治疗骨缺损所需的时间并促进骨的矿化过程。方法 将36只健康雄性新西兰大白兔（20~24周,体重2.2~2.8 kg）随机分为3组,每组12只。于左胫腓关节下方做1 cm的胫骨缺损。A组：将骨缺损两端靠拢,外固定架加压固定。B组：将1 cm长的HA/TCP材料填入1 cm的骨缺损中,外固定架加压固定。C组：将骨缺损两端拉近至间距0.5 cm,将0.5 cm长的HA/TCP材料填入剩余的0.5 cm骨缺损中,外固定架加压固定。除B组外,A、C组均于术后7 d开始延长胫骨,A组延长10 d,C组延长5 d。在术后即刻、12、17、27、37 d用“C”型臂X线机观察各组新生骨的矿化过程。所有动物于术后37 d处死,取新生骨样本测量骨矿物质含量（BMC）和组织矿物质含量（TMC）,行胫骨扭转实验及组织病理学分析。结果 C组BMC为（454.44±89.98） mg和TMC为（454.40±89.97） mg显著高于A、B两组。C组新生骨的最大扭矩、新生骨的成熟度均明显高于A、B两组,骨的矿化和重塑也较快。C组在观察期总共37 d内骨愈合良好,但A、B两组在37 d内并未达到骨愈合。结论 在兔胫骨缺损延长模型中,与单一疗法相比,联合应用羟基磷灰石材料和牵拉成骨技术可减少治疗时间并促进骨的矿化。     

复合骨形态发生蛋白生物材料修复骨缺损的研究

具有很强的成骨诱导活性的骨形态发生蛋白分别与单种生物陶瓷、天然聚合物或人工聚合物复合构成生物活性材料,使材料的骨传导作用与骨形态发生蛋白的骨诱导作用相结合,增加修复骨缺损的能力;同时与生物陶瓷和天然聚合物复合,或与生物陶瓷和人工聚合物复合,使骨形态发生蛋白释放速度减缓、在界面上维持较高浓度,诱导活性得到充分发挥,成骨作用加强。骨形态发生蛋白复合材料对长管骨大段骨缺损修复的作用尚待研究。     

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。     

复合珊瑚羟基磷灰石人工骨治疗骨缺损的实验研究

目的评价复合珊瑚羟基磷灰石在骨缺损动物模型中的成骨效果。方法以24只新西兰兔为实验对象,随机分为A、B、C三组,每组8只。分别为CCHA移植组、自体骨移植组和空白对照组。按照标准骨缺损动物模型实验。术后2周、4周、6周、8周对动物进行精神状况、伤口和影像学(X线)观察。每次处死2只动物并取材,以组织学方法对成骨情况、炎症反应情况进行观察。按照Lane-Sandhu评分法评价效果后采用SSPS8.0统计软件进行统计处理。结果成骨效果比较表明CCHA组>自体骨组>空白对照组;炎症反应表明CCHA组<自体骨组=空白对照组。两组均具统计学意义(P<0.05)。结论CCHA的成骨效果好、炎症反应和排斥反应轻,是理想的骨移植替代物。     

骨形态发生蛋白-2壳聚糖微球复合组织工程支架修复兔股骨髁部骨缺损的实验研究

目的 探讨重组人骨形态发生蛋白-2(rhBMP-2)壳聚糖缓释微球复合聚乳酸-聚羟乙酸/磷酸三钙(PLGA/TCP)支架修复骨缺损的可行性和有效性.方法 取健康成年新西兰大白兔45只,在40只实验动物股骨髁部制备0.6 cm×1.0 cm骨缺损.实验分4组:A组:缺损组,B组:用PLGA/TCP空白支架修复骨缺损,C组:用等量rhBMP-2复合PLGA/TCP支架修复骨缺损,D组:用rhBMP-2壳聚糖微球复合PLGA/TCP支架修复骨缺损,每组10只动物.另5只动物为正常对照组(E组).应用X线、Micro-CT和组织病理学等方法检测术后4、12 周各实验组骨缺损修复效果.结果 术后4周X线片示:A组无新骨形成.B组有少量新生骨影像形成,C、D组骨缺损部位均有新骨影像形成.术后12周,Micro-CT结果显示:D组骨密度、骨体积分数、骨小梁厚度、骨小梁数目等指标均优于B组和C组,差异均有统计学意义(P<0.05),A组末检测到上述指标.术后4剧,D组可见大量骨组织形成,有部分成熟的骨小梁,PLGA/TCP支架大部分被降解.吸收.术后12周,D组支架和微球完全降解.骨缺损被成熟骨取代;B、C、D组骨长入率分别为5.78%±1.21%、37.26%±6.45%、74.25%±8.91%,3组之间比较差异均有统计学意义(P<0.05).结论 复合rhBMP-2壳聚糖微球的PLGA/TCP支架具有良好的骨缺损修复效果,临床应用前景较好.     

