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。     

新型可注射可降解磷酸钙骨水泥对成骨作用影响的实验研究

目的比较单纯的、添加锌锶等元素及复合rhBMP-2的新型可注射可降解磷酸钙骨水泥(CPC)植入机体后的降解及成骨作用,检验材料及其改进剂型在临床应用的可能性。方法将24只雄性新西兰白兔随机分为A,B,C三组,分别为9、9和6只,制备双侧胫骨结节骨缺损模型；于骨缺损处分别置入：A组为单纯新型可注射可降解CPC材料,B组为含锌锶等微量元素的该CPC材料,C组为该CPC材料与rhBMP-2的复合物。观察其全身及植入局部反应,术后4、8、16周取材CT扫描、肉眼及光学显微镜观察材料植入后的局部反应情况并对比观察该三种材料的降解及骨生长情况。组织切片摄像后,每组每时间点各取5幅相片用软件进行图文处理,求得术后骨组织切片中骨组织含量百分比。结果CT扫描、肉眼及光学显微镜观察发现单纯的和含锌锶等微量元素的CPC材料可引导新骨形成,但新骨形成少且慢,与材料降解不同步；复合rhBMP-2的CPC材料组新生骨形成多而早,基本与材料降解同步。术后骨组织含量百分比测定,A组为(41．7±16．6)%,B组为(31．2±12．2)%,C组为(71．7±21．0)%,复合BMP的CPC材料组术后骨组织切片中骨组织含量显著高于另外两组(P＜0．01)。结论复合rhBMP-2的可注射可降解CPC材料可较早地诱导新生骨生成,与单纯的及含锌锶等微量元素的可注射可降解CPC材料相比,更适合于临床使用。     

HA复合rhBMP-2转染的BMSCs对羊胫骨延长骨愈合的影响

目的 评价HA复合rhBMP-2的腺病毒(adenovirus mediated rhBMP-2,Adv-rhBMP-2)转染的羊BMSCs对骨痂延长骨愈合的影响. 方法 成年山羊19只,雌雄不限,体重15～20 kg.于每只羊髂嵴上穿刺抽取骨髓10 mL,常规传代培养BMSCs.取第3代BMSCs,以感染复数200转染腺病毒.取0.25%胰蛋白酶消化转染后3 d的细胞1×108个,与HA充分混匀制备Adv-rhBMP-2/BMSCs/HA.建立山羊右侧胫骨延长模型,术后立即于截骨部位注射自体细胞复合物.按术后注入物质不同随机分成4组A组为Adv-rhBMP-2/BMSCs/HA组(n=6),B组为Adv-rhBMP-2/BMSCs组(n=5),C组为Adv-β-gal/BMSCs/HA组(n=4),D组为空白组(n=4).术后第7天开始行胫骨延长,速度1 mm/d,共延长4周.术后5、8、12周摄X线片观察骨痂生长情况,12周处死动物,取标本分别行骨密度检测、生物力学测定、组织学观察和骨形态计量学分析. 结果 X线片检查示,术后5、8周A、B组骨痂生成量明显多于C、D组,X线片定量评分A、B组明显高于C、D组,差异均有统计学意义(P＜0.05);12周各组均在骨延长部位形成连续骨痂.骨密度测定术后12周A、B、C、D组延长部位骨矿物质含量分别为(4.175 ±1.921)、(2.600 ±0.638)、(2.425±0.826)和(1.175 ±0.574)g,骨矿物质密度分别为(0.612 ±0.196)、(0.630 ±0.159)、(0.450 ±0.166)和(0.266 ±0.113)g/cm2,A、B组显著高于C、D组(P＜0.05).生物力学测定A、B、C、D组最大载荷分别为(490.20 ±155.08)、(350.59±80.48)、(221.95±68.79)和(150.65±92.29)N,弹性模量为(178.24±105.80)、(105.88 ±27.09)、(81.18±48.67)和(50.35±47.64)Mpa,各指标A组显著高于C、D组(P＜0.05).组织学观察见A组骨延长处大量新生骨组织,骨小梁多为纵行网状排列.骨形态计量分析示A、B、C、D组新骨体积分别为72.35%±5.68%、67.58%±7.42%、49.63%±4.87%和38.87%±2.35%,A组新生骨生成量明显比D组多(P＜0.05). 结论 HA复合rhBMP-2修饰的BMSCs制备的组织工程骨可促进羊胫骨延长骨愈合.     

