构建组织工程骨修复兔颅骨极限缺损的实验研究

目的观察以胶原缓释重组人骨形成蛋白2(recom b inan t hum an bone m orphogenetic prote in 2,rhBM P-2)复合骨髓间充质干细胞(m arrow m esenchym a l stem ce lls,M SC s)及珊瑚构建的组织工程骨修复兔颅骨极限缺损的能力。方法新西兰大白兔40只,制备颅骨极限缺损,按植入的修复物不同随机分为5组,每组8只。Ⅰ组:自体髂骨,为阳性对照组;Ⅱ组:珊瑚,为阴性对照组;Ⅲ组:rhBM P-2+珊瑚;Ⅳ组:胶原+rhBM P-2+珊瑚;Ⅴ组:M SC s+胶原+rhBM P-2+珊瑚。将其分别植入兔颅骨极限缺损处,术后8、16周行大体观察、X线片、HE染色及M asson三色染色法观察比较骨缺损修复的情况。结果术后Ⅴ组材料与Ⅰ组修复颅骨极限缺损的效果相近,缺损区大体标本可见骨样组织充填,硬度与周边骨质相近,并与周边骨质形成明显骨融合;X线阻射程度高,16周时达80.45%±2.52%;组织学观察为板层状结构的新骨组织,空白孔隙区较少。Ⅳ组修复效果次之,Ⅲ组材料成骨能力较弱,Ⅱ组大部为半透明的纤维薄膜,缺损区界限清晰。结论胶原是rhBM P-2适宜的缓释载体,胶原及M SC s对促进复合支架材料修复骨缺损有重要意义。以M SC s+胶原+rhBM P-2+珊瑚构建的组织工程骨可成为一种良好的骨缺损修复材料。     

组织工程化骨修复胸壁缺损的实验研究

目的　探索利用组织工程化骨修复胸壁缺损的可行性。方法　实验借助组织工程的基本原理和方法 ,利用猪骨脱细胞基质作为可降解支架材料 ,同时体外扩增自体骨髓间质干细胞作为种子细胞 ,体外构建组织工程化骨组织修复实验用北格犬双侧胸壁各 5cm× 5cm缺损 ,同时在构建的组织工程化骨组织中设计“辅助灌流系统” ,定时注入DMEM培养液、BMP等细胞因子和自体骨髓间质干细胞 ,即保证组织工程化骨中细胞早期营养 ,又维持了局部成骨微环境 ,并同时保证了种子细胞来源。结果　 5只实验动物胸廓未见反常呼吸 ,病理切片证明局部骨组织形成 ;单纯材料对照组可降解支架材料基本吸收 ,伴纤维组织形成。结论　组织工程化骨具有良好的生物相容性 ,并具有一定的强度 ,可防止反常呼吸 ,是一种理想的胸壁缺损修复材料     

组织工程骨修复兔颅骨缺损的实验研究

目的　探讨组织工程化骨修复骨缺损实用价值。方法　将自体成骨样细胞即刻种植在胶原包埋的聚羟基乙酸（PGA）基质材料上,然后将该复合体或单纯基质材料移植到兔颅骨的一侧全层骨缺损区,作为实验侧Ⅰ或实验侧Ⅱ。对侧设对照,不作任何植入。将40只新西兰兔分别于术后2、6、8、12w处死,标本行大体组织学检查,X线摄片及灰量测定检查。结果　术后2w实验侧I缺损区可见骨小梁形成,且各期成骨面积明显优于实验侧Ⅱ及对照侧,另外,植入材料内的灰量测定结果及X线摄片结果也表明实验侧I成骨量明显大于实验侧Ⅱ（p<0.01）,而对照侧为纤维组织修复。结论　应用胶原包埋PGA加成骨样细胞复合体移植可修复自体的兔颅骨缺损,为组织工程化骨在颅面外科及整形外科领域的临床应用奠定了基础。     

胶原基纳米骨修复兔下颌骨缺损的实验研究

目的 研究胶原基纳米骨(nHAC)修复下颌骨缺损的效果,以期为临床提供一种理想的骨替代材料。方法 在32只成年兔双侧下颌骨形成0.8 mm×0.6mm全层骨膜骨质缺损,每一缺损作为一个实验单位。术后4、5、6、8、10、11、12周取材,行大体标本、X线片、组织学和扫描电镜观察。结果 nHAC与CPC相比同期成骨量大。8周时nHAC成骨情况尚不如Bio-Oss。而12周时已接近Bio-Oss成骨水平。空白缺损则未能修复。结论 nHAC生物相容性好,效果较好于CPC,远期与Bio-Oss相似,是一种较为理想的骨替代材料。     

天然多孔活性煅烧骨的制备及动物实验研究

天然多孔活性煅烧骨的制备及动物实验研究董玉峰侯希敏＊刘永辉崔海岩吕振华自Ｕｒｉｓｔ关于骨形态发生蛋白（ＢｏｎｅＭｏｒｐｈｏｇｅｎｅｔｉｃＰｒｏ－ｔｉｅｎ，ＢＭＰ）诱导成骨的理论问世以来，各国学者在骨移植研究方面，取得了很大进展〔１〕。由于ＢＭ...     