骨形态发生蛋白-2/胶原/掺锶羟基磷灰石材料修复颅骨缺损

目的 制备骨形态发生蛋白-2( BMP-2)/胶原/掺锶羟基磷灰石材料并探讨其修复大鼠颅骨缺损的可行性和有效性.方法 扫描电镜观察Ⅰ型胶原制备单纯胶原、胶原/羟基磷灰石、胶原/掺锶羟基磷灰石、BMP-2/胶原/掺锶羟基磷灰石4组骨修复材料表面结构.用BMP-2/胶原/掺锶羟基磷灰石材料浸提液进行细胞毒性试验和体外溶血试验评价其生物相容性.在大鼠头颅制备颅骨极限骨缺损模型,分别植入4种骨修复材料.术后12周CT扫描观察骨缺损修复影像学.苏木素-伊红(HE)和Masson染色观察骨缺损组织学变化,并在骨缺损及其周围新生骨部位行骨桥蛋白( OPN)和β-连环蛋白(β-catenin)免疫组织化学染色.结果 在扫描电镜下观察发现单纯的胶原材料为交织样物质结构,胶原/羟基磷灰石材料为交织晶体板状结构胶原/掺锶羟基磷灰石和BMP-2/胶原/掺锶羟基磷灰石材料晶体结构为单晶体交织状.BMP-2/胶原/掺锶羟基磷灰石材料浸提液对细胞相对增殖率(RGR)无显著影响(P＞0.05),材料的细胞毒性为1级.骨缺损CT扫描平均CT值分别为(98.5±10.2)、(208.4±19.5)、(418.4±27.1)、(476.8±30.5)hu,BMP-2/胶原/掺锶羟基磷灰石材料缺损部位CT值最高.HE和Masson染色见BMP-2/胶原/掺锶羟基磷灰石组骨质愈合完全,原骨缺损处多为红色成熟骨.胶原/掺锶羟基磷灰石组植入区内蓝色的新生骨较多.胶原/羟基磷灰石材料组,植入区在植入材料边缘新生骨形成,界限仍然清晰.单纯胶原组骨质未愈合,骨缺损处为淡蓝色条索状结构,中间未见骨形成.对比其他3组,BMP-2/胶原/掺锶羟基磷灰石组存在大量棕色的OPN和β-catenin染色阳性新生骨组织,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 BMP-2/胶原/掺锶羟基磷灰石材料促进骨修复能力强于单纯胶原、胶原/羟基磷灰石、胶原/掺锶羟基磷灰石材料.     

Implanting hydroxyapatite-coated porous titanium with bone morphogenetic protein-2 and hyaluronic acid into distal femoral metaphysis of rabbits

Objective： To assess the osseointegration capability of hydroxyapatite-coated porous titanium with bone morphogenetic protein-2 （BMP-2） and hyaluronic acid to repair defects in the distal femur metaphysis in rabbits.
Methods： Porous titanium implants were made by sintering titanium powder at high temperature, which were coated with hydroxyapatite by alkali and heat treatment and with BMP-2 combined with bone regeneration materials. And hyaluronic acid was further used as delivery system to prolong the effect of BMP-2. The implants were inserted into the metaphysis of the distal femur of rabbits. The animals were killed at 6, 12 and 24 weeks to accomplish histological and biomechanical analyses.
Results： According to the result of histological analysis, the osseointegration in BMP-2 group was better than that of the HA-coated porous titanium group. In push-out test, all the samples had bigger shear stress as time passed by. There was statistical difference between the two groups in 6 and 12 weeks but not in 24 weeks.
Conclusion： Hydroxyapatite-coated porous titanium with BMP-2 and hyaluronic acid has a good effect in repairing defects of distal fumur in rabbits, which is a fine biotechnology for future clinical application.     

