兩種多功能體內(nèi)骨發(fā)生器的制造及成骨性能的比較.pdf

1、骨缺損通常由創(chuàng)傷、炎癥感染、腫瘤等疾病引起，治療的方法主要有自體骨、異體骨移植和骨組織工程技術(shù)等治療手段。但都存在相應(yīng)的并發(fā)癥，限制了它們的應(yīng)用。自體骨移植的來源有限、會(huì)增加病人的手術(shù)創(chuàng)傷；異體骨移植會(huì)傳播疾病和發(fā)生排斥反應(yīng)；利用骨組織工程技術(shù)制造新生骨用來修復(fù)骨缺損是近年來的一大熱點(diǎn)，但傳統(tǒng)的骨組織工程技術(shù)主要通過生物反應(yīng)器將種子細(xì)胞、生長因子、支架材料在體外培養(yǎng)構(gòu)建新生骨。構(gòu)建的新生骨由于不具備正常骨組織的血管和組織結(jié)構(gòu)，植入機(jī)體后

2、容易導(dǎo)致骨缺損修復(fù)不全或失敗。越來越多的科研工作者和臨床醫(yī)生將目光轉(zhuǎn)向體內(nèi)骨組織工程技術(shù)，體內(nèi)骨組織工程利用機(jī)體自身促骨再生能力構(gòu)建新生骨，用于骨缺損的修復(fù)。但目前的體內(nèi)骨組織工程構(gòu)建方法仍然較為繁瑣，通常需要額外應(yīng)用種子細(xì)胞和生長因子，無法高效、便捷的構(gòu)建組織工程骨。因此，如何利用合適的構(gòu)建方法，如何尋找合適的解剖部位簡單、高效的構(gòu)建出體內(nèi)組織工程骨是當(dāng)今骨組織工程急需解決的一大難題。
　　目的：通過骨組織工程的原理在新西蘭大白

3、兔體內(nèi)構(gòu)建出兩種不同的新型體內(nèi)生物反應(yīng)器模型：多功能體內(nèi)骨發(fā)生器。并對兩種多功能體內(nèi)骨發(fā)生器的新骨形成能力及支架材料降解情況進(jìn)行比較，選擇一種最優(yōu)的多功能體內(nèi)骨發(fā)生器，為其進(jìn)一步應(yīng)用于臨床大段骨缺損的修復(fù)打下基礎(chǔ)。
　　方法：1.多功能體內(nèi)骨發(fā)生器的多孔殼式接骨板的制備：通過CAD設(shè)計(jì)多功能體內(nèi)骨發(fā)生器的多孔殼式接骨板的三維數(shù)據(jù)，如孔徑大小、孔間距、長度等數(shù)據(jù)，利用3D打印機(jī)制備鈦合金（Ti6Al4V）的多孔殼式接骨板。
　

4、　2.選取成年新西蘭大白兔36只，體重3±0.5公斤，均為雌性，隨機(jī)分為A組和B組。每組設(shè)4周、8周、12周3個(gè)觀察時(shí)間節(jié)點(diǎn)，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)隨機(jī)分配6只新西蘭大白兔。在新西蘭大白兔的右側(cè)股骨外側(cè)作一長約4cm的平行股骨長軸切口，鈍性分離肌肉，暴露股骨，A組實(shí)驗(yàn)兔采用直徑為1mm的醫(yī)用電鉆制造2個(gè)貫穿股骨干的圓形缺損，間距為5mm。B組實(shí)驗(yàn)兔單純的在股骨膜上作一長為7mm的切口，稍稍掀開骨膜。利用醫(yī)用鋼絲將鈦合金多孔殼式接骨板固定在股骨干周圍

5、，多孔殼式接骨板與股骨干之間的空隙填充直徑為1.0mm-2.5mm的多孔β-磷酸三鈣（β-TCP）顆粒。觀察時(shí)間節(jié)點(diǎn)為術(shù)后的4周、8周、12周。檢測方法主要為：大體形態(tài)觀察、X線檢測、熒光雙標(biāo)、Micro-CT和組織病理學(xué)染色檢測。
　　結(jié)果：（1）術(shù)后有一只新西蘭大白兔由于麻醉劑反應(yīng)死亡，補(bǔ)做一只作為補(bǔ)充。其余所有新西蘭大白兔均未出現(xiàn)明顯的炎癥反應(yīng)，切口愈合良好。術(shù)后的X線結(jié)果顯示多功能體內(nèi)骨發(fā)生器牢固固定在股骨周圍。（2）標(biāo)本

6、大體觀察可見纖維組織包裹多功能體內(nèi)骨發(fā)生器，并通過多功能體內(nèi)骨發(fā)生器表面的微孔向內(nèi)長入，未見明顯的材料漏出。（3）影像學(xué)結(jié)果：Micro-CT通過定量的分析多功能體內(nèi)骨發(fā)生器的新骨形成發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的增加，兩組的新生骨量均增加，但A組在8周、12周的新生骨量較B組多，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。材料降解方面，在4周和8周時(shí)兩組材料降解無明顯差異，在12周時(shí)A組的殘余材料量較B組少（P<0.05）。（4）組織學(xué)結(jié)果：熒光雙標(biāo)結(jié)果示

7、鈣鹽沉積首先發(fā)生在靠近股骨干處，并向多孔殼式接骨板處延伸，在12周時(shí)，A組的鈣鹽沉積速率要高于 B組（P<0.05）。Von-Gieson染色（VG染色）顯示，A組和B組在4周時(shí)多功能體內(nèi)骨發(fā)生器的新生骨主要圍繞在股骨干周圍生長，靠近多孔殼式接骨板處有大量的纖維結(jié)締組織生成，隨著時(shí)間的推移，新生骨逐漸向多孔殼式接骨板處生長，纖維結(jié)締組織逐漸減少。在12周時(shí)，A組可見新生骨長滿整個(gè)多功能體內(nèi)骨發(fā)生器，無纖維結(jié)締組織生長，新生骨量較同時(shí)期的