基于海藻糖-凍干負(fù)載BMP-2修飾鈦表面的研究.pdf

1、目的：
　　鈦及其合金作為基底金屬?gòu)V泛用于制作種植體，但由于其骨誘導(dǎo)能力欠佳，往往需要對(duì)其表面進(jìn)行改性以促進(jìn)成骨。本研究利用海藻糖/凍干將Lenti-BMP-2顆粒負(fù)載于TiO2納米管對(duì)鈦種植體表面進(jìn)行改性，并對(duì)其骨結(jié)合能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。進(jìn)一步研究探討，由于高劑量 BMP-2用于鈦種植體表面改性易引發(fā)諸多副作用，通過(guò)海藻糖/凍干負(fù)載BMP-2在保證骨誘導(dǎo)能力不降低的前提下，可否減少BMP-2的負(fù)載劑量。
　　材料和方法：

2、　　1.陽(yáng)極氧化法（20V，3h）于鈦片及鈦種植體表面制備TiO2納米管陣列；用慢病毒三質(zhì)粒系統(tǒng)轉(zhuǎn)染293T細(xì)胞生產(chǎn)攜帶EGFP與BMP-2的慢病毒病毒液；貼壁法培養(yǎng)F344大鼠BMSCs；并檢測(cè)BMP-2慢病毒顆粒成功負(fù)載于TiO2納米管。
　　2.檢測(cè)TiO2納米管涂層的體外各項(xiàng)特性：表面形態(tài)，Lenti-BMP-2顆粒與海藻糖釋放特性，誘導(dǎo)BMSCs成骨能力，對(duì)BMSCs增殖的影響以及對(duì)炎性因子的作用。
　　3.種植體

3、植入大鼠股骨缺損，Lyo-Tre-Lenti-BMP-2-EGFP為實(shí)驗(yàn)組，TiO2，Lyo-Tre和Lyo-Tre-Lenti-EGFP為對(duì)照組。術(shù)后第8周取材，對(duì)不同組標(biāo)本分別行組織形態(tài)學(xué)分析與push-out檢測(cè)。
　　4.將BMP-2分別經(jīng)海藻糖/凍干負(fù)載（TiO2-Lyo-Tre-BMP-2）和常規(guī)負(fù)載(TiO2-BMP-2)于TiO2納米管表面，并通過(guò)掃描電鏡(SEM)觀察其形態(tài)特征。
　　5.以TiO2-Lyo

4、-Tre-BMP-2為實(shí)驗(yàn)組，TiO2-BMP-2為對(duì)照組，比較所負(fù)載BMP-2的體外釋放特性、生物活性、生物穩(wěn)定性以及對(duì)大鼠BMSCs成骨誘導(dǎo)能力。
　　6.將2種負(fù)載方式、不同負(fù)載BMP-2劑量的種植體分為8組，TiO2，TiO2-0.3μg BMP-2，TiO2-0.5μg BMP-2，TiO2-1.0μg BMP-2，TiO2-Lyo-Tre，TiO2-Lyo-Tre-0.3μg BMP-2，TiO2-Lyo-Tre-0.

5、5μg BMP-2，TiO2-Lyo-Tre-1.0μg BMP-2 TiO2，分別植入大鼠股骨缺損，術(shù)后第8周對(duì)不同組標(biāo)本行Micro-CT、序列熒光標(biāo)記和組織形態(tài)學(xué)觀察、分析，并比較。
　　結(jié)果：
　　1.陽(yáng)極氧化法于鈦表面成功制備出TiO2納米管層，管徑與管長(zhǎng)分別為100與400 nm；成功生產(chǎn)出攜帶 EGFP與 BMP-2基因的慢病毒病毒液；經(jīng)貼壁法成功培養(yǎng)擴(kuò)增出BMSCs；并經(jīng)熒光顯微鏡檢測(cè)證明Lenti-BMP-

6、2成功負(fù)載于TiO2納米管表面。
　　2.經(jīng)海藻糖/凍干負(fù)載 Lenti-BMP-2后其表面明顯可見玻璃樣不定形物質(zhì)；Lenti-BMP-2與海藻糖均表現(xiàn)出緩慢持續(xù)釋放的特性；并對(duì)大鼠BMSCs成骨分化具有明顯誘導(dǎo)作用但對(duì)增殖無(wú)明顯促進(jìn)作用；另外，其對(duì)炎性因子IL-1β與TNF-α具有明顯抑制作用。
　　3.大鼠股骨缺損模型中，Lyo-Tre-Lenti-BMP-2-EGFP種植體表面較其余3組生成更多的骨組織，并且骨結(jié)合更

7、牢固，表明經(jīng)海藻糖/凍干負(fù)載Lenti-BMP-2對(duì)種植體表面進(jìn)行改性后具有理想的促進(jìn)骨結(jié)合的能力。
　　4. BMP-2分別經(jīng)常規(guī)負(fù)載和海藻糖/凍干負(fù)載于TiO2納米管表面后，SEM觀察分別可見表面附著少量與較多玻璃樣不定形物質(zhì)。
　　5.與常規(guī)負(fù)載（TiO2-BMP-2）相比，BMP-2經(jīng)海藻糖/凍干負(fù)載（TiO2-Lyo-Tre-BMP-2）于TiO2納米管表面后，BMP-2表現(xiàn)出緩釋性、較好的生物活性以及較高的生物穩(wěn)

8、定性等特性，并對(duì)BMSCs成骨分化具有更強(qiáng)的誘導(dǎo)能力。
　　6.在大鼠股骨缺損模型中，TiO2-Lyo-Tre-BMP-2種植體具有更強(qiáng)的促進(jìn)骨再生能力，TiO2-Lyo-Tre-0.3μg BMP-2、TiO2-Lyo-Tre-0.5μg BMP-2種植體周圍新生骨質(zhì)的骨量分別與TiO2-0.5μg BMP-2、TiO2-1.0μg BMP-2種植體周圍新生骨量相似，表明與常規(guī)負(fù)載相比，BMP-2經(jīng)海藻糖/凍干負(fù)載可以有效降低所

9、需負(fù)載劑量。
　　結(jié)論：
　　1.經(jīng)海藻糖/凍干將Lenti-BMP-2負(fù)載于TiO2納米管對(duì)鈦表面進(jìn)行改性，可以有效促進(jìn)其表面誘導(dǎo)成骨分化能力并同時(shí)減輕其炎癥反應(yīng)的程度，進(jìn)而增強(qiáng)種植體表面骨結(jié)合，利于種植體長(zhǎng)期穩(wěn)定及發(fā)揮作用。
　　2.與常規(guī)負(fù)載相比，BMP-2經(jīng)海藻糖/凍干負(fù)載可以顯著促進(jìn)BMSCs成骨分化及骨組織生成，并有效降低所需負(fù)載BMP-2的劑量，利于避免種植體表面因負(fù)載高劑量BMP-2所引發(fā)的諸多副作用。