引导骨再生技术对血管化组织工程骨修复兔股骨缺损过程中骨形态发生蛋白-2成骨及表达的影响

目的 探讨引导骨再生(GBR)技术对血管化组织工程骨修复兔股骨缺损过程中局部骨形态发生蛋白-2(BMP-2)的成骨量及表达的影响,以明确GBR技术在血管化组织工程骨应用中的作用. 方法 将兔自体骨髓基质干细胞经诱导后与β-磷酸三钙材料复合,植入制备的兔股骨缺损处并在材料侧槽中植入股动静脉束,其中实验组9例,血管化组织工程骨用可吸收性GBR屏障膜包裹;对照组9例,单纯植入血管化组织工程骨,分别于术后4、8、12周通过形态学检测新生骨量,ELISA法检测骨缺损局部BMP-2的表达量. 结果 随着时间进展各组成骨量逐渐增加(实验组4、8、12周时新生骨的相对面积比分别为7.31%±0.55%,35.23%±3.07%,76.09%±3.71%,对照组4、8、12周时新生骨的相对面积比分别为17.26%±1.17%,54.50%±4.26%,82.57%±4.11%,差异均有统计学意义(P<0.05);且同一时间点实验组成骨量低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);术后4、8、12周时实验组骨缺损局部BMP-2 OD值分别为0.334±0.012,0.245±0.008,0.172±0.009,对照组骨缺损局部BMP-2 OD值分别为0.389±0.008,0.289±0.008,0.189±0.009;术后4周时两组骨缺损内BMP-2表达量均达峰值,此后即开始出现不同程度的下降;术后4、8、12周时骨缺损局部BMP-2表达量实验组均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05). 结论 GBR屏障膜会降低血管化组织工程骨修复兔股骨缺损局部的成骨量,并减少骨缺损过程中局部BMP-2的表达量.     

复合骨形态发生蛋白-2的人工骨结合带血供组织修复羊桡骨大段骨缺损的实验研究

目的 探讨复合骨形态发生蛋白-2的聚乳酸-乙醇酸共聚物/磷酸三钙(PLGA-TCP-BMP-2)人工骨结合不同自体带血供组织移植修复羊桡骨大段骨缺损的效果. 方法 将30只绵羊制作成30 mm桡骨骨缺损模型,随机分为5组:PLGA-TCP-BMP-2人工骨及带血供的长段尺骨组(A组)、PLGA-TCP-BMP-2人工骨及带血供的屈指长肌肌腹组(B组)、PLGA-TCP-BMP-2人工骨及带血供的尺骨骨膜组(C组)、PLGA-TCP-BMP-2人工骨组(D组)及不植人任何材料组(E组),每组6只.各组均以钢板固定桡骨缺损区.术后当天及4、12、24周行手术部位X线摄片,术后24周处死动物行CT及组织学检查. 结果 X线片及CT检查显示:术后24周A、B、C组桡骨缺损处完全成骨修复,皮质骨与髓腔的轮廓清晰;D组亦能完全修复,但新生骨密度及髓腔轮廓清晰度均不如前3组;E组无有效骨痂形成.Samantha放射学评分和Lane-Sandhu放射学评分显示:A组评分高于其他4组,差异均有统计学意义(P＜0.05).组织学检查结果显示:A组新生骨完全修复骨缺损区;B、C组新生骨与断端皮质骨融合,新生骨痂较为纤细;D组新生板层骨及骨陷窝排列较为紊乱;E组无骨连接表现.A、B、C、D、E组Lane-Sandhu组织学评分平均分别为(11.3±0.6)、(10.8±0.8)、(10.7±0.9)、(10.2±1.1)、(4.5±1.2)分,5组比较差异有统计学意义(F=5.891,P=0.026),其中A组评分高于其他4组,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 PLGA-TCP-BMP-2人工骨结合不同自体带血供组织移植能满意修复羊桡骨30 mm的骨缺损.     

Morphometric and histological analysis of low-power laser influence on bone morphogenetic protein in bone defects repair

Bone morphogenetic proteins (BMPs) are secreted signaling molecules belonging to the transforming growth factor-β (TGF-β) superfamily. The objective of this study was to determine how gallium–aluminum–arsenium (GaAlAs) 650 nm laser influenced the action of BMPs on bone defects created in rat femurs. The sample consisted of 24 male albino Wistar rats. Group 1 was composed of rats with bone defects filled with bone-inducing substance, with the application of low-power laser. Group 2 contained rats with bone defects filled with a bone-inducing substance, without the application of low-power laser. Group 3 rats had bone defects not filled with a bone-inducing substance, with the application of low-power laser. Group 4 rats had bone defects and no treatment (control group). A bone defect was produced with drills. In groups 1 and 2 the defects were filled with a bone-inducing substance. The animals were treated with GaAlAs (50 mW) laser, energy density 4J/cm², for 80 ss on a 1 cm² area. Groups 2 and 4 were used as control. Bone samples were removed for histological procedures and morphometric analysis on the 7th, 14th and 21st days after surgery. Results obtained were subjected to statistical analysis. Rejection level for the null hypothesis was 0.05. Statistical differences were found in the comparison between group 1 (G1), G2, G3 and G4 [analysis of variance (ANOVA); P < 0.0134]. There was a statistically significant correlation between groups 1 and 4 (P < 0.01). The results of other correlations by Tukey’s post-hoc test were: group 1 vs group 3 (P = 0.341), group 1 vs group 2 (P = 0.862), group 2 vs group 4 (P = 0.061), group 2 vs group 3 (P = 0.744), and group 3 vs group 4 (P = 0.249). We concluded that the association of low-power laser with a bone-inducing substance produced better results than when low-power laser or BMPs were used alone.     

