缓释型重组人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨修复材料诱导骨形成

背景：重组人骨形态发生蛋白2在体内半衰期短、易降解代谢,达不到理想的骨再生效果。 目的：制备缓释型重组人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨修复材料,并观察其缓释性能、骨诱导活性。 方法：将重组人骨形态发生蛋白2与壳聚糖混合制备壳聚糖膜,涂覆于生物骨修复材料表面,ELISA方法检测其体外释药性能。茜素红染色检测缓释型人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨材料、重组人骨形态发生蛋白2生物骨材料、单纯骨填充材料诱导C2C12细胞骨钙蛋白的形成,观察其诱导成骨细胞能力。同时将3种骨修复材料植入清洁级KM小鼠股部肌袋内,2周后检测新生骨Ca2+离子含量,评价其异位骨诱导能力。 结果与结论：材料表面的壳聚糖膜分布均匀,负载的重组人骨形态发生蛋白2呈团簇状。重组人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨修复材料体外释药存在突释,前4 d释放量达总药量的50%,持续至12 d,释药量达到90%,第18天时释放完全。与单纯骨填充材料、重组人骨形态发生蛋白2生物骨材料相比,缓释型人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨修复材料诱导C2C12细胞向成骨晚期分化能力与异位骨形成能力显著增强(P < 0.05)。结果提示缓释型人骨形态发生蛋白2/壳聚糖生物骨修复材料缓释性能好,促进骨形成能力强。     

纳米羟基磷灰石纤维蛋白凝胶复合重组人成骨蛋白1修复骨缺损

背景：纳米级的羟基磷灰石纤维蛋白凝胶材料与人体内组织成分更为相似,具有良好的生物与力学性能,但缺乏骨诱导作用。 目的：观察纳米羟基磷灰石纤维蛋白凝胶/重组人成骨蛋白1复合人工骨的骨缺损修复能力。 方法：制备新西兰大白兔单侧桡骨缺损模型后,以数字表法随机分为3组,分别植入不同材料行骨缺损修复：纳米羟基磷灰石纤维蛋白凝胶/重组人成骨蛋白1人工骨组、纳米羟基磷灰石/纤维蛋白凝胶组、空白对照组(未植入任何材料)。术后4,8,12周行大体标本观察、X射线、扫描电镜、放射性核素骨扫描及生物力学测试,比较各组材料修复骨缺损的能力。 结果与结论：术后4,8,12周,纳米羟基磷灰石纤维蛋白凝胶/重组人成骨蛋白1人工骨组X射线评分、成骨效果、放射性核素聚集强度、生物力学强度均高于纳米羟基磷灰石/纤维蛋白凝胶组(P < 0.05)。空白对照组骨缺损区无骨性连接,骨端硬化,骨缺损未能修复。说明纳米羟基磷灰石纤维蛋白凝胶/重组人成骨蛋白1复合人工骨具有良好的骨缺损修复能力,有望成为一种理想的骨缺损修复材料。     

Cem-OsteticTM人工骨浆复合骨形态发生蛋白对山羊椎体骨缺损修复作用研究*

目的 观察人工骨浆复合骨形态发生蛋白（BMP）对成年山羊椎体骨缺损的修复作用,并探讨其临床应用的可行性。方法将健康成年山羊24只随即分成单纯Cem-Ostefic^TM人工骨浆组（A组）和Cem-OsteticrM／BMP人工骨浆复合骨形态发生蛋白组（B组）,每组12只动物。在山羊胸腰段3处不相邻椎体分别建立椎体压缩性骨折撑开复位后骨缺损模型。将Cem-Ostetic^TM/BMP人工骨浆复合材料填充于缺损处,同时设立单纯人工骨浆对照组。术后4周、8周、12周分别处死动物,每组每次处死4只。通过大体观察,影像学检查,HE染色和生物力学测试。结果术后4周及8周时B组成骨情况、材料降解速度及生物力学强度和刚度测试明显优于A组（P〈0．05）,但仍未达到正常椎体的力学性能,差异有显著性（P〈0．01）。第12周时,两组X线及CT下均可见大量新骨生成,基本完整填充空隙,填充材料均基本完全降解,生物力学测试两组强度和刚度无显著性差异,基本达到了正常椎体的力学性能。结论Cem-Ostetic^TM人工骨浆是BMP的良好载体,Cem—Ostetic^TM／BMP复合材料具有较强的传导成骨和诱导成骨活性,生成的新骨有良好的强度和刚度。     

