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。     

聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥复合材料修复骨缺损的实验研究

目的：探讨聚磷酸钙纤维（calcium polyphosphate fiber，CPPF）和磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement．CPC）复合材料修复骨缺损的能力及作为人工骨修复替代材料的可行性。方法：选用新西兰大白兔双侧桡骨制作骨缺损模型，将CPPF／CPC复合材料植入左侧骨缺损处，右侧骨缺损以自体微小颗粒骨植入作为实验对照，另做不植入任何物质的骨缺损作空白对照。在2、4、8、12周时分别进行大体观察、X线摄片、组织学切片观察，8、12周时进行扫描电镜观察及骨密度测定，12周时进行力学测试。结果：CPPF／CPC人工骨组与微小颗粒骨组骨缺损均完全修复，空白对照组骨缺损未见修复，CPPF／CPC与微小颗粒骨两组间X线评分、骨密度及力学测试指标比较，差异均无统计学意义（P〉0．05）。结论：CPPF／CPC复合材料具有良好的骨传导能力、力学特性及生物相容性，有望成为骨组织工程中修复骨缺损的理想材料。     

不同孔径的PDLLA/HA填充材料修复长骨缺损实验研究

目的 评价不同孔径三维立体泡沫状材料聚DL-乳酸/羟基磷灰石(PDLLA/HA)的成骨能力。方法 采用溶剂注模并盐结晶颗粒沥滤法制成3种孔径的PDLLA/HA(20wt％)填充材料(100～150μm,150～225μm和300～500μm),在62例1 cm兔桡骨去骨膜缺损模型中分别植入3种孔径材料和空白对照,术后2,4,8,12周行X线、组织学观察及12周扫描电镜观察骨缺损区骨生成情况。结果100～150μm与150～225μm材料成骨较好,与300～500μm组和对照组相比有显著性差异(P<0.05)。结论 三维立体泡沫状PDLLA/HA(20wt％)具有较好的骨传导性能,而骨传导的能力受孔径因素的影响,孔径为100～225μm的材料有较好的成骨能力。     

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 .     

应用人造骨(CPC)修复骨缺损33例近期随访报告

[目的]自固化磷酸钙(CPC)为非陶瓷型羟基磷灰石类人造骨材料,它解决了长期困扰骨科的骨缺损修复这一难题。[方法]选用国产CPC修复骨缺损33例,年龄7~43岁,平均23.2岁。骨缺损部位为股骨上端、肱骨上端及股骨颈部、指骨、股骨下段、胫骨上端。骨缺损范围为1 cm×0.5 cm×0.5 cm~15 cm×3 cm×2 cm。骨缺损病因为动脉瘤样骨囊肿及纤维结构不良、非骨化性纤维瘤、骨瘤及骨软骨瘤、骨巨细胞瘤及组织性黄色肉芽肿。修复方法是彻底病灶清除,石炭酸、酒精灭活瘤细胞,彻底止血,CPC填充,封闭骨窗。[结果]CPC固化时间在15~30 m in,平均20 m in。临床使用后未见明显局部和全身不良反应,3个月后逐渐出现降解。随访最长30个月,最短13个月,平均22.5个月,随访X线片示CPC与宿主骨直接愈合,接触紧密无间隙、无脱落。[结论]CPC是骨缺损修复的理想材料。     

磷酸钙骨水泥/rhBMP-2修复犬股骨头软骨下骨缺损重建力学性能的实验研究

目的：研究应用组织工程技术修复股骨头骨缺损后力学性能的变化。方法：20只犬随机分为A、B两组，各组对侧作为C组。用活门法(Trapdoor)造骨缺损模型，通过活门在骨缺损区A组植入磷酸钙骨水泥／rhBMP-2；B组植入多孔磷酸钙骨水泥；C组缺损区不做处理。回植活门区软骨瓣与骨关节面平齐。16周后进行组织标本观察、组织学检查、生物力学测试。结果：A组，关节面光滑，无活门区软骨瓣塌陷，活门区软骨瓣色泽与周围关节软骨相近，缺损区磷酸钙骨水泥几乎完全吸收由新生骨组织替代，力学强度明显高于B、C组；B组，6只软骨瓣塌陷(1～3．6mm)，软骨瓣色苍白，质软易碎，力学强度低于A组，骨缺损区尚残存部分磷酸钙骨水泥；C组，几乎所有软骨瓣塌陷(1．6～5．5mm)，色灰白，软易碎，表面有细小的裂纹，力学强度最低，缺损区有纤维组织填充。结论：新型生物活性材料多孔磷酸钙骨水泥／rhBMP-2能明显加快股骨头软骨下骨缺损的修复并有效的恢复股骨头的力学性能。     