组织工程骨修复山羊胫骨节段性缺损的实验研究

目的应用自体骨髓基质干细胞（BMSCs）复合β-磷酸三钙（β-TCP）构建组织工程化骨，修复山羊胫骨节段性缺损。方法体外扩增培养、成骨诱导山羊BMSCs。实验组将第2代细胞复合β-TCP后修复山羊自体右侧胫骨26mm的节段性缺损（n=8），对照组以单纯β-TCP材料植入骨缺损处（n=8），旷置组（n=2）。术后16、32周分别通过大体形态观察、影像学、组织学和生物力学的方法检测骨缺损的修复效果。结果旷置组术后32周骨缺损未修复，表明动物模型确实可靠。大体观察、X线片和MicroCT显示16周时实验组已有新骨形成，β-TCP材料降解吸收；对照组则只形成少量骨痂，材料无明显降解。组织学检测示实验组有大量幼稚编织骨生成，对照组为纤维结缔组织，并有大量材料残余。实验组骨密度和力学强度低于正常胫骨组（P〈0．05），但明显高于对照组（P〈0．01）。术后32周时大体观察X线片和MicroCT显示术后实验组骨愈合良好，对照组为骨不连；骨密度检测示实验组明显高于对照组（P〈0．05），且与正常胫骨组差异无统计学意义（P〉0．05）。组织学检测示实验组呈骨性愈合，有较多成熟骨组织，对照组为纤维连接。生物力学测试实验组与正常胫骨力学强度差异无统计学意义（P〉0．05）。结论成骨诱导的自体BMSCs复合β-TCP形成的组织工程骨可良好修复山羊胫骨节段性缺损。     

以藻酸钙为载体的可注射组织工程骨行隆鼻术的实验研究

目的：研究可注射组织工程骨做为隆鼻术植入材料的可行性。方法：从兔髂骨中获取骨髓基质成骨细胞，将骨髓基质成骨细胞与25g/L藻酸钠溶胶混合形成藻酸钠/骨髓基质成骨细胞复合物，取其2mL与0.17g硫酸钙粉末混合均匀，注射于新西兰兔鼻背部骨膜下，观察成骨情况。结果：藻酸钙/骨髓基质成骨细胞复合物植入兔鼻背部皮下4周后有类软骨样组织形成，8周时有骨小梁、骨髓腔等骨组织结构。结论：以藻酸钙为载体的可注射性组织工程骨可用于隆鼻术植入材料。     

放射性核素骨像在组织工程骨修复羊胫骨骨缺损实验中的应用价值

目的：探讨珊瑚羟基磷灰石（CHAP）体外复合经扩增的骨髓基质细胞（BMSc）在大动物大段骨缺损中的修复能力及放射性核素骨显像技术在此过程中的应用价值。方法：中国青山羊6只分为实验组和对照组,每组3只。分别造成左侧胫骨2cm骨缺损,实验组缺损区植入CHAP和BMSc复合体,对照组不植入任何填充物。术手2、4、8周分别通过放射性核素骨显像进行监测。结果：放射性核素骨显像中感兴趣区（ROI）计数和摄取比值显示对照组在3个时间点均未见再血管化的表现及明显的成骨活动,而实验组则随着时间的延长再血管化的数量和成骨的质量呈现出上升的趋势。结论：CHAP和BMSc复合体具有良好的修复大动物大段骨缺损的能力,放射性核素骨显像在修复过程中有非常准确的预测效果。     

组织工程在骨修复中的应用

组织工程是在分子生物学、生物物理、化学及材料学科发展的基础上产生的快速发展的一门新学科。它利用活细胞种植在生物材料支架上 ,辅助各种调节因子 ,模拟具有一定结构和功能的组织和器官来恢复、改善机体功能。骨骼的组织工程修复需要三个基本的生物学要素之间的交互作用。这三个要素就是 :生物基质材料、细胞、生长因子。本文对骨修复中组织工程的这三个要素进行综述。1　生物基质材料 (matrices)人工合成骨替代材料目前在骨科中利用较广泛。组织工程中 ,复制正常的骨小梁结构和恢复骨的动力学特性是其关键和难点。方法就是利用高质量的…     

