生物衍生骨体外复合构建组织工程化骨修复兔桡骨-骨膜缺损:血管化进程及其生物力学性能

背景:目前组织工程骨的支架材料,力学性能和体内血管化问题仍没有很好解决,因而制约了临床的广泛开展.目的:观察生物衍生骨体外复合骨髓间充质干细胞构建组织化工程骨修复兔桡骨一骨膜缺损的血管化进程和生物力学性能.方法:取新西兰大白兔的骨头制各生物衍生骨;体外分离和培养兔骨髓间充质干细胞,定向诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化,再将诱导的成骨细胞接种到生物衍生骨支架上制成组织工程骨.取大白兔25只,制成骨膜桡骨缺损模型,其中5只兔不做处理为空白组;另外20只兔左前肢为对照组单纯植入生物衍生骨,右前肢为实验组植入组织工程骨术后2,4,8,12周分别取5只兔标本,观察血管面积和缺损区植入骨的生物力学性能.结果与结论:术后4周实验组和对照组血液循环丰富,血管面积较大,12周血管面积趋于稳定,接近正常状态;2,4,8周的实验组和对照组血管面积与空白组比较差异有显著性意义(P<0.05).8周,与对照组比较,实验组修复区的血管网排列规律,12周形态结构已接近正常骨组织,力学性能明显增强.结果证实生物衍生骨复合骨髓间充质干细胞后有较好的血管化进程和力学性能,是修复骨缺损的一种较好的治疗方法.     

生物衍生骨与骨髓间充质干细胞复合修复兔桡骨大段缺损

背景：生物衍生支架材料具备与自身骨相似的结构和微环境,具有较好的应用前景。目的：探讨生物衍生骨复合成骨诱导的骨髓间充质干细胞修复兔桡骨的节段性骨缺损的可行性,并与单纯生物衍生骨进行比较。设计、时间及地点：随机对照动物实验,于2007—01／2008—01在南华大学生命科学院实验室完成。材料：同种异体骨经脱脂、脱蛋白、部分脱钙和冻干等方法处理后制备生物衍生骨支架材料,与自体骨髓间充质干细胞复合制备组织工程骨支架材料。方法：25只健康成年新西兰大白兔双侧桡骨制备中段15mm的骨缺损,随机取其中20只兔右侧桡骨为实验组植入组织工程骨,左侧为对照组植入单纯生物衍生骨,不做内外固定;另5只兔双侧骨缺损处不植入任何材料作为空白组。主要观察指标：应用X射线放射学检查及组织学观察比较3组骨缺损修复的能力。结果：X射线显示随时间延长骨折处骨痂逐渐增多,实验组8周基本愈合,12周塑形完成;对照组骨痂少,愈合时间推迟;空白组术后12周骨缺损未见骨性修复,最后形成骨不连。术后2,4,8,12周实验组放射学检查评价新骨生成优于对照组（P〈0．05）。组织学检查显示实验组术后4周时材料开始吸收,8周基本降解吸收被新生骨取代,12周完全修复;对照组明显推迟,新骨生成速度、生成量低于实验组（P〈0．05）;空白组各时点均无新骨形成,最后缺损由纤维组织充填。结论：成骨诱导的间充质干细胞／生物衍生骨复合构建组织工程化骨植入修复兔桡骨缺损能够加速新骨形成,其修复能力明显优于单纯生物衍生骨。     