重组人骨形态发生蛋白2-肝素-人工骨复合材料的骨诱导活性

背景：已有将重组人骨形态发生蛋白2应用于骨再生及修复的报道,但由于其在生物体内半衰期短而导致诱导骨形成的能力受到限制。 目的：制备具有较好缓释效果的重组人骨形态发生蛋白2-肝素-人工骨复合材料,并检测其缓释性能及骨诱导活性。 方法：通过高效液相色谱法检测重组人骨形态发生蛋白2-肝素复合物对于酶解的保护作用。将重组人骨形态发生蛋白2与肝素溶液混匀后复合于人工骨材料表面,ELISA方法检测其体外释药性质,茜素红染色法检测其诱导成骨细胞的能力,应用小鼠体内实验评价其异位骨诱导能力。 结果与结论：成功制备了具有良好缓释效果的重组人骨形态发生蛋白2-肝素-人工骨复合材料,具有较强的诱导骨钙蛋白及异位骨形成能力。     

3D打印技术制备新型HA/ZrO2梯度复合材料在犬股骨干骨缺损修复中的应用

目的 运用3D打印技术制备新型羟基磷灰石/二氧化锆(HA/ZrO₂)梯度复合材料,分析其性能,并观察其修复比格犬股骨干骨缺损的能力。方法 随机抽取6月龄雄性比格犬1只,截去右下肢股骨中段全层15 mm制成骨缺损模型后,放入动物专用Micro CT进行容积扫描,完成数据采集、转化及后期处理,将处理后的数据导入CeraFab 7500光固化3D打印机中。根据设定参数启动打印程序,形成复合光敏树脂初胚,并对其进一步脱脂烧结,然后采用浸涂法制备HA/ZrO₂梯度复合材料。运用扫描电镜、X射线衍射(XRD)和生物力学实验分析HA/ZrO₂梯度复合材料的性能。制备HA/ZrO₂梯度复合材料浸提液。培养小鼠成纤维细胞株L929,采用噻唑蓝(MTT)法检测HA/ZrO₂梯度复合材料对体外细胞增殖和毒性的影响。将16只比格犬随机分为4组,每组4只。A组:截取犬股骨中段15 mm后,不植入任何材料;B组、C组、D组分别截去股骨中段15、25、35 mm制成骨缺损模型,然后分别植入相应规格的HA/ZrO₂梯度复合材料。术后第2、4、8、12 周拍摄术肢股骨正侧位X片,观察植入材料与自身骨结合情况及周围骨痂生长情况。术后12 周处死实验动物,截取整段股骨,大体观察标本植入材料与周围骨生长状况;行Micro CT扫描,测定新生骨量,并对新生骨进行3D图像重建;对股骨标本进行极限抗压实验,测量极限抗压强度。结果 运用3D打印技术制备的HA/ZrO₂梯度复合材料扫描电镜显示表面光滑,结构均匀,断口表面层均匀过渡结合,没有明显界限,相互之间冶金结合,结构稳定。XRD分析显示HA及ZrO₂峰形明显、结晶程度较好、粉体纯度高。抗压试验显示极限抗压强度为(43.37±2.31) MPa。MTT试验显示HA/ZrO₂梯度复合材料无明显细胞毒性。实验动物术后X线片显示:A组术后形成骨不连;B组有连续性骨痂通过,人工假体与宿主骨之间的界线消失;C组术后第2、4、8周连续性骨痂及新生骨长入速度较B组缓慢,但人工假体与断端间隙逐渐被新生骨填充,有连续性骨痂通过;D组新骨生成缓慢,仅在断端周围出现新生骨。术后12周取材,Micro CT 3D重建及新生骨量检测,B、C、D组单位体积新生骨量分别为(238.55±19.11) mm³/cm³、(223.31±13.41) mm³/cm³、(110.83±6.48) mm³/cm³,3组间比较差异有统计学意义(F=156.824,P＜0.01),其中B、C组新生骨量明显多于D组,差异均有统计学意义(P值均＜0.05)。新生骨CT 3D重建显示:B组复合材料整体被新生骨包绕,无外露;C组复合材料少许外露,表面基本被新生骨填塞;D组复合材料大部外露,新生骨散在长入。B、C、D组股骨标本极限抗压强度分别为(49.72±2.33) MPa、(49.81±2.43) MPa、(46.92±3.61) MPa,3组间比较差异无统计学意义(F=1.119,P＞0.05)。结论 运用3D打印技术制备的纳米HA/ZrO₂梯度复合材料具有可靠的生物相容性及生物力学强度,可以实现临床个体化治疗原则,能很好地修复犬股骨干35 mm内骨缺损,是一种理想的骨组织替换材料。     