骨外露组织缺损的显微外科修复

目的 报道游离皮瓣，带蒂岛状皮瓣移植复四肢复杂性组织缺损和骨外露的临床疗效。方法 应用显微外科方法施行皮瓣移植修复骨外露组织缺损２６例，其中游离皮瓣２０例，腓肠神经营养血和的岛状皮瓣６例。骨外露软组织缺损部位：足部４例，跟部５例，踝部４例，小腿胫，腓骨５例，手腕部８例。结果 ２６例皮瓣全部成活，仅有其中２例远端小部分坏死，经换药处理创面愈合。     

Establishment of a bilateral femoral large segmental bone defect mouse model potentially applicable to basic research in bone tissue engineering

Background

To understand the cellular mechanism underlying bone defect healing in the context of tissue engineering, a reliable, reproducible, and standardized load-bearing large segmental bone defect model in small animals is indispensable. The aim of this study was to establish and evaluate a bilateral femoral defect model in mice.

Materials and methods

Donor mouse bone marrow mesenchymal stem cells (mBMSCs) were obtained from six mice (FVB/N) and incorporated into partially demineralized bone matrix scaffolds to construct tissue-engineered bones. In total, 36 GFP⁺ mice were used for modeling. Titanium fixation plates with locking steel wires were attached to the femurs for stabilization, and 2-mm–long segmental bone defects were created in the bilateral femoral midshafts. The defects in the left and right femurs were transplanted with tissue-engineered bones and control scaffolds, respectively. The healing process was monitored by x-ray radiography, microcomputed tomography, and histology. The capacity of the transplanted mBMSCs to recruit host CD31⁺ cells was investigated by immunofluorescence and real-time polymerase chain reaction.

Results

Postoperatively, no complication was observed, except that two mice died of unknown causes. Stable fixation of femurs and implants with full load bearing was achieved in all animals. The process of bone defect repair was significantly accelerated due to the introduction of mBMSCs. Moreover, the transplanted mBMSCs attracted more host CD31⁺ endothelial progenitors into the grafts.

Conclusions

The present study established a feasible, reproducible, and clinically relevant bilateral femoral large segmental bone defect mouse model. This model is potentially suitable for basic research in the field of bone tissue engineering.     

影像学和组织学在评价组织工程骨修复骨缺损中的联合应用

目的 应用影像学和组织学方法联合追踪观察组织工程骨成骨及修复骨缺损的过程,并加以分析评价. 方法抽取兔自体骨髓基质干细胞于体外培养增殖,并与煅烧骨复合培养1周后,将其植入12 mm长桡骨缺损区,于术后4、8、12周采用放射线、CT断层扫描、三维重建进行形态学观察,之后取材行组织学检查. 结果组织工程骨植入术后随时间延长逐渐成骨并修复骨缺损,术后12周时,放射线和CT见骨折线完全消失,组织工程骨密度与正常桡骨相近,外形平整、曲线光滑,与正常桡骨完全融为一体;组织学上见成熟骨小梁规则排列,骨结构成熟,板层状皮质骨形成,支架组织松散,呈部分降解状. 结论联合应用放射线、CT断层扫描、三维重建以及组织学检查是全程、系统、细致地观察组织工程骨成骨及其修复骨缺损过程科学、可靠的方法.     

血管束植入组织工程骨修复兔股骨缺损对血管内皮生长因子表达的影响

目的 探讨血管束植入组织工程骨修复兔股骨缺损对局部血管内皮生长因了(VEGF)表达的影响.方法 将兔自体骨髓基质下细胞经诱导后与β-磷酸三钙材料复合,植入制备的兔股骨缺损处,其中实验组在材料侧槽中植入股骨的动静脉血管束,对照组则单纯植入组织工稗骨,分别于术后2、4、8、12周通过形态学检测新生骨量,免疫组织化学方法检测新生骨中VEGF的表达量.结果 随着时间进展,各组成骨量逐渐增加,差异有统计学意义(P<0.05),并且从第4周开始实验组成骨量高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);符时问点实验组新生骨中VEGF的表达最均高于对照组,差异有统汁学意义(P<0.05),且4周时达到最人值.结论 血管束植入组织工程骨可明显增加新生骨中VEGF的表达并能促进骨缺损的修复.     