生物衍生骨与骨髓间充质干细胞复合修复免桡骨大段缺损

背景:生物衍生支架材料具备与自身骨相似的结构和微环境,具有较好的应用前景.目的:探讨生物衍生骨复合成骨诱导的骨髓间充质干细胞修复兔桡骨的节段性骨缺损的可行性,并与单纯生物衍生骨进行比较.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2007-01/2008-01在南华大学生命科学院实验室完成.材料:同种异体骨经脱脂、脱蛋白、部分脱钙和冻干等方法处理后制备生物衍生骨支架材料,与自体骨髓间充质干细胞复合制备组织工程骨支架材料.方法:25只健康成年新西兰大白兔双侧桡骨制备中段15 mm的骨缺损,随机取其巾20只兔右侧桡骨为实验组植入组织工程骨,左侧为对照组植入单纯生物衍生骨,不做内外固定;另5只兔双侧骨缺损处不植入任何材料作为空白组.主要观察指标:应用X射线放射学检查及组织学观察比较3组骨缺损修复的能力.结果:X射线显示随时间延长骨折处骨痂逐渐增多,实验组8周基本愈合,12周塑形完成;对照组骨痂少,愈合时间推迟;空白组术后12周骨缺损未见骨性修复,最后形成骨不连.术后2,4,8,12周实验组放射学检查评价新骨生成优于对照组(P< 0.05).组织学检查显示实验组术后4周时材料开始吸收,8周基本降解吸收被新生骨取代,12周完全修复;对照组明硅推迟,新骨生成速度、生成量低于实验组(P<0.05);空白组各时点均无新骨形成,最后缺损由纤维组织充填.结论:成骨诱导的问充质干细胞/生物衍生骨复合构建组织工程化骨植入修复兔桡骨缺损能够加速新骨形成,其修复能力明显优于单纯生物衍生骨.     

新型组织工程化骨材料植入动物体内的成血管效应

背景：以生长因子、种子细胞、载体支架为基础的骨组织工程研究取得的成功,向人们展示了再造骨组织器官的美好前景,然而在临床应用方面往往效果不理想。其中很重要一个原因是组织工程骨很大程度上受制于移植物血管网缺乏造成的细胞供养障碍而导致失效。目的：新型组织工程骨修复材料植入新西兰兔桡骨缺损处观察其成血管作用。方法：将聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物包裹碱性成纤维细胞生长因子制备成微球囊,然后与磷酸钙骨水泥混合,并与体外培养的同种异体骨髓间充质干细胞共培养制备新型组织工程骨修复材料。60只成年新西兰兔建立15mm桡骨缺损模型后随机分成2组,实验组植入新型组织工程骨修复材料,对照组植入复合骨髓间充质干细胞的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物与磷酸钙骨水泥的混合材料。于术后4、8、12周,通过组织细胞形态学观察、核素骨扫描等手段,观察各个时期血管形成情况。结果与结论：光镜下组织形态学观察结果及核素骨扫描结果示血管化程度是实验组优于对照组。结果显示聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物-成纤维细胞生长因子/磷酸钙骨水泥材料复合骨髓间充质干细胞构建的新型组织工程骨修复材料在动物体内有较好的成血管效果。     

新型组织工程化骨材料植入动物体内的成血管效应

背景:以生长因子、种子细胞、载体支架为基础的骨组织工程研究取得的成功,向人们展示了再造骨组织器官的美好前景,然而在临床应用方面往往效果不理想.其中很重要一个原因是组织工程骨很大程度上受制于移植物血管网缺乏造成的细胞供养障碍而导致失效.目的:新型组织工程骨修复材料植入新西兰兔桡骨缺损处观察其成血管作用.方法:将聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物包裹碱性成纤维细胞生长因子制备成微球囊,然后与磷酸钙骨水泥混合,并与体外培养的同种异体骨髓间充质干细胞共培养制备新型组织工程骨修复材料.60只成年新西兰兔建立15 mm桡骨缺损模型后随机分成2组,实验组植入新型组织工程骨修复材料,对照组植入复合骨髓间充质干细胞的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物与磷酸钙骨水泥的混合材料.于术后4、8、12周,通过组织细胞形态学观察、核素骨扫描等手段,观察各个时期血管形成情况.结果与结论:光镜下组织形态学观察结果及核素骨扫描结果示血管化程度是实验组优于对照组.结果显示聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物-成纤维细胞生长因子/磷酸钙骨水泥材料复合骨髓间充质干细胞构建的新型组织工程骨修复材料在动物体内有较好的成血管效果.     

