骨形成蛋白-2基因修飾的β磷酸三鈣-I型膠原材料修復大鼠顱骨缺損的實驗研究.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常見而復雜的疾病，嚴重影響患者生存質量。目前臨床仍以自體骨移植作為骨缺損修復的金標準，但因其來源有限，供體缺乏而臨床應用受限。隨著骨組織工程學的發(fā)展，眾多學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材料。其中，三維支架材料復合生長因子促進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、傳導性能，Ⅰ型膠原(typeⅠCo1lagen，Co1-Ⅰ)是骨組織的主要有機成份。β-TCP/Co1-Ⅰ復合物是很有潛力的支架修復材料。骨形成蛋白(Bone morphogenetic proteins，BMP)屬于轉化生長因子-β超家族成員之一，在骨的再生修復過程中發(fā)揮重要作用。其中，BMP-2具有最強的骨誘導能力。
　　 研究目的:
　　 本研究通過構建BMP-2基因修飾的β-TCP/Co1-Ⅰ復合材料，探討其修復

3、大鼠臨界性顱骨缺損的效果，評價其作為骨缺損修復材料的體內(nèi)生物學性能，為BMP-2基因修飾的β-TCP/Co1-Ⅰ復合材料成骨機制的深入研究提供實驗參考。
　　 研究方法:
　　 制備納米級多孔β-TCP/Co1-Ⅰ支架，并負載100μg BMP-2質粒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周時取顱骨缺損樣本，采用影像學觀察，組織學觀察，四環(huán)素熒光標記，免疫組織化學檢測，骨組織形態(tài)測量分析，及生物力學測試綜合評價該復合材料的骨修復能力。
　　 研究結果:
　　 1、影像學觀察
　　 三維CT重建顯示:6周時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，可見新骨形成。BMP-2基因修

5、飾組骨缺損進一步變小，可見大量新骨形成。12周時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間呈上升趨勢，且明顯高于相應時間的空白組和單純支架組，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　 2、組織學觀察
　　 12周時，材料已完全降解。BMP-2基因修飾支架組6周時，骨缺損區(qū)成骨活躍形成編織

6、骨;12周時，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，骨缺損中心區(qū)為少量島狀骨組織;12周時，新生骨組織連接呈片狀，骨缺損未完全愈合。
　　 3、四環(huán)素熒光觀察
　　 12周時，空白組骨缺損邊緣有黃綠色類骨質條帶，條帶較窄且不連續(xù)。單純支架組骨缺損區(qū)可見綠色骨小梁，新生骨前緣可見連續(xù)的黃綠色類骨質條帶，條帶較窄。BMP-2基因修飾組可見綠色骨小梁逐漸排列成板層狀，新生骨前緣

7、可見連續(xù)的黃綠色類骨質條帶，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、免疫組織化學檢測
　　 BMP-2和骨鈣素(Osteocalcin，OC)免疫組化檢測顯示:6周和12周時，BMP-2基因修飾支架組中BMP-2，OC的陽性表達均強于單純支架組和空白組，進一步印證了組織學的觀察結果。
　　 5、骨組織形態(tài)測量分析
　　 骨組織形態(tài)計量分析顯示BMP-2基因修

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