组织工程骨再生修复骨缺损的实验研究

目的 观察不同浓度成骨细胞于三维胶原凝胶载体中植入体内的骨再生效果,确立成骨细胞于三维胶原凝胶载体中植入的最佳有效浓度。方法 采用胶原酶、胰蛋白酶消化方法分离、培养成骨细胞,然后按10~7、10~6、10~5、10~4/ml将成骨细胞包埋于Ⅰ型胶原凝胶载体中植入兔桡骨骨缺损区域,于术后1-8周采用形态学观察、双能量X线骨密度测量、电镜观察其骨再生过程。结果 成骨细胞按10~7、10~6、10~5、10~4/ml植入组和对照组骨缺损桥接率于术后4周时分别为40％、65％、31.25％、5.55％、5％,植入8周时分别为41.67％、75％、37.5％、10％、8.33％;成骨细胞按10~7、10~6、10~5、10~4/ml植入组和对照组于术后6周骨密度分别为0.112±0.018、0.159±0.033、0.122±0.039、0.066±0.002、0.067±0.009,术后8周骨密度分别为0.150±0.059、0.173±0.041、0.145±0.023、0.103±0.023、0.102±0.033。扫描电镜观察成骨细胞植入1周时细胞呈圆形或椭圆形,其周围可见大量呈疏松排的胶原纤维;植入3周时已经有骨陷窝形成,骨陷窝中的成骨细胞突起多、细、短;植入5周时骨陷窝已钙化,骨小管很清晰;成骨细胞突起变少、变粗、变长。结论 成骨细胞于三维胶原凝胶中按10~7、10~6、10~5/ml均有明显促骨再生效果,其最佳细胞密度为10~6/ml。     

筋膜瓣促组织工程骨再血管化及山羊长段骨缺损的修复

目的探讨筋膜瓣在促进组织工程骨再血管化及修复山羊长段骨缺损中的作用。方法中国青山羊体内制备单侧胫骨2cm的骨膜与骨缺损,采用空白组、珊瑚羟基磷灰石(CHAP)组、组织工程骨组、筋膜瓣组进行修复。于术后2、4、8、12周采用放射性核素骨显像(ECT)、X线、组织学、生物力学等方法进行对比评价,2、3、6、12、18、30个月采用X线、CT对组织工程骨组进行检测。结果空白组与CHAP组未能修复骨缺损,筋膜瓣组修复骨缺损的效果优于组织工程组,12周筋膜瓣组X线光密度比值、生物力学弯曲应力分别为(4.180±0.192)、(13.937±2.199)N/mm2,组织工程组为(3.480±0.453)、(10.123±1.243)N/mm2,8周ECTROI平均计数筋膜瓣组为26.05±2.61,组织工程组为(16.21±1.46),差异具有统计学意义(P<0.05)。组织工程骨12月以后开始塑形,30个月骨髓腔再通。结论采用筋膜瓣包裹的方法能够显著提高组织工程骨再血管化及修复长段骨缺损的能力。     

骨组织工程研究进展

骨组织工程是目前公认的最有可能在临床取得实际效益的研究领域之一。在种子细胞方面，干细胞向成骨细胞的诱导分化、种子细胞的体外大规模扩增等是组织工程骨构建和临床应用的首要环节和基本要素。生物材料研究的热点在于新型仿生化、智能化生物材料的制备和应用。在组织工程骨的构建方面，血管、神经化组织工程骨的同步构建与应用研究是骨组织工程由基础向临床应用的关键性环节。在上述研究的基础上，骨组织工程已得到初步临床应用，在取得较好疗效的同时，又为骨组织工程的基础研究提出了许多新的课题和研究方向。本文从种子细胞、生物材料、组织构建及其临床应用等方面对近年来骨组织工程的研究现状进行综述，并对骨组织工程研究现存的问题进行分析，提出骨组织工程进一步发展的若干策略。     

rhBMP-2在兔桡骨远端骨缺损模型中成骨效应研究

目的 评价大肠杆菌DH5α高度表达的重组人骨形态发生蛋白-2（rhBMP-2）促进兔桡骨远端骨缺损骨愈合的有效性和剂量-成骨关系.方法 72只成年雄性新西兰白兔按照所设rhBMP-2剂量随机等分为空白对照组、0.5mg组和1.0mg组,右桡骨远端截骨构建骨缺损模型,分别于骨缺损处植入吸附rhBMP-2的纤维胶原蛋白载体复合物.术后2周、4周和8周每组分别处死动物8只,根据钼钯X线摄片、微CT检测、三点弯曲最大承载力测定和组织细胞学检查评估rhBMP-2成骨效应及剂量-成骨关系.结果 3个rhBMP-2剂量组术后2周、4周、8周Lane-Merchant评分所示骨愈合率有统计学差异（P＜0.05）.根据微CT检测,所有标本正常骨密度无个体差异（P＞0.078）,3个rhBMP-2剂量组术后2周、4周、8周缺损区骨密度均有统计学差异（P＜0.05）;3个rhBMP-2剂量组术后2周、4周、8周三点弯曲最大承载力均有统计学差异（P＜0.05）.组织细胞学检查结果也符合以上结果.结论 rhBMP-2（0.5 mg、1.0 mg）能有效促进兔桡骨远端骨缺损愈合,其成骨能力在一定剂量范围内存在剂量依赖性.纤维胶原蛋白载体有着良好的生物相容性,但降解速度相对较快,对rhBMP-2缓释、提高局部有效浓度维持时间的作用有限.     