表面修饰羟基磷灰石修复骨缺损骨形态发生蛋白-2的表达

目的了解精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸多肽表面修饰的羟基磷灰石（hydroxyapatite,HA）修复节段性骨缺损局部骨形态发生蛋白-2（bone morphogenefic protein-2，BMP-）的表达。方法以骨髓基质干细胞（marrow stromal cels，MSCs）复合Arg-Gly-Asp（RGD）多肽表面修饰的HA或单纯材料培养制备组织工程骨，选择60只新西兰白兔。制作15mm长的桡骨节段性骨缺损模型，根据植入不同的材料分为A、B、C、D组。A组：骨缺损区植入MSCs复合RGD多肽表面修饰的HA培养制备的组织工程骨；B组：骨缺损区植入MSCs复合HA培养制备的组织工程骨；C组：骨缺损区植入RGD多肽表面修饰的HA；D组：骨缺损区植入HA。术后4周取材，行修复区局部BMP-2免疫组化分析。结果术后4周各组骨缺损区均有新骨生成，修复区局部BMP-2表达水平依次为：A〉B〉C〉D（P〈0．05）。结论RGD多肽表面修饰对以HA为支架材料组织工程骨的修复作用有明显优化作用。     

骨形态发生蛋白2基因与重组蛋白缓释方法修复骨缺损的比较研究

为比较骨形态发生蛋白2(BMP-2)基因与重组蛋白缓释方法修复节段性骨缺损的效果,于兔双侧桡骨中段造成1.5cm骨缺损,采用四种方法修复:A组植入转基因骨髓基质干细胞(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。结果表明,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。BMP-2基因治疗是修复节段性骨缺损的好方法。     