应力分析与优化修复节段性负重骨缺损材料的实验研究

目的从材料研制和临床应用的不同角度,探索骨诱导性Ca-P陶瓷在节段性负重骨缺损修复应用的可行性,摸索一套切实可行的修复方法。方法将烧结温度为1250℃的HA/TCP陶瓷,制成直径18mm×30mm,中心直径4mm贯通的管状,在孔壁预成类骨磷灰石,辅与一定网孔结构的TC4网筒固定,修复家犬股骨中段30mm长节段性缺损。经ANSYS做应力分析,优化材料形态、结构设计,制作材料;实验动物应用,评价缺损骨形态恢复、功能重建、骨再生效果。结果经应力分析,修复家犬股骨所用陶瓷抗压强度9.057MPa,抗弯强度6.289MPa,TC4网筒壁厚0.3mm,力学性能较匹配。实验动物应用,术中形态恢复良好,术后2月功能重建,修复区骨再生形态、结构好;观察发现修复区骨增生明显,体积均大于原骨。结论应力分析与优化设计具有优良生物学性能的骨诱导性Ca-P陶瓷及辅助固定装置,在节段性负重骨缺损修复中应用,可达到术中良好地恢复形态,术后及早地重建功能,实现骨缺损修复的主要目标,有重要的理论和现实意义。     

颗粒骨的制备及修复骨缺损的研究

目的 观察聚磷酸钙纤维(CPPF)磷酸钙骨水泥(CPC)、微小颗粒骨复合物体外降解特性及体内修复骨缺损的能力.方法 将CPPF、CPC、微小颗粒骨按质量比1∶4∶4制成复合人工骨,通过PH值、重量、抗压强度的变化,观察人工骨在pH7.4的37℃磷酸盐缓冲液(PBS)中的降解性能.通过大体、X光片、组织学观察及力学测试来检测复合人工骨的体内修复骨缺损的能力.结果 体外实验证实:CPPF/CPC/颗粒骨复合材料孔隙率为72.1%,CPC/颗粒骨孔隙率为58.2%;扫描电镜显示CPPF/CPC/颗粒骨复合材料的孔径为100～400 μm,CPC/颗粒骨为50～300 μm;两组样品溶液pH值在12周内基本维持恒定;CPPF/CPC/颗粒骨复合材料0～4周重量变化较小,4～8周下降较快,12周为初始重量50%,CPC/颗粒骨复合材料在0～6周变化较小,6周后重量下降较快,12周时为初始重量70%;CPPF/CPC/颗粒骨复合材料初始抗压强度9.28 MPa,CPC/颗粒骨复合材料初始抗压强度6.21 Mpa,两者有统计学意义.CPPF/CPC/颗粒骨强度在0～4周下降较慢,4周后下降较快,12周时为0.1,8 MPa,CPC/颗粒骨强度均匀下降,12周时为0.24 MPa.体内实验:CPPF/CPC/颗粒骨复合材料修复骨缺损效果优于其他各组,且差异有统计学意义(P＜0.05).结论 复合材料以其优良的生物学性能有望成为理想的骨替代材料.     

复合骨髓间充质干细胞生物陶瓷修复兔松质骨缺损

目的 评估复合骨髓间充质干细胞(MScs)的生物陶瓷在修复兔松质骨缺损中的作用。方法 分别对单纯燃烧骨、复合MSCs燃烧骨、三磷酸钙(β-TCP)及复合MSCsβ-TCP行：①体外研究：电镜观察复合后MSCs的生物学行为；②裸鼠异位成骨研究；②兔股骨锻松质骨缺损(φ6mm、深12mm)修复：18只兔32侧骨缺损分为5组(其中一组未加任何处理)，于2、4、8周末分别行组织学检查。结果 ①MSCs在燃烧骨及β-TCP上的黏附及生长情况良好，4d基本长满表面，6d起开始重叠生长；②在裸鼠体内，单纯β-TCP或燃烧骨无成骨，而复合MSCs组自2周开始成骨，并随时间延长而增加，但β-TcP组成骨与材料降解相平衡，而煅烧骨组仅在孔壁周围形成板层骨；③兔股骨锻缺损：未经处理不能自行愈合，2周内各组均无骨长入，4周开始由周边长入，8周时各组的骨长入率分别为40％、56％、45％、60％，无论在燃烧骨抑或β-TCP组中复合MSCs组的成骨量均高于对照组(P＜0．05)。结论 复合MSCs的生物陶瓷是修复负重区松质骨缺损的一种有效方法。     

