誘導型人工骨材料修復兔顱骨缺損的實驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、顱骨缺損是神經(jīng)外科中的一個常見問題,其形成的原因主要見于燒傷、創(chuàng)傷、腫瘤等。修復骨缺損,重建其生物學特性是神經(jīng)外科急需解決的重要課題之一。顱骨缺損的修復主要包括修復材料的選擇和修復方式的優(yōu)化。為了避免傳統(tǒng)的材料所帶來的問題,人們開發(fā)了許多種人工骨修復材料。其中,“誘導因子十載體緩釋系統(tǒng)”模式已成為骨組織工程學研究的一個熱點。一種良好的誘導型人工骨材料應(yīng)具有以下特性:①良好的生物相容性及生物降解性;②骨傳導及與其他活性分子復合共同誘導骨發(fā)

2、生;③能負載大量細胞,支持骨細胞生長和分化;④合適的機械強度與可塑形性;⑤原料來源廣,生產(chǎn)價格廉,便于消毒保存。 縱觀國內(nèi)外骨組織工程材料研究可發(fā)現(xiàn),以下幾種天然或人工材料逐漸被大多數(shù)研究者認可。例如:骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetie protein,BMP)是一種多功能生長因子,其特征是有較強誘導成骨活性,且無種屬特異性;膠原(collagen,COL)是骨基質(zhì)的主要有機成分,COL與BMP復合可延緩BMP

3、釋放,可降低BMP的誘導劑量,令其維持較長的作用;羥基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)是一種生物相容性和免疫原性都很理想的骨修復材料,納米級羥基磷灰石(Nano-sized hydroxyapatite,n-HA)因其晶體尺徑與人體骨礦中磷灰石相當,骨修復效果更佳;磷酸鈣骨水泥(Calcium Phosphate Cement,CPC)具有可塑型性、吸收性和等溫自固化等優(yōu)良性能。到目前為止,上述各種材料單獨使用或復合應(yīng)用,均

4、因存在塑形性、孔隙率、機械強度等不同問題而至實際成骨效果欠佳。 為了找到一種可供臨床用來修復骨缺損的組織工程材料,我們經(jīng)過反復實驗對CPC進行改良。合成α-磷酸三鈣(α-TCP)體系的CPC作為附加載體(Accessional Delivery,AD),利用仿生礦化技術(shù)將天然骨膠原與無機晶核(HA)自組裝構(gòu)建成納米級核心載體(Nucleus Delivery,ND),借助AD與ND的內(nèi)在聯(lián)系與特性有機地構(gòu)建成雙載體系統(tǒng)(Doub

5、le Delivery System,DDS);以提取天然活性蛋白為誘導核心與DDS進行有機組合,在滿足材料強度的前提下在DDS上預制出活性生長通道(Active Growth Channel,AGC)的空間結(jié)構(gòu)。把AD、ND和bBMP復合物制備成bBMP/ND/AD釋放系統(tǒng),用真空負壓技術(shù)將釋放體系有效地填充至AGC預制空間,最終制備出在成份、空間構(gòu)型和生物活性上與正常人骨極其相似的人造骨主體部分,試圖解決現(xiàn)有眾多單一載體材料的缺陷。

6、基于這種認識,我們進行了以下方面的工作:(1)活性蛋白異位誘導成骨評估;(2)載體材料的物性評估;(3)誘導型人工骨材料修復兔顱骨缺損實驗。 一、活性蛋白異位誘導成骨實驗 目的:檢驗自制備的牛骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bovine bone morphogenetic proteins,bBMPs)異位誘導成骨性。 方法:取昆明小鼠40只,隨機分成2組,將bBMPs材料植入小鼠右大腿后內(nèi)側(cè)肌袋內(nèi),術(shù)后2周、3周、4周、8周

7、分別行放射學檢查、組織學方法評價骨組織生長情況。 結(jié)論:本研究提取純化的bBMPs在小鼠肌袋中具有良好得生物相容性和異位誘導成骨能力。 二、載體材料的制備與物性評估 目的:檢測核心載體(ND)、附加載體(AD)以及雙載體系統(tǒng)(DDS)的微觀結(jié)構(gòu)、機械強度與可塑性等。 方法:①濕法制備ND,經(jīng)X線衍射(XRD)、電子顯微鏡掃描(SEM)測其粒度與微觀形態(tài); ②馬弗爐煅燒法制備α-磷酸三鈣(α-TCP

8、)體系的CPC(AD),用國產(chǎn)多功能壓力測試機檢測其機械強度,XRD測其TCP純度,能譜檢測鈣磷比,SEM觀察微觀結(jié)構(gòu);③DDS檢測方法同上。 結(jié)論:本研究所制備的AD材料,添加ND會造成復合材料承壓能力下降,壓力下降數(shù)值與ND加入量呈正相關(guān)。加0.25%ND復合材料的壓力下降程度符合本實驗研究作為支撐(載體)材料的壓力強度。復合材料在保持水化產(chǎn)物的穩(wěn)定條件下,鈣磷比更接近人骨,機械強度下降、孔隙率增加,有利于材料降解,是一種理

9、想的骨缺損修復材料。 三、誘導型人工骨材料修復兔顱骨缺損實驗 目的:觀察誘導型人工骨材料在修復兔顱骨缺損中的作用效果。 方法:選取健康成年新西蘭大白兔51只,隨機分成實驗材料組(復合材料,M組)、實驗對照組(同種異體凍干骨,B組)和空白對照組(N組);M組材料采用固化成型的圓“紐扣”狀樣品,預制含釋放系統(tǒng)(ND、bBMP)的活性生長空間(AGC);制備雙側(cè)顱頂骨8mm的骨膜與骨缺損模型,分別植入相應(yīng)材料后固定。術(shù)

10、后按2周、4周、8周、12周、16周時程分別取材,進行大體觀察、外周血液檢驗、X線影像檢查、熒光雙標示蹤、組織學與免疫組化觀察,比較各組材料修復兔顱骨缺損效果。 結(jié)論: ①在體實驗顯示該復合材料生物相容性較好,能復合活性骨生長因子緩慢釋放; ②在復合材料中AGC的構(gòu)建使誘導成骨呈多點生長趨勢,有利縮短新骨生長距離,加速骨缺損修復; ③復合材料植入機體后可降解并持續(xù)促進新骨生長,誘導成骨效果強于同種異體凍干

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