重组人骨形态发生蛋白2诱导骨修复的应用及前景

背景：重组人骨形态发生蛋白2具备诱导成骨时间更早、成骨量较天然骨形态发生蛋白2多、生物学活性好、生物相容性好、成本低等特点,已成为近年来临床骨科创伤疾病防治研究的热点。 目的：总结重组人骨形态发生蛋白2在骨组织工程及骨修复领域应用中的优势、不足及目前国内外的研究进展。 方法：经第一作者检索CNKI数据库及SPRINGERLINK数据库2005至2011年与重组人骨形态发生蛋白2在诱导骨再生、骨组织修复有关研究进展方面的文献,英文检索词为“rhBMP-2,bone tissue engineering,bone repair materials”,中文检索词为“重组人骨形态发生蛋白2,骨组织工程,骨修复”。共检索出98篇,最终保留30篇进行归纳总结。 结果与结论：骨骼内天然骨形态发生蛋白2含量稀少、提取成本高昂,临床应用严重受限。重组人骨形态发生蛋白2有显著的成骨诱导能力,在骨组织工程及骨修复领域展现了巨大的潜在应用价值。体外试验无细胞毒性具有良好的生物相容性可供临床应用,其中重组人骨形态发生蛋白2和重组人骨形态发生蛋白7现已被应用于外科整形手术诱导骨再生,但由于重组人骨形态发生蛋白2是外源性细胞生长因子,临床应用多为超生理剂量,故潜在有软组织水肿,皮肤红疹、局部炎症反应、异位骨化和免疫反应等不良后果的危险,所以重组人骨形态发生蛋白2用于人体后的安全性研究还须长期密切关注。找到理想的载体,有效控制其在体内缓释是重组人骨形态发生蛋白2应用研究的关键问题。     

重组人骨形态发生蛋白2/骨修复材料的制备与性能

BACKGROUND: It has become a hotspot to prepare the bone repair material that exhibits natural bone structure and is used in combination with biological factors. OBJECTIVE: To prepare the recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2)/bone repair material, and to evaluate its capacities of release, activity and ectopic osteoinduction. METHODS: A collagen-binding domain was added to the N-terminal of native rhBMP-2 that allowed bind to collagens in the bone repair material. Then, rhBMP-2/bone repair material was obtained through freeze-dried method. The releasing ability of rhBMP-2 in vitro was assayed by ELISA. C2C12 cell lines were loaded to the composite material with 0.25, 0.5 and 1 µg rhBMP-2, respectively. Afterwards, alkaline phosphatase activity was detected at 72 hours. The composite materials with 0, 2, 5 and 10 µg rhBMP-2 were implanted into the quadriceps of Sprague-Dawley rats, respectively. Alkaline phosphatase activity and the newly formed bone were detected at 2 and 4 weeks after implantation. The CY-7-labeled composite material was implanted into the quadriceps of Sprague-Dawley rats to observe its stability. RESULTS AND CONCLUSION: Substantially no rhBMP-2 from the rhBMP-2/bone repair material was released within 45 days. The alkaline phosphatase activity of C2C12 was in a rise with the increased concentration of rhBMP-2. The stability of the composite material in vivo was better, the alkaline phosphatase activity and ectopic bone formation increased as the concentration of rhBMP-2 rose. To conclude, the rhBMP-2/bone repair material preserves the stability of rhBMP-2, and improves ectopic osteoinduction ability.     