生物陶瓷复合骨髓基质干细胞及骨形态发生蛋白修复兔大段桡骨缺损(英文)

背景:人工合成生物陶瓷作为良好的生物支架材料与自体骨髓基质干细胞复合并联合诱导成骨物质移植的骨组织工程为大段骨缺损的患者带来了新希望。目的:观察生物陶瓷复合骨髓基质干细胞及骨形态发生蛋白修复兔大段桡骨骨缺损的疗效及可行性。方法:实验植入兔双上肢桡骨中段制造长约1.5 cm的大段骨缺损模型,将左侧骨缺损区作为实验组,植入生物陶瓷与骨髓基质干细胞+骨形态发生蛋白;右侧骨缺损区作为对照组,单纯植入生物陶瓷。建模后4,8,12,24周各时间点对各组动物行标本大体观察、X射线片观察及组织学观察,比较其骨缺损区修复愈合情况。结果与结论:建模后4,8,12,24周,与对照组相比,实验组兔桡骨骨缺损区修复较快,新骨形成量多,塑性完全,原生物陶瓷破碎吸收现象明显。建模后24周,桡骨骨缺损区与骨端完全桥接,骨质基本得到修复。结果证实,生物陶瓷复合骨髓基质干细胞及骨形态发生蛋白作为复合移植材料治疗兔桡骨大段桡骨缺损疗效较好,效果优于单纯生物陶瓷移植材料。     

四环素-胶原生物衍生骨缓释材料修复骨缺损

背景:各种基质材料单独应用时成骨能力有限,为增强材料的成骨能力,应用复合材料修复骨缺损是组织工程的发展方向.目的:探讨四环素-胶原生物衍生骨材料植入体内后的成骨能力.设计、时间及地点:于2004-09/2005-01在四川大学华西医学中心组织工程实验室完成随机分组设计的对照观察实验.材料:选择新西兰大白兔24只,按随机数字表法分为2组,每组12只.制备兔桡骨中段1.5 cm骨缺损模型.新鲜人骨自行制备四环素-胶原衍生骨材料.方法:将两种材料分别植入兔桡骨缺损部位.实验组为四环素-胶原生物衍生骨,对照组为胶原生物衍生骨.术后6,12周动物麻醉后处死取材.主要观察指标:X射线观察和组织学检测缺损部位的成骨情况.结果:纳入动物24只,均进入结果分析.①X射线结果:术后6周,实验组整个缺损区均可见到骨痂生成,对照组仅在缺损两端有骨痂生成.术后12周,实验组缺损部位已完全被新生成骨组织所填充,与自体骨基本相近,已有骨髓腔出现,对照组骨缺损区可见明显的骨生成影像.②组织学结果:术后6周,实验组在材料内部孔隙区可见到新生类骨质形成,对照组缺损区无骨组织形成.术后12周,实验组可见大量的编织骨样组织,已形成板层骨样结构,骨髓腔已贯通,对照组缺损区可见有骨样组织形成.结论:胶原生物衍生骨与四环素-胶原生物衍生骨材料均可促进骨再生,四环素-胶原生物衍生骨材料对兔骨缺损修复效果优于胶原生物衍生骨材料.     

