可控性球形多孔β-TCP支架內(nèi)部血管化規(guī)律的研究.pdf

1、迅速而有效的血運重建是構建大塊組織工程骨的先決條件。支架內(nèi)新生的血管有以下作用：
　　①為支架材料深部的細胞提供存活所必需的養(yǎng)分和氧氣；
　　②血供系統(tǒng)可向支架內(nèi)部輸送生長因子、鈣離子等，刺激未分化的間充質(zhì)細胞形成成骨細胞，間接影響新骨生成；
　　③有研究報道血流量可調(diào)控礦物質(zhì)沉積。因缺乏血液供應，目前組織工程骨均較小，無法滿足臨床需要。因此，研究支架材料的血管化規(guī)律具有重要意義。
　　目前，組織工程骨血管化的研

2、究側(cè)重兩個方面：一是對支架材料施加外來影響因素，如復合血管內(nèi)皮細胞、生長因子或顯微外科血運重建；二是從支架材料本身著手，尋找適宜血管生長的最優(yōu)結(jié)構。然而，支架內(nèi)部血管生長的規(guī)律還知之甚少，尤其缺乏具體的量化數(shù)據(jù)。同時，以往研究的支架材料大多為圓片狀、長方體或顆粒狀等，外形及內(nèi)部結(jié)構不規(guī)則，孔隙大小不均一，內(nèi)連接孔較小，不同方向上組織的長入存在差異性，而且不同的觀察切面其結(jié)果也存在差異，最終的結(jié)論并不一致。本課題的目的是研究三維孔隙結(jié)構影

3、響下的機體組織血管生長的規(guī)律，得出具體的血管生長的量化參數(shù)，如血管形成的速度、數(shù)量、直徑、面積等參數(shù)，有助于將前述的兩種促進人工骨血管化的方法有機結(jié)合，如改進支架結(jié)構，優(yōu)選在支架上接種種子細胞的數(shù)量和時機。獲得支架內(nèi)部血管化的量化數(shù)據(jù)是本研究的創(chuàng)新點之一。實驗材料為可控性球形多孔β-TCP支架，因球體規(guī)則，無各向異性，組織長入和觀察研究不受方向的影響；材料內(nèi)部微結(jié)構完全可控，具有均一的球形孔隙，孔壁光滑，孔隙連通率＞99％，大孔和內(nèi)連接

4、孔直徑控制在前期比較研究得出的最佳范圍。該球形支架的設計和參數(shù)是其他研究所沒有的，具有創(chuàng)新性。實驗方法上，通過不脫鈣硬組織切片下圖像采集，基于分數(shù)幾何體概念將三維參數(shù)用二維數(shù)據(jù)表現(xiàn)，減小了組織形態(tài)測定中可能出現(xiàn)的誤差，是本研究的另一創(chuàng)新點。
　　本課題由兩部分組成。
　　第一部分，定性研究球形多孔β-TCP支架植入體內(nèi)后，機體組織對其的生物學響應，以了解此材料是否適于血管化的研究。
　　方法：術后1、2、4、8、12周

5、取材，進行脫鈣組織切片HE染色、麗春紅三色染色，硬組織切片Van Gieson’s苦味酸-品紅染色，掃描電鏡檢查。
　　結(jié)果：術后1周細胞遷入；2周出現(xiàn)膠原纖維和幼稚的血管芽；4周時血管、膠原纖維數(shù)量增多；8周時大孔周邊出現(xiàn)新月形新生骨和類骨質(zhì)；12周時材料明顯降解，組織內(nèi)見成熟的血管及骨組織。
　　小結(jié)：所用球形多孔β-TCP支架具有良好的生物學性能，適于血管化的研究。其內(nèi)成骨過程為膜內(nèi)成骨，血管直徑受內(nèi)連接孔限制。

6、>　　第二部分，量化分析球形多孔β-TCP支架內(nèi)部的血管化過程。采用與第一次實驗相同的實驗材料植入兔腰背肌肉筋膜袋中，術后1、2、4、8、12周取材，過球體中心做硬組織切片，Van Gieson’s染色，16倍鏡下在隨機設定的x、y軸取4個區(qū)域，50倍鏡下在上述四個區(qū)域中隨機取4個視野，用Leica MTLA全自動專業(yè)研究級顯微鏡(德國Leica公司)進行圖像采集，得到16張圖片。每個圖像中測量血管數(shù)、血管直徑、組織長入深度比例、血管面

7、積相對百分比等參數(shù)，并將16個視野的數(shù)據(jù)求均值得到每張切片的相應參數(shù)值，進行統(tǒng)計學分析。
　　結(jié)果：術后2w出現(xiàn)幼稚的血管芽，4w時為血管化的第一個高峰，與2w比血管數(shù)量增加（P＜0.05），8w時血管數(shù)及直徑增加，但無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），12w時為第二次血管化高峰，見粗大成熟的血管，與其他時間比血管直徑增大（P＜0.05），管壁增厚，有分支血管出現(xiàn)，但是血管數(shù)量變化不大（P＞0.05）。
　　小結(jié)：此種特定支架內(nèi)部

8、血管生長呈現(xiàn)“雙峰型”模式，即血管化分兩階段進行，4w內(nèi)以細小的幼稚血管快速增加為主，血管直徑保持在50～70μm；12w時血管數(shù)量變化不明顯，但血管直徑增大顯著，甚至＞200μm，塑形改造為成熟血管。“雙峰型”血管化模式的意義在于構造組織工程骨的早期，應復合大量的血管內(nèi)皮細胞或前體細胞，并能持續(xù)成活至4w，以生成大量的血管芽；至12w，支架材料應能適度降解，使孔徑和內(nèi)連接徑增大以適應血管增粗的需要。
　　結(jié)論：本課題研究所用的可