微管结构仿生人工骨对犬腔隙性松质骨缺损的修复

目的建立一种新型松质骨缺损动物模型，同时评价应用纤维增强微管结构仿生人工骨修复该骨缺损的性能。方法成年犬双侧股骨下段分别制备2处直径10mm、深20min腔隙性松质骨缺损，以正交结构（A）组、同心结构（B）组仿生人工骨修复，设立磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement，CPC）（C）组、空白（D）组为对照，术后6、12、24周进行影像学、组织学、形态计量学观察骨缺损修复情况。结果未经治疗的骨缺损不能自行愈合；人工骨修复组6周新生骨开始长人，6、12、24周时A、B、C组的成骨面积比（％）分别为（4．09±0．96）、（6．78±1．27）、（3．10±0．83），（8．98±2．45）、（15．38±2．33）、（4．25±1．03），（19．86±4．57）、（38．25±6．79）、（4．97±0．90）；相应各组CPC残留面积比（％）为83．19±3．69、81．93±3．80、86．87±4．48，68．14±5．39、34．59±5．50、75．83±4．51，38．55±4．78、22．20±3．46、62．89±4．31；各组新生骨面积比（％）B〉A〉C（P〈0．01），CPC残留面积比（％）C〉A〉B（P〈0．01）。结论该骨缺损模型稳定、可靠；微管结构仿生人工骨在促进成骨、加快CPC降解速度上优于不具有微管结构的人工骨，同心结构具有最佳成骨和促CPC降解作用。     

磷酸钙骨水泥复合微小颗粒骨修复兔桡骨缺损

[目的]证实磷酸钙骨水泥复合少量自体颗粒骨修复骨缺损的效果,为临床使用提供依据。[方法]手术造成日本大耳白兔双侧桡骨中段15 mm缺损,一侧植入磷酸钙骨水泥与自体颗粒骨以3∶1复合的材料,做为实验组;另一侧植入单纯的磷酸钙骨水泥,做为对照组。在不同的时间点行X线、骨密度、最大扭矩检测,分析实验组及对照组的成骨性能和材料降解程度。[结果]X线检查发现:实验组材料明显促进成骨,8周时材料周围有明显的骨痂,16周时缺损完全修复、材料完全降解,优于对照组;8、16周时,实验组单位面积的骨矿盐含量均高于对照组,统计学检测,P0.01;16周时实验组和对照组的最大扭矩分别为:(0.843±0.016)mN、(0.540±0.029)mN,统计学检验P0.01。[结论]磷酸钙骨水泥与自体颗粒骨以3∶1复合后明显促进了缺损修复和材料降解。     

Treatment of enchondroma of the hand with injectable calcium phosphate bone cement

PURPOSE: To report the results of treatment of enchondroma of the hand managed by curettage and calcium phosphate bone cement (CPC) grafting. METHODS: Ten patients with digital enchondroma were reviewed. There were 6 proximal phalanges, 2 middle phalanges, and 2 metacarpal bones. The average patient age at surgery was 31 years. The average follow-up period was 41 months. We reviewed the final function and radiographic appearance of the surgically treated digits. We defined the term bony incorporation of CPC as a seamless change of radiographic appearance and no gap between cancellous bone and CPC. RESULTS: At final evaluation the bony incorporation was uneventful in all patients. Radiographs showed apparent partial absorption of CPC in only 2 patients. All digits had full range of motion after surgery. One digit fixed with multiple pins to treat a pathologic fracture simultaneously resulted in malunion and needed additional surgeries to correct digital overlap. No other complications were encountered. CONCLUSIONS: Patients with enchondroma of the hand are good candidates for treatment with CPC. In the case of pathologic fracture before surgery, however, surgery may be delayed until fracture healing because early corrective osteotomy with CPC might be difficult in a patient with malunion TYPE OF STUDY/LEVEL OF EVIDENCE: Therapeutic, Level IV.     

磷酸钙骨水泥复合微小颗粒骨的体外实验研究

[目的]进行磷酸钙骨水泥复合微小颗粒骨的实验,探讨磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)和微小颗粒骨最佳混合比例。[方法]取大耳白兔双侧股骨制作颗粒骨,实验组为颗粒骨和CPC分别以1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5混合固化的材料;对照组为CPC固化的材料。测定两组的固化时间及最大抗压强度;间充质干细胞培养于材料浸提液中,MTT检测细胞增殖;间充质干细胞与各材料共培养5 d后,电镜观察材料表面的细胞量及形态。[结果]MTT检测:比例为1∶2和1∶3组明显促进细胞的增殖,优于其他组,有统计学意义(P0.05)。电镜扫描:1∶2、1∶3组材料表面的细胞生长良好,其他组材料表面的细胞量明显少于这两组。1∶3组材料的固化时间及最大抗压强度适中,与CPC组比较,有统计学意义(P0.05)。[结论]1∶3在可操作性、生物力学、细胞相容性方面是最合适的混合比例。     