兔骨髓间充质干细胞复合生物衍生骨修复胫骨缺损

目的:探讨骨髓间充质干细胞与生物衍生骨复合修复兔胫骨的长段骨-骨膜缺损,以及修复负重骨缺损的可行性。方法:实验于2001-10/2002-08在牡丹江市第二人民医院放射科进行。①取成人尸体胫骨4具(来源于哈尔滨医科大学),切取干骺端松质骨及皮质骨2.0cm×0.5cm×0.5cm的骨块,经脱细胞、脱脂、脱蛋白及去抗原等处理后冻干,制备成生物衍生骨。②取健康成年新西兰大白兔24只,随机编号后从自体骨髓中分离出骨髓间充质干细胞,与生物衍生骨于体外复合培养,并将这24只大白兔制备成双侧胫骨中段10mm骨-骨膜缺损模型,行常规钢板螺钉固定。③随机选取其中的20只,对同一只兔将复合物植入右侧胫骨缺损处作为实验组,将单纯生物衍生骨植入左侧胫骨缺损处作为对照组;另4只兔作为空白组,双侧骨缺损不植入任何材料。然后分栏放养,观察各组兔术后一般情况。④在8,12,16,24周各时间点分别取出骨缺损修复标本,进行大体观察和骨密度测试,并进行统计学分析,以比较各组修复骨缺损的能力。结果:实验大白兔24只均进入结果分析。①各组兔术后一般情况:术后各组动物恢复及进食均正常,伤口无炎性反应,愈合良好。②各组兔骨缺损修复标本大体观察:术后8,12周实验组骨缺损部分修复,16周骨缺损完全修复,8,12,16周时实验组的骨缺损修复和骨痂生长情况明显好于对照组;24周时空白组的各缺损区均未发现有骨组织形成。③各组兔骨缺损区的骨密度测量结果:术后8,12,16周时各缺损区的骨密度实验组明显高于对照组(0.923±0.045比0.571±0.021,1.234±0.023比1.003±0.037,1.643±0.071比1.157±0.029,P<0.05)。24周时实验组与对照组比较无统计学意义(P>0.05)。空白组骨缺损未修复。结论:骨髓间充质干细胞构建的组织工程骨早期修复骨缺损能力较强,且较单纯生物衍生骨成骨量大、迅速,能够对负重骨缺损进行有效的修复。     

骨髓间充质干细胞与磷酸钙骨水泥复合物修复兔关节软骨缺损

背景:前期实验已成功将骨髓间充质干细胞接种于磷酸钙骨水泥支架,并证实其具有良好的机械强度和生物相容性。目的:观察新西兰大白兔骨髓间充质干细胞体外培养后与磷酸钙骨水泥复合修复关节软骨缺损的可行性。方法:选取18只新西兰兔用电钻制成股骨滑车部5 mm的骨-软骨缺损模型,随机选择15只兔于骨缺损处左侧植入单纯磷酸钙骨水泥材料作为对照组,于右侧植入骨髓间充质干细胞与磷酸钙骨水泥复合物作为实验组,另3只兔不植入任何材料作为空白组。分别于4,8,16周各时间点处死兔取材,进行X射线摄片、组织形态学观察及生物力学检测。结果与结论:术后4,8,16周各组骨缺损均有不同程度的骨再生,实验组新骨形成的速度和数量均优于其他组,组织学观察到实验组的成骨细胞及骨小梁出现均早于其他组。术后16周实验组骨标本抗弯曲能力的最大负荷、最大应力和破坏能量均明显高于对照组(P<0.05)。结果表明骨髓间充质干细胞复合磷酸钙骨水泥材料修复骨缺损可促进骨组织再生,恢复骨的刚度和强度,有望作为一种新型人工骨材料。     

脱钙骨联合干细胞移植修复兔股骨缺损

目的:观察骨髓间充质干细胞与脱钙骨复合修复兔股骨的长段骨-骨膜缺损,以及修复负重骨缺损的可行性。方法:实验于2002-09/2003-10在哈尔滨医科大学中心实验室完成。①将24只新西兰大白兔从自体骨髓中分离出骨髓间充质干细胞,将第2代骨髓基质干细胞5×108L-1中加入小牛脱钙骨,轻轻混匀后用注射器抽吸走离心管内6～8mL空气,人为造成管内负压,培养4h,使细胞进入小牛脱钙骨孔隙内,制成骨髓基质干细胞复合物。②制备成兔双侧股骨中段10mm骨-骨膜缺损模型,常规钢板螺钉固定;取其中20只兔右侧股骨缺损处植入复合物作为实验组,左侧股骨缺损处植入小牛脱钙骨作为对照组,空白组不植入任何材料。③在8,12,16和24周各时间点(实验组和对照组各取5只)分别行标本的大体观察和骨密度测试,比较其修复骨缺损的能力。结果:①各组骨缺损修复标本大体观察:实验组8周骨缺损处有部分修复,12,16周骨缺损完全修复,对照组在8周时有少量新骨形成,12,16周植入物部分被新骨代替,骨缺损区塑形差;空白组骨缺损未修复。②实验组、对照组骨标本的骨密度值:8,12和16周时实验组的骨密度值均大于对照组(0.936±0.056比0.618±0.034,1.238±0.024比1.052±0.037,1.605±0.062比1.227±0.047,P<0.05);24周时实验组骨密度与对照组比较,差异无统计学意义(1.635±0.033,1.563±0.112,P>0.05)。结论:骨髓间充质干细胞构建的组织工程骨早期修复骨缺损能力较强,且较单纯小牛脱钙骨成骨量大、迅速,能够对负重骨缺损进行有效的修复。     