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.     

不同充填材料应用于山羊经皮椎体成形术的组织学研究

目的:研究聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、磷酸钙人工骨(CPC)和复合重组人骨形态发生蛋白-2的磷酸钙人工骨(rhBMP-2/CPC)在山羊骨质疏松症模型上行经皮椎体成形术(PVP)后的组织学表现。方法:6～8岁雌性山羊8只,均行双侧卵巢切除术,术后4个月建立骨质疏松症模型。在C形臂X线机监视下,随机选取8只山羊的L2-L6的两节椎体行PVP,分别充填PMMA、CPC和rhBMP-2/CPC,保证每只山羊的两节穿刺椎体的充填材料各不相同,术后4个月处死所有动物,取出椎体,组织学观察。结果:8只山羊16个椎体的PVP均成功,共出现4个椎体的渗漏。肉眼观察:PMMA与松质骨界限清晰,一个椎体取材时交界面出现破碎和脱落现象;而CPC和rhBMP-2/CPC与椎体内松质骨界限不清,互相融合生长。HE染色光镜观察:PMMA与骨小梁松散结合,界限明显,未见PMMA吸收和新生骨形成;CPC均匀分布于骨小梁和骨髓组织内,有CPC吸收现象,同时可见有新生软骨样团块形成,并有新生骨组织形成向其中心长入;rhBMP-2/CPC除了CPC的表现外,可见成骨活动活跃。结论:在组织学上,rhBMP-2/CPC和CPC均具有降解活性和骨传导活性,优于PMMA。rhBMP-2/CPC还具有诱导成骨活性,可能成为PVP中强化骨质疏松性椎体的首选充填材料。     

中空多孔股骨柄假体骨长入方式的在体实验研究

目的 观察多孔中空人工股骨柄假体周围骨床骨质经界面长入金属空腔及其在腔室内成骨的特征,比较腔内复合骨诱导因子(rhBMP-2)与自身骨长入的成骨差异.方法 健康成年杂交犬18条,随机分3组,行单侧人工全髋关节置换术,术后摄X线片.所有股骨柄假体(CoCrMo合金)近1/2表面均为羟基磷灰石涂层.A组股骨侧植入实心假体,为对照组;B组在中空假体腔室内填塞股骨头颈及处理股骨近端髓腔时获得的松质骨;C组于腔室内填入复合5 mg rhBMP-2的胶原蛋白海绵.各组分别随机抽取2犬,于术后2、4、8个月处死取材,复查股骨近段X线片,不脱钙骨切片行界面和腔窒带假体组织学观察及骨形态计量学分析.结果 X线显示术后4个月C组假体中空部分周围骨床骨质密度明显较高.组织学观察C组近端假体一骨界面及腔窜内早期成骨速度明显快于A组和B组.假体植入后2、4个月时,C组的界面骨结合率明显高于另外两组(P<0.05),腔室内骨长入率也明显高于B组(P<0.05),但植入8个月后差异无统计学意义(P0.05).A、B两组之间的骨结合率差异无统计学意义(P0.05).结论 界面骨质町经孔洞长人中空金属假体腔室内,使假体与其周围骨床达成相对"一体化"结合.腔内复合rhBMP-2可有效促进早期假体一骨界面的骨结合及向假体腔室内的骨长入,为人类多孔中空股骨柄假体的研制和临床应用提供了可靠的实验依据.     