新型可注射性磷酸钙骨水泥对松质骨成骨作用的实验研究

目的：研制一种新型的、可注射的磷酸钙骨水泥，并测试该骨水泥的成分、理化学特性及其在松质骨内的生物隆解和成骨特性，探讨该骨水泥在松质骨内的代谢情况。方法：根据相关文献合成一种含有β-磷酸三钙、磷酸二氢钙、碳酸钙和纳米相羟基磷灰石的磷酸钙骨水泥，并用含藻酸钠的液相成分将该骨水泥调制成为用注射器和16号穿刺针操作的注射物。在新西兰大白兔的股骨髁部钻取直径为2mm的骨洞。注入该骨水泥。在术后4、8、12、16周分别取标本，骨锐钙后石蜡包进并行HE染色，光镜下观察该骨水泥在松质骨内的降解及新骨再生情况。扫描电镜观察骨-骨水泥界面的超微结构。结果：采用Gillmore双针法测试该型骨水泥的初凝时间为25-30min，终凝时间为17-20h，扫描电镜发现该骨水泥的颗粒较小、孔隙率较高。术后切片见骨水泥在松质骨内相容性良好。4周时骨水泥在体内开始降解，12周为降解反应的高峰期，16周降解反应基本完成，降解同时有大量骨小梁生成。结论：该型磷酸钙骨水泥可操作性强、生物相容性好、具有骨传导和骨诱导作用，有望成为老年骨质疏松性椎体压缩骨折治疗中较好的填充剂。     

In vitro elution of vancomycin from calcium phosphate cement

Antibiotic-impregnated bone cement beads have become popular for the treatment of osteomyelitis and/or prosthesis infection. However, bone cement has the disadvantage of heating up during polymerization of cement. Recently, calcium phosphate cement (CPC) has been used as a bone replacement and augmentation, and it does not heat up during polymerization. First, we measured the release rate of vancomycin (VCM) from bone cement and CPC impregnated with VCM for 2 weeks in vitro. The mean concentration of VCM for CPC was 62.6 times at 7 days (258 ± 29 vs 4.12 ± 1.0) and 6.7 times at 13 days (15.5 ± 5.5 vs 2.3 ± 0.7). Second, we were successful in treating 2 cases of osteomyelitis and prosthesis infection with VCM-impregnated CPC. From this study, we concluded that VCM-impregnated CPC might be an effective material for the treatment of osteomyelitis and/or prosthesis infection.     

载骨髓间充质干细胞的磷酸钙骨水泥的制备

[目的]观察载骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,MSCs)明胶微球磷酸钙骨水泥(Calcium phosphate cement,CPC)的理化性质,探究新型CPC的制备。[方法]制备载MSCs的明胶微球后,分别以0%(A),2.5%(B),5%(C),10%(D)的质量比(w/w)与CPC复合。测定其抗压强度、初凝时间、孔隙率和大孔率等理化性质,进一步检测MSCs在CPC中的成长情况。[结果]在各组CPC中MSCs均生长良好,且与空白对照组比较,随着明胶微球比例的增大,各组CPC的抗压强度逐步降低,初凝时间延长,孔隙率增大,大孔率增高(P<0.05)。[结论]载MSCs的明胶微球与CPC的质量比为5%时,CPC的理化性质最为理想,细胞生长良好,此结果为下一步体内实验奠定了坚实的基础。     

Strontium(II) and mechanical loading additively augment bone formation in calcium phosphate scaffolds

Calcium phosphate cements (CPCs) are widely used for bone‐defect treatment. Current developments comprise the fabrication of porous scaffolds by three‐dimensional plotting and doting using biologically active substances, such as strontium. Strontium is known to increase osteoblast activity and simultaneously to decrease osteoclast resorption. This study investigated the short‐ and long‐term in vivo performances of strontium(II)‐doted CPC (SrCPC) scaffolds compared to non‐doted CPC scaffolds after implantation in unloaded or load‐bearing trabecular bone defects in sheep. After 6 weeks, both CPC and SrCPC scaffolds exhibited good biocompatibility and osseointegration. Fluorochrome labeling revealed that both scaffolds were penetrated by newly formed bone already after 4 weeks. Neither strontium doting nor mechanical loading significantly influenced early bone formation. In contrast, after 6 months, bone formation was significantly enhanced in SrCPC compared to CPC scaffolds. Energy dispersive X‐ray analysis demonstrated the release of strontium from the SrCPC into the bone. Strontium addition did not significantly influence material resorption or osteoclast formation. Mechanical loading significantly stimulated bone formation in both CPC and SrCPC scaffolds after 6 months without impairing scaffold integrity. The most bone was found in SrCPC scaffolds under load‐bearing conditions. Concluding, these results demonstrate that strontium doting and mechanical loading additively stimulated bone formation in CPC scaffolds and that the scaffolds exhibited mechanical stability under moderate load, implying good clinical suitability. © 2017 Orthopaedic Research Society. Published by Wiley Periodicals, Inc. J Orthop Res 36:106–117, 2018.