组织工程化骨替代材料的评价及其在修复骨肿瘤性骨缺损中的应用

目的制备和综合评价组织工程化骨替代材料并用于修复骨肿瘤所导致的骨缺损。方法制备狗和人的异体脱钙骨基质颗粒(DBM),提取牛骨形成蛋白(bBMP)并经成骨诱导活性测定,将bBMP与DBM用直接掺和的方法复合后,再与骨水泥(BC)混合制成组织工程化复合材料,进行综合评价后备用。56例下肢骨肿瘤患者在微波诱导高温原位灭活后,应用组织工程化复合材料对遗留的骨缺损进行修复重建。结果bBMP、DBM和BC组织工程化复合骨修复替代材料具有良好的生物相容性、很强的生物力学强度和成骨诱导活性,并且具有良好的粘合性和可塑形性。临床应用56例,经平均9个月的随访,效果良好且无任何不良反应。患肢膝关节功能评价,优52例(93%),良4例(7%),优良率100%。结论bBMP、DBM和BC组织工程化复合骨修复替代材料是目前修复骨缺损理想的产品,有广阔的临床应用前景。     

纳米人工骨混合自体骨治疗骨肿瘤及骨病43例

背景:纳米人工骨是一种新型的骨移植材料,具有良好生物相容性等优势,但其治疗骨肿瘤及骨病的临床效果尚有待进一步研究.目的:回顾性分析纳米人工骨混合自体骨治疗骨肿瘤及骨病的临床效果.方法:对43例骨肿瘤及骨病患者病灶进行彻底刮除,选用大小不一的纳米人工骨条或颗粒混合人工骨充填,并用尽量将腔隙填满压实.病理性骨折的4例患者行内固定,其余患者未行内固定,依病情选择适当的支具.观察植骨后患者全身状态及植骨局部情况,术后不同时间X射线片观察植骨局部情况.结果与结论:43例患者均获随访,最短为6个月,最长为24个月.1例患者切口延迟愈合.余患者全身状态及切口愈合均良好.术后1～3个月纳米人工骨混合人工骨植入区与缺损周围的骨组织之间界限模糊,但局部仍可见密度高影.约12个月植入骨区与周围骨组织密度相似.结果证实应用纳米人工骨混合人工骨治疗骨肿瘤及骨病效果满意,且并发症较少,其为一种比较理想的移植骨替代物,且具有良好应用前景.     

骨囊肿植骨后持续被动运动促进骨愈合的疗效观察

Background: Bony cyst is a kind of common benign bone disease, for which, cause is unclear. Multiple bony cyst is rare in clinic. It is supposed metabolic and genetic factors may be involved. People aged 5～ 15 years are commonly affected population (Female: Male 1:2).     

