骨形成蛋白-2基因修飾的β磷酸三鈣-I型膠原材料修復(fù)大鼠顱骨缺損的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、研究背景:
　　 外傷、骨組織炎癥、腫瘤切除及先天畸形造成的骨缺損是一類(lèi)常見(jiàn)而復(fù)雜的疾病，嚴(yán)重影響患者生存質(zhì)量。目前臨床仍以自體骨移植作為骨缺損修復(fù)的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其來(lái)源有限，供體缺乏而臨床應(yīng)用受限。隨著骨組織工程學(xué)的發(fā)展，眾多學(xué)者試圖尋找可以和自體骨的成骨性能相媲美的人工骨修復(fù)材料。其中，三維支架材料復(fù)合生長(zhǎng)因子促進(jìn)骨的再生具有廣闊的前景。β磷酸三鈣(Btricalciumphosphate，β-TCP)具有良好的生物相容性和骨

2、傳導(dǎo)性能，Ⅰ型膠原(typeⅠCo1lagen，Co1-Ⅰ)是骨組織的主要有機(jī)成份。β-TCP/Co1-Ⅰ復(fù)合物是很有潛力的支架修復(fù)材料。骨形成蛋白(Bone morphogenetic proteins，BMP)屬于轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β超家族成員之一，在骨的再生修復(fù)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。其中，BMP-2具有最強(qiáng)的骨誘導(dǎo)能力。
　　 研究目的:
　　 本研究通過(guò)構(gòu)建BMP-2基因修飾的β-TCP/Co1-Ⅰ復(fù)合材料，探討其修復(fù)

3、大鼠臨界性顱骨缺損的效果，評(píng)價(jià)其作為骨缺損修復(fù)材料的體內(nèi)生物學(xué)性能，為BMP-2基因修飾的β-TCP/Co1-Ⅰ復(fù)合材料成骨機(jī)制的深入研究提供實(shí)驗(yàn)參考。
　　 研究方法:
　　 制備納米級(jí)多孔β-TCP/Co1-Ⅰ支架，并負(fù)載100μg BMP-2質(zhì)粒DNA形成基因修飾的支架材料。將36只成年雄性SD大鼠隨機(jī)分為BMP-2基因修飾的β-TCP/Co1-Ⅰ支架組(n=12)，β-TCP/Co1-Ⅰ支架組(n=12)，空白組

4、(n=12)。在大鼠顱骨頂部分別建立兩個(gè)直徑5 mm的臨界性骨缺損，植入各組材料后分層縫。6周、12周時(shí)取顱骨缺損樣本，采用影像學(xué)觀察，組織學(xué)觀察，四環(huán)素?zé)晒鈽?biāo)記，免疫組織化學(xué)檢測(cè)，骨組織形態(tài)測(cè)量分析，及生物力學(xué)測(cè)試綜合評(píng)價(jià)該復(fù)合材料的骨修復(fù)能力。
　　 研究結(jié)果:
　　 1、影像學(xué)觀察
　　 三維CT重建顯示:6周時(shí)空白組骨缺損為圓形缺損，邊緣清楚。單純支架組骨缺損變小，邊緣模糊，可見(jiàn)新骨形成。BMP-2基因修

5、飾組骨缺損進(jìn)一步變小，可見(jiàn)大量新骨形成。12周時(shí)空白組骨缺損仍為圓形缺損，邊緣清楚。單純支架組缺損區(qū)邊緣迷糊，中心有可見(jiàn)新骨形成。BMP-2基因修飾組骨缺損區(qū)已完全愈合。
　　 BMP-2基因修飾組的新骨形成量隨時(shí)間呈上升趨勢(shì)，且明顯高于相應(yīng)時(shí)間的空白組和單純支架組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。
　　 2、組織學(xué)觀察
　　 12周時(shí)，材料已完全降解。BMP-2基因修飾支架組6周時(shí)，骨缺損區(qū)成骨活躍形成編織

6、骨;12周時(shí)，骨缺損已基本愈合，新生骨組織逐漸成熟呈板層狀，與宿主骨形成骨性連接。而單純支架組6周時(shí)，骨缺損中心區(qū)為少量島狀骨組織;12周時(shí)，新生骨組織連接呈片狀，骨缺損未完全愈合。
　　 3、四環(huán)素?zé)晒庥^察
　　 12周時(shí)，空白組骨缺損邊緣有黃綠色類(lèi)骨質(zhì)條帶，條帶較窄且不連續(xù)。單純支架組骨缺損區(qū)可見(jiàn)綠色骨小梁，新生骨前緣可見(jiàn)連續(xù)的黃綠色類(lèi)骨質(zhì)條帶，條帶較窄。BMP-2基因修飾組可見(jiàn)綠色骨小梁逐漸排列成板層狀，新生骨前緣

7、可見(jiàn)連續(xù)的黃綠色類(lèi)骨質(zhì)條帶，較單純支架的條帶明亮且稍寬些。提示BMP-2基因修飾組新骨形成和骨改建活躍。
　　 4、免疫組織化學(xué)檢測(cè)
　　 BMP-2和骨鈣素(Osteocalcin，OC)免疫組化檢測(cè)顯示:6周和12周時(shí)，BMP-2基因修飾支架組中BMP-2，OC的陽(yáng)性表達(dá)均強(qiáng)于單純支架組和空白組，進(jìn)一步印證了組織學(xué)的觀察結(jié)果。
　　 5、骨組織形態(tài)測(cè)量分析
　　 骨組織形態(tài)計(jì)量分析顯示BMP-2基因修

8、飾支架組成骨質(zhì)量和成骨效率明顯高于單純支架組和空白組(P＜0.05)。
　　 6、生物力學(xué)性能
　　 推出試驗(yàn)結(jié)果顯示:12周時(shí)，BMP-2基因修飾支架材料（81.16±5.0 N）的負(fù)載力值明顯大于單純支架材料（58.79±1.0 N），與正常骨的負(fù)載力值(84.87±3.7 N)相當(dāng)。
　　 研究結(jié)論:
　　 BMP-2基因修飾的β-TCP/Co1-Ⅰ復(fù)合材料具有良好的生物相容性，骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)性佳，