新型梯度复合HA/ZrO2组织工程骨支架在猕猴颈椎融合中的应用

目的 构建新型梯度复合羟基磷灰石-二氧化锆(HA/ZrO₂)组织工程骨支架,并评估其在猕猴颈椎椎间融合中的效果。方法 通过离子交联法制备壳聚糖水凝胶作为骨形态发生蛋白2(BMP-2)的缓释载体,扫描电镜下观察其微观形态,检测其载药量、包封率及缓释速率;然后分离、培养猕猴源性骨髓间充质干细胞(BMSCs),并进行碱性磷酸酶、冯库萨染色等对其进行鉴定;最后将前期制备好的BMP-2明胶/壳聚糖凝水胶缓释系统和第3代猕猴BMSCs加载于HA/ZrO₂泡沫陶瓷,以构建新型组织工程骨,并观察其形态特征。将24只雄性猕猴按照随机数字表法分成4组,其中组织工程骨组(n=8)为植入梯度复合HA/ZrO₂泡沫陶瓷负载BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统和第3代猕猴BMSCs,泡沫陶瓷组(n=8)为植入梯度复合HA/ZrO₂泡沫陶瓷,自体髂骨组(n=4)为植入自体髂骨,假手术组(n=4)为只对相应部位的软组织进行切开、缝合,未破坏其椎间盘;观察术后颈椎X线(术后即刻、8周、16周)、组织形态学表现(术后8周、16周)及测试相应节段的生物力学(术后16周)。结果 扫描电镜下BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶呈3D 网状结构,内见均匀分布的壳聚糖微球,其负载BMP-2后的包封率和载药率随时间逐渐降低:第1天分别为87.4%±0.9%和58.2%±0.5%、第15天分别为45.2%±0.6%和30.1%±0.4%,累积释放率第1天为12.6%±0.11%、第15天为55%±0.16%。显微镜下观察见BMSCs的形态呈多样性,以梭形及短棒形等较常见;第3代猕猴BMSCs成骨诱导后的碱性磷酸酶、冯库萨染色以及表面特异性抗原的检测结果显示,符合BMSCs的生物学特性。不同时点的X线及组织形态学观察显示材料内部新生骨量组织工程骨组较泡沫陶瓷组明显增多;生物力学测试结果显示,在最大载荷、抗压强度和能量吸收方面假手术组均低于其他3组(P值均＜0.05),在抗压强度上组织工程骨组与自体髂骨组差异无统计学意义(P＞0.05)。结论BMP-2明胶/壳聚糖水凝胶缓释系统复合猕猴第3代BMSCs种植于HA/ZrO₂泡沫陶瓷构建的新型组织工程骨支架,能有效促进猕猴颈椎椎间融合,在影像学及组织学表现和生物力学测试方面,可达到与自体骨相似的骨代替作用。     

人重组骨形态发生蛋白-2在脊柱融合中的作用

脊柱融合是治疗脊柱结核、感染、畸形、椎间盘退行性病变脊柱疾患的有效手段,促进脊柱融合成骨率的方法之一就是使用自体骨移植,但其存在来源有限、取骨处疼痛等弊端,目前人重组骨形态发生蛋白-2(The role of recombinant human bone morphogenetic 2,rh BMP-2)负载于载体是一种理想的自体骨移植材料的替代物,广泛应用于脊柱融合术中,但近来发现了与其相关的一些副反应。本文就其在脊柱融合中的应用的安全性、有效性及相关的副反应进行综述。     

负载rh-BMP2的羟基磷灰石人工骨治疗胫骨平台骨折骨缺损的临床疗效研究

目的 通过与羟基磷灰石生物陶瓷人工骨对比,评估负载rh-BMP2的羟基磷灰石人工骨对胫骨平台骨折骨缺损修复的临床疗效。方法 回顾性分析2014年10月至2019年9月中国人民解放军联勤保障部队第九二〇医院骨科收治的53例SchatzkerⅤ、Ⅵ型胫骨平台骨折骨缺损患者,所有患者均进行骨折切开复位内固定术并予术中植骨,其中27例患者术中予负载rh-BMP2的羟基磷灰石人工骨植骨（研究组）,另26例患者予羟基磷灰石生物陶瓷人工骨植骨（对照组）。对比两组患者骨折愈合时间、膝关节HSS功能评分、Rasmussen影像学评分及术后并发症发生情况。结果 所有患者获得随访,平均随访时间为（10.45±2.31）个月,所有患者最终均骨性愈合。研究组的骨折愈合时间[（13.46±3.38）周]明显短于对照组[（16.67±6.51）周]（P<0.05）;术后6个月时研究组HSS评分[（85.53±5.30）分]优于对照组[（80.58±6.40）分]（P<0.05）。术后6个月时两组的Rasmussen影像学评分比较,差异无统计学意义（P>0.05）,同时两组患者随访期间出现并发症情况...     