自体骨、同种异体骨及骨形态发生蛋白重组骨治疗腰椎骨折

背景：骨形态发生蛋白重组骨是一种新型植骨材料,已逐步应用于临床,但在椎骨折机骨融合中效果仍少见报道。 目的：比较自体骨、同种异体骨及骨形态发生蛋白重组骨治疗腰椎骨折的疗效差异。 方法：选择2005年3月至2009年3月南阳医学高等专科学校附属第一医院收治的腰椎骨折患者78例,根据植骨材料不同随机分为3组,分别植入自体骨、同种异体骨、骨形态发生蛋白重组骨。     

自体骨髓移植复合人工骨治疗骨缺损

背景：到目前为止,国内人工骨联合自体骨髓移植治疗新鲜骨折、骨缺损方面的基础与临床研究尚未见报道。目的：分析自体骨髓移植复合人工骨修复四肢粉碎性骨折骨缺损的作用途径。方法：42例四肢骨缺损患者按治疗方法分为3组,均采用内固定方法修复骨折骨缺损。复合组采用自体骨髓移植复合人工骨,人工骨移植组仅作单纯的人工骨移植,自体骨髓移植组仅将单纯的自体骨髓注射入骨缺损处。所有患者均行骨特异性碱性磷酸酶活性检测和影像学随访,观察骨痂形成及骨折愈合情况。结果与结论：在内固定后第3,4,6周,复合组伤肢骨痂形成率、骨特异性碱性磷酸酶活性均显著高于人工骨移植组及自体骨髓移植组（P〈0.01）。提示自体骨髓移植复合人工骨较单纯的人工骨移植或自体骨髓移植更能促进早期骨痂反应,加速骨折后骨缺损愈合,缩短骨愈合时间及住院时间。     

自体骨髓移植复合人工骨治疗骨缺损

背景:到目前为止,国内人工骨联合自体骨髓移植治疗新鲜骨折、骨缺损方面的基础与临床研究尚未见报道。目的:分析自体骨髓移植复合人工骨修复四肢粉碎性骨折骨缺损的作用途径。方法:42例四肢骨缺损患者按治疗方法分为3组,均采用内固定方法修复骨折骨缺损。复合组采用自体骨髓移植复合人工骨,人工骨移植组仅作单纯的人工骨移植,自体骨髓移植组仅将单纯的自体骨髓注射入骨缺损处。所有患者均行骨特异性碱性磷酸酶活性检测和影像学随访,观察骨痂形成及骨折愈合情况。结果与结论:在内固定后第3,4,6周,复合组伤肢骨痂形成率、骨特异性碱性磷酸酶活性均显著高于人工骨移植组及自体骨髓移植组(P<0.01)。提示自体骨髓移植复合人工骨较单纯的人工骨移植或自体骨髓移植更能促进早期骨痂反应,加速骨折后骨缺损愈合,缩短骨愈合时间及住院时间。     

Transmembrane bone matrix gelatin-induced differentiation of bone.

In response to chemically-defined bone matrix gelatin (BMG) inside a diffusion chamber implanted in a muscle pouch, mesenchymal cells migrate directionally, aggregate and differentiate into new bone, on the outside of the chamber. BMG diffuses through double membranes 275 to 300 mum in thickness. The inner membrane of pore size is 0.025 mum and the outer membrane of pore size is 0.45 mum. The inner membrane is 1/20 the pore size and the combination is twice the thickness of membranes previously reported to transfer osteoinductive activity of living cells. Autoradiographs show 35S-cysteine-labelled BMG produces very high trans-membrane grain counts while 3H-proline labelled BMG produces very low transmembrane grain counts. Electron micrographs demonstrate that gelatin-derived, uranyl-acetate-stained fine granules interspersed with ruthenium red-staining coarse granules, diffuse through the membrane of 0.025 mum pore size from the inside out. Solitary pale-staining collagen fibrils, possibly formed in interstitial fluid by renaturation of BMG are found in the interior of the chamber and in the interior of the outer 0.45 mum but not the inner 0.025 mum pore size membrane. Densely-stained new bone collagen fiber bundles cover the outer membrane, fill the 0.45 mum subsurface pores for a depth of 0.20 to 30 mum, and thereby attach the new cartilage and bone deposits to the outer surface of the chamber. BMG powders solubilize rapidly in diffusion chambers and produce high yields of new bone. The relationship between denatured collagen and renatured gelatin fibrils in the process of transfer of the bone morphogen from BMG to mesenchymal cell receptors is an intriguing subject for further investigation.