異體脫蛋白骨關(guān)節(jié)復(fù)合鈣磷骨水泥與rhVEGF+rhBMP-2修復(fù)骨關(guān)節(jié)缺損的實驗研究.pdf

1、外傷、感染和腫瘤等引起的骨關(guān)節(jié)缺損是矯形外科醫(yī)師面臨的一大挑戰(zhàn)。自體吻合血管的骨關(guān)節(jié)移植效果最佳，但供區(qū)來源極為有限，技術(shù)難度大，供區(qū)并發(fā)癥多，只適應(yīng)于小段骨關(guān)節(jié)缺損及手部的重要骨關(guān)節(jié)缺損的修復(fù)；金屬、高分子材料及陶瓷等假體可用來修復(fù)骨關(guān)節(jié)缺損，但他們有一個共同問題，即容易折斷、下沉、疲勞骨折等導(dǎo)致需要翻修；同種異體骨關(guān)節(jié)移植主要有難以克服的免疫排斥問題，至今未能廣泛開展。具有生物活性的天然生物衍生型骨關(guān)節(jié)材料的研究是目前世界醫(yī)學(xué)組織工

2、程學(xué)界的重點課題，如能研制出一種能與受體愈合，并存活的生物假體，那將是生物材料科學(xué)研究領(lǐng)域的一場革命，并能使成千上萬因骨關(guān)節(jié)缺損而造成的殘疾患者重返社會，造福人類。 近年來較多研究發(fā)現(xiàn)異體脫蛋白骨關(guān)節(jié)(deproteinizedosteo-articulation,DPOA)主要由無機骨礦化物和骨膠原組成，所以其免疫原性較低，具有天然骨組織的密集孔隙．網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，有利于新生血管的長入和間質(zhì)細胞的遷入，是骨發(fā)生細胞附著的有效支架

3、，不但能促進成骨細胞的分化和細胞外基質(zhì)的合成，且易為受體破骨細胞接近清除，從而誘導(dǎo)骨的發(fā)生。同時發(fā)現(xiàn)，雖經(jīng)脫蛋白、脫脂等一系列生物化學(xué)處理，其關(guān)節(jié)骨端仍非常光滑，且有與移植宿主骨關(guān)節(jié)一致的外形結(jié)構(gòu)，能夠在解剖學(xué)上與之匹配，還有較好的機械強度和生物力學(xué)性能，更適合作為骨關(guān)節(jié)移植材料。但這種長段大塊單純的．DPOA材料移植缺乏骨誘導(dǎo)能力，且由于其血供來源只源于材料與宿主骨接觸的一端，血管從近端宿主骨及受體周圍向材料長入，這個過程無疑是很緩慢

4、的。因此為DPOA材料輔助以誘導(dǎo)成骨和血管化生長因子是非常必要的一項舉措，于是我們采用已被公認具有較強的成骨誘導(dǎo)和促血管生成作用能力的生長因子——血管內(nèi)皮細胞生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)與骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(bonemorphogenetic protein，BMP-2)，并以鈣磷骨水泥(calcium phosphatecement,CPC)作為上述生長因子的緩釋載體，從而

5、達到局部生長因子的持續(xù)高濃度釋放，在較短的時間內(nèi)使材料“活化”，與宿主骨達到骨愈合，并最終成為自身組織，修復(fù)骨關(guān)節(jié)缺損。 本實驗從三個方面進行研究，主要方法、結(jié)果及結(jié)論如下： 1．骨關(guān)節(jié)修復(fù)重建材料一脫蛋白骨關(guān)節(jié)的制作及相關(guān)檢測 取新鮮成年雜交犬股骨下段，采用過氧化氫．乙醚法制作成生物衍生骨關(guān)節(jié)材料-脫蛋白骨關(guān)節(jié)(DPOA)。經(jīng)大體、掃描電鏡、倒置相差顯微鏡和體視學(xué)顯微鏡觀察及多項理化檢測，證實用該方法制得的DP

6、OA材料中的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)成分基本被去除，降低或消除了免疫原性，且該材料具有與原骨關(guān)節(jié)組織基本相同的解剖外形、孔徑、孔隙率、孔間交通率以及孔內(nèi)表面結(jié)構(gòu)等孔隙．網(wǎng)架三維結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，是一種理想的骨關(guān)節(jié)移植材料。 2．鈣磷骨水泥作為rhVEGF與rhBMP-2載體的體外釋放實驗研究 利用鈣磷骨水泥(CPC)可降解、反應(yīng)不產(chǎn)熱等特點，將rhvEGF與rhBMP-2用CPC固化液溶解，再與CPC粉末充分調(diào)和混勻，常溫下固化，將CPC其

7、作為生長因子rhVEGF與rhBMP-2載體。經(jīng)過X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)上述生長因子的加入并不影響CPC的固化及其向HA晶體轉(zhuǎn)化的過程，相互之間并未發(fā)現(xiàn)生物反應(yīng)，肯定了CPC作為載體的穩(wěn)定性。用高效液相色譜分析儀檢測發(fā)現(xiàn)CPCX寸rhVEGF和rhBMP-2體外釋放動力學(xué)規(guī)律基本相似，24 h左右為爆發(fā)性釋放，釋放量為13％左右；第1～7天呈現(xiàn)快速釋放，釋放量與時間成直線關(guān)系；第7天以后釋放速度減慢，可持續(xù)釋放至8周左右甚至更長。這證實了C

8、PC作為rhVEGF與rhBMP-2緩釋載體的可行性。 3．異體脫蛋白骨關(guān)節(jié)復(fù)合鈣磷骨水泥與rhVEGF+rhBMP-2修復(fù)骨關(guān)節(jié)缺損的實驗研究 36只成年雜交犬隨機分成A、B、C 3組，A組：CPC/rhVEGF/rhBMP-2/DPOA關(guān)節(jié)移植組，復(fù)合rhVEGF/rhBMP-2的CPC在DPOA表面均勻涂層并髓腔部分填塞。B組：rhVEGF/rhBMP-2/DPOA關(guān)節(jié)移植組，rhVEGF/rhBMP-2直接滴注于

9、DPOA內(nèi)。C組：單純的DPOA關(guān)節(jié)移植組。術(shù)后在相應(yīng)時間段做成骨、血供重建、免疫排斥反應(yīng)及生物力學(xué)測試等相關(guān)檢測。X線、組織切片HE染色及工型膠原免疫組織化學(xué)分析、透射電鏡檢查、墨汁灌注微血管分析、膝關(guān)節(jié)動脈灌注血流量ECT觀察、生物力學(xué)測試及T淋巴細胞亞群流式細胞分析顯示：A組骨痂形成，材料與宿主骨的愈合均明顯好于B、C組且關(guān)節(jié)遠端可見軟骨細胞團的形成；A組血管生成和血流量明顯多于B、C組；A組早期引起的免疫排斥反應(yīng)明顯低于B、C組