腺病毒介导的人骨形态发生蛋白2基因转染骨髓间充质干细胞

背景：骨髓间充质干细胞作为骨、软骨创伤缺损及退变修复的种子细胞越来越受到关注。 目的：分析人骨形态发生蛋白2基因转染对白色封闭群大鼠(SD大鼠)骨髓间充质干细胞的影响。 方法：分离纯化SD大鼠骨髓间充质干细胞并体外扩增,通过腺病毒载体介导人骨形态发生蛋白2基因转染骨髓间充质干细胞,分别通过荧光显微镜观察荧光表达情况及蛋白质水平来测定转染后人骨形态发生蛋白2的表达,碱性磷酸酶定量测定鉴定成骨活性及MTT法评估人骨形态发生蛋白2转染对骨髓间充质干细胞的影响。 结果与结论：从SD大鼠骨髓提取物中分离培养的细胞形态为梭形,呈铺路石状、漩涡状生长,经流式细胞仪检测及多项分化能力鉴定符合骨髓间充质干细胞的特征;经转染人骨形态发生蛋白2基因后,骨髓间充质干细胞表达人骨形态发生蛋白2、碱性磷酸酶;MTT法检测转染人骨形态发生蛋白2基因后,骨髓间充质干细胞增殖能力明显增强(P < 0.05)。说明人骨形态发生蛋白2基因转染骨髓间充质干细胞后可以持续、高效表达人骨形态发生蛋白2和碱性磷酸酶,在体外明显促进骨髓间充质干细胞的增殖。     

NAC-PCCs载骨形态发生蛋白2基因纳米微球促大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化

目的　构建半胱氨酸及磷酸胆碱共接枝的仿生壳聚糖载体（NAC-PCCs）,并包封骨形态发生蛋白2（BMP2）基因进行诱导骨髓间充质干细胞成骨分化的研究。 方法　制备pBMP2/NAC-PCCs材料,检测其粒径、形态,绘制DNA缓释曲线,研究微球抗DNA酶降解能力。在骨髓间充质干细胞与材料共培养过程中,检测材料的转染效能、ROS清除能力、BMP2蛋白分泌水平、成骨相关基因RUNX2、OC表达、碱性磷酸酶活性等指标,以研究其对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响。 结果　微球材料能有效避免DNA被生物酶降解,其转染效率为23.1%,ROS清除率为(36.13±0.47)%。同时实验结果显示与NAC-PCCs共培养的细胞, 其细胞内BMP2表达水平高于其余各组且成骨分化效果最佳。 结论　NAC-PCCs包封BMP2基因形成的纳米微球材料具有促进BMSC成骨分化作用。     

Linkage between stature and a region on chromosome 20 and analysis of a candidate gene,bone morphogenetic protein 2

Sib-pair linkage analysis of the quantitative trait, stature, in over 500 Pima Indians indicates that a genetic determinant of governing stature is located on chromosome 20. Analysis of 10 short tandem repeat polymorphisms localized this linkage to a 3.2cM region that includes D20S98 and D20S66. Using all possible sib-pair combinations, linkage was detected to both stature (P = 0.0001) and to leg length (P = 0.001), but not to sitting height. Single-strand conformational polymorphism analysis of exon 3 of the bone morphogenetic protein 2 (BMP2) gene, a candidate gene in this region, in genomic DNA of 20 of the tallest and 20 of the shortest individuals did not show any consistent differences associated with leg length or height. Sequence analysis of the region encoding the mature protein revealed a single nucleotide substitution, a T to G transversion, not detected by single-strand conformational polymorphism (SSCP) analysis. This transversion results in a conservative amino acid substitution of glycine for valine at codon 80 of BMP2. The frequency of this allele was 0.23 in the sample. No significant differences in height were noted in persons carrying either allele. This indicates that this structural alteration in the mature BMP2 protein does not contribute to the differences in stature observed in the Pima Indians, nor is this structural change in the mature protein likely to be responsible for the linkage observed with stature on chromosome 20. © 1995 Wiley-Liss, Inc.

1 This article is a U.S. Government work and, as such, is in the public domain in the United States of America.