异体DBM复合rhBMP-2修复兔桡骨缺损的实验研究

目的探讨异体脱钙骨基质（demineralized bonematrix，DBM）复合重组人骨形态发生蛋白2（reconstruction humn bonemorphology protein-2，rhBMP-2）修复节段性骨缺损的能力。方法48只新西兰大白兔采用桡骨15mm节段性骨缺损模型，随机分为3组，A组植入异体DBM与rhBMP-2复合材料，B组植入异体DBM，C组为空白对照组。术后4周、8周、12周、16周．进行放射学和组织学检查。结果A组：术后4周宿主结缔组织长入植骨材料内的骨小梁间，并有岛状新生软骨、骨组织形成；术后8周，新生软骨及骨形成并融合成片；术后12周，新骨改建成熟，但仍能见到植骨材料；术后16周，管状骨结构形成，髓腔再通。B组：术后4周，植骨材料周围有软骨形成；术后8周，大量软骨形成；术后12周，大片状骨形成；术后16周，有髓腔形成。C组：各时问点仅见有纤维结缔组织，只在两端有新骨形成。X片示A组成骨量大，新骨改建、成熟迅速，术后16周全部达骨性愈合。B组成骨量少，仅2例达骨性愈合。C组未见骨性愈合。结论异体DBM复合rhBMP-2材料通过骨诱导和骨传导两种方式修复骨缺损，是一种较理想、具有高效成骨活性的植骨材料。     

骨隧道大小对前交叉韧带止点转归的影响

目的 观察前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)重建中不同直径骨隧道对移植韧带止点转归的影响.方法 日本大耳兔90只,雌雄不拘,体重2.5～3.0 kg,随机分为3组,每组30只.制备ACL止点转归动物模型,分成移植韧带直径(d)与骨隧道直径(D)之比(d/D)为1/1组(A组)、1/1.5组(B组)和1/2组(C组).观察术后一般情况,并于术后4、8和16周每组处死10只动物,行移植止点大体、组织学观察及最大抗拉力载荷实验.结果 3组动物术后伤口愈合佳.平均双下肢行走时间:A组1.5 d、B组2.0 d及C组3.5 d.大体观察:术后4周,A、B组骨隧道口软组织生长多于C组;8周A、B组骨隧道口已无缝隙,C组无改善;16周A、B组与正常韧带止点相同,C组未形成止点结构.组织学观察:术后4周各组肌腱与骨隧道间充满疏松结缔组织;8周A、B组潮线结构不连续,C组未见潮线样结构;16周A、B组出现连续潮线样结构,C组仍未形成潮线样结构.术后4周,A、B及C组最大抗拉力载荷分别为(75.44±7.06)、(91.37±6.14)和(126.91±4.61)N;8周为(74.31±4.81)、(88.30±7.46)和(124.34±8.44)N;16周为(62.20±5.32)、(71.53±5.99)和(83.62±5.69)N;术后各时间点A、B组间最大抗拉力载荷差异无统计学意义(P>0.05),A、B组与C组间差异有统计学意义(P<0.01).结论 在ACL重建中d/D为1/1.5时,对止点转归无明显影响,但d/D小于此范围将影响移植物止点的转归.     

rhBMP-2/CPC对骨质疏松骨缺损的治疗作用的研究

目的 探讨磷酸钙骨水泥复合rhBMP-2对骨质疏松骨缺损的治疗作用.方法 以卵巢切除法对10只成年山羊去势,低钙膳食6个月后建立骨质疏松模型;手术去除每只动物L2、L4椎体部分侧方骨质,造成约5 mm×10 mm×10mm大小骨缺损,将动物随机分成2组,一组植入rhBMP-2/CPC作为实验组,另一组植入CPC作为对照组;术后1周、9周分别采用双能x线吸收骨密度仪检测手术椎体骨密度、CT三维成像观察骨缺损愈合情况,术后9周手术椎体进行牛物力学检测,制作椎体不脱钙切片进行骨组织计量学分析.结果 术后骨密度检测实验组与对照组间差异无显著性,但实验组在骨缺损愈合状况、骨小梁微结构及骨牛物力学性能等方面均显著优于对照组.结论 应用rhBMP-2/CPC能改善局部骨质疏松,促进骨质疏松骨缺损愈合,达到治疗骨质疏松骨折骨缺损的目的 .     

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.