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。     

骨折端微动对骨形态发生蛋白-2表达的影响

目的 研究骨折端微动时轴向应力对骨形态发生蛋白-2（BMP-2）表达的影响。方法 72只新西兰大白兔分为微动组与固定组，利用免疫组化及原位杂交方法检测两组动物骨折端BMP-2蛋白及mRNA表达的不同。结果 BMP-2蛋白及mRNA表达于间质细胞、成骨细胞、成软骨细胞、骨细胞及骨基质。在骨折愈合过程早期高度表达，峰值位于骨折后14d，其后表达水平降低。BMP-2蛋白及mRNA染色阳性指数术后14、21、28d微动组大于固定组，差异有统计学意义（P〈0．05）。结论 骨折端微动时BMP- 2蛋白及mRNA表达在特定时间增强。     

慢病毒介导骨形态发生蛋白-7基因的干细胞用于组织工程骨构建的实验研究

目的 建立能够稳定表达骨形态发生蛋白-7(BMP-7)的骨髓基质干细胞(BMSCs),观察其成骨分化,并与纳米羟基磷灰石胶原(nHAC)材料复合培养体外构建组织工程骨的可行性.方法 实验分4组:BMP-7和eGFI基因转染组(A组)、eGFP基因转染组(B组)、常规成骨诱导组(C组)、未转染组(D组).用G418筛选获得阳性细胞后接种于nHAC支架体外复合培养.荧光显微镜下观察eGFP表达,判断转染效率;以逆转录-聚合酶链反应(RTPCR)、ELISA检测目的基因表达,四唑盐(MTT)实验检测细胞活力,碱性磷酸酶(ALP)活性和Gomori染色榆测成骨情况;扫描电镜观察细胞在支架材料中的黏附、生长状况.结果 慢病毒24 h对BMSCs的转染率约为90%.RTPCR检测到A组在1300 bp处出现特异性条带,其他组结果阴性;ELISA检测24 h BMP-7蛋白含量为(150.2±18.3)pg/mL,种植支架复合培养8周后BMP-7含量为(76.6±7.4)pg/mL;MTT实验显示细胞活性与未转染组比较差异无统计学意义(P>0.05);ALP活性以16 d最强;扫描电镜见细胞种植nHAC支架后黏附、生长良好.结论 BMP-7可在BMSCs内稳定表达,并诱导其向成骨分化;与nHAC复合培养可构建组织工程骨.     

负载重组人骨形态发生蛋白-2壳聚糖纳米微球的制备及异位成骨活性研究

目的 制备负载重组人骨形态发生蛋白-2(rhBMP-2)的壳聚糖纳米微球,并考察其成骨活性. 方法 应用离子交联法制备空白壳聚糖纳米微球和rhBMP-2壳聚糖纳米微球,应用透射电镜观察微球的形态,激光粒径分析仪测定其粒径的分布,检测其载药量、包封率及累积释药率.取24只SD大鼠,随机分为4组,每组6只.以无菌手术分别在大鼠左侧股部建立肌袋.A组大鼠肌袋内植入rhBMP-2壳聚糖纳米微球(含rhBMP-2 1 mg),B组大鼠肌袋内植入rhBMP-2 1 mg,C组大鼠肌袋内植入空白壳聚糖纳米微球,D组大鼠肌袋内不做任何处理.评估rhBMP-2壳聚糖纳米微球的成骨活性.结果离子交联法制备的壳聚糖纳米微球球形规整、分散均匀,微球平均粒径为230.0 nm,分布较集中,包封率为66.87％±4.58％,载药率为(33.44±2.29) μg/mg.A、B、C、D组的ALP活性平均分别为(1.94±0 35)、(1.48±0.56)、(0.20±0.07)及(0.18±0.06) kat/g,差异有统计学意义(F=42.959,P=0.000),A、B组明显高于C、D组,且A组高于B组.4组钙含量平均分别为(5.20±1.42)、(3.80±1.40)、(0.19±0.08)、(0.20±0.08)μg/mg,差异有统计学意义(F=39.242,P=0.000),A、B组明 显高于C、D组,且A组高于B组. 结论 离子交联法可成功制备出均一的rhBMP-2壳聚糖纳米微球,该微球具有良好的载药性能和缓释性能,且其骨诱导活性优于单纯rhBMP-2.