藻酸钙凝胶-成骨细胞-骨粉构建工程化骨修复兔颅骨缺损的实验研究

目的探讨藻酸钙凝胶、成骨细胞、骨粉复合构建的可塑形组织工程骨修补兔颅骨缺损后的形态学变化和成骨效果.方法28只日本大耳白兔,随机分为A(n=20)、B(n=8)两组,手术在兔颅顶骨矢状缝两侧分别各建立一个直径1cm的圆形全层缺损,用两种方法藻酸钙凝胶、成骨细胞、骨粉和藻酸钙凝胶、骨粉分别构建组成可塑形的组织工程骨复合材料,分别填补修复A组兔颅骨左右两侧的缺损,B组为空白对照组,通过大体、组织学、X线观察材料的形态变化、成骨情况,并对X线片和组织学切片进行评分.结果材料植入后,局部未见红肿、积液、渗出等异常反应.①藻酸钙凝胶-成骨细胞-骨粉组修补后12周颅骨缺损基本被硬性组织所修复,镜下见修复材料大多被骨组织替代,骨粉基本被吸收,有块状凝胶残留其中,组织学评分为(5.50±1.00).X线片见兔颅骨缺损处有高密度骨痂影存在,布满整个缺损区,X线片评分为(3.25±0.95).②藻酸钙凝胶-骨粉组修补后12周部分颅骨缺损被硬性组织所修复,镜下见修复材料部分转变成骨组织,骨粉基本被吸收,有凝胶残留其中,组织学评分为(3.25±1.50).X线片见兔颅骨缺损处有高密度骨痂影存在,主要分布在缺损区的边缘部位,X线片评分(2.25±0.25).③空白对照组骨缺损主要被膜样纤维组织修复,在紧邻骨缺损边缘处有硬性组织形成,镜下见修复组织边缘有骨组织存在,中央大部为膜状致密纤维组织,组织学评分为(1.50±0.50),X线片仅见靠近骨缺损边缘的部位存在致密骨痂影,X线片评分为(1.00±0.57).结论藻酸钙凝胶、成骨细胞、骨粉构建的可塑形组织工程骨可根据颅骨缺损的形态进行塑形填补,在体内有良好的成骨能力,可达到对兔颅骨缺损的骨性修复,但部分藻酸盐凝胶吸收缓慢,手术后12周仍不能满意吸收.     

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.     

基因强化组织工程骨联合显微外科方法修复长段骨缺损的实验研究

目的评价骨形态发生蛋白2（BMP-2）基因强化的组织工程骨联合显微外科方法修复长段骨缺损的效果。方法分离培养兔骨髓基质干细胞，经BMP-2基因转染后复合异种骨支架体外构建基因强化的组织工程骨（GEB）。建立兔双侧桡骨缺损（2．5cm长）模型，采用5种方法修复。A：GEB加带血管蒂骨膜移植；B：GEB加血管束植入；C：GEB加游离骨膜移植；D：GEB；E：单纯支架。术后4、8、12周行X线、组织学、生物力学测定和微血管墨汁灌注等观察血管形成及成骨情况。结果A组血运建立最快，B组血管束早期即发出分支向移植骨内长入，C组4周时游离骨膜成活并发出微小血管，D组在BMP-2基因诱导下成骨速度和质量优于E组，12周时骨缺损部分修复，但中央区成骨不良，而E组12周时形成骨不连，缺损区内被纤维组织填充。在细胞成活率、生物力学性能、VEGF表达水平等方面，均表现为A〉B〉C〉D〉E，差异有统计学意义（P〈0．05）。结论BMP-2基因强化的组织工程骨联合显微外科方法修复长段骨缺损，既提供了血运，又提供了有效的成骨诱导因子，是治疗长段骨缺损较为理想的方法。其中，带血管蒂骨膜联合移植修复效果最佳；血管束植入法血供重建较快，方便临床应用。