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1、山西医科大学硕士学位论文复合型异种骨修复兔桡骨缺损的实验研究姓名：陈斌申请学位级别：硕士专业：骨外科学指导教师：卢汉生2003.5.20竺! 苎兰苎竺! 主竺竺! 竺苎L 一c P C BP C BB M Pa F G Fb F G FP D G FT G F BI G FV E G FP L AP G AH AT C P文中所用英文缩略词索引c o m p o s i t ep o r c i n ec a n c e l l o u sb o n ep o r c i n ec a n c e l l o u sb o n eb o n em o r p h o g e n i cp r
2、o t e i na c i d i cf i b r o b l a s tb a s i cf i b r o b l a s tD l e t et r a n sl e td e r i v e df o r m in gg r o wg r o w t hf a c t o rg r o w t hf a c t o rg r o w t hf a c t o rt hf a c t o ri n s u l i n l i k eg r o w t hv a s c u l a re n d o t h e li a lp 0 1 y l a c t i ca c i dp o l
3、 y 9 1 y c o l i ca c i dh y d r o x y a p a tit et r i c a l c i u mp h o s p h a t ef a c t o rg r o w t hf a c t o r坐耍匿型盔兰上生竺型塑垒兰三一复合型异种骨修复兔桡骨缺损的 实验研究研究生陈斌导师卢汉生【文摘】目的用骨生长多肽，I 型胶原与去抗原松质骨复合，观察复合骨的成骨效果。方法手术造成兔子双侧桡骨1 5 m m 长缺损，分别植入去抗原猪松质骨，自体骨，复合骨。术后当时及2 、4 、8 、1 2 、1 6 周，进行放射学检查，并测定缺损部位的灰度值，进行放射计量分析。
4、4 、8 、1 2 、1 6 周处死动物，取标本进行组织学及组织计量分析。结果观察期内，复合骨组形成骨性连接，修复了缺损。灰度值比较，在8 、1 2 、1 6 周明显高于单纯松质骨组( P 7 5 ) ，孔径要大小合适( 3 0 0 4 0 0 u m ) ，并且孔孔相通以利于细胞和血管的长入。”。在骨形成的初期，微动会破坏局部的血供，影响界面的骨形成，从而影响融合；后期，适当地变形及微孔内液体的流动却是骨细胞发生骨盐沉积的重要信号，对于骨的塑形是必不可少的。“2 ”。要解决这一矛盾就要求材料具有一定的机械强度和可降解性，在融合的早期，提供坚强的支撑，防止材料内的细胞、血管被破坏；后期，随着材
5、料的降解，强度降低，传导一定的应力，以利于骨的改建和塑形。间质细胞可向不同分化方向发展，决定因素是生长因子和基质中的粘些塑堕型叁兰竺生兰兰垒垒兰羔l _ 一 附分子。理想材料在其表面及微孔设计上应能结合这些物质以吸引成骨细胞系细胞，并诱导其增殖分化，这一特性称为骨诱导性。自体骨的修复能力强，其原因在于它在提供支架材料的同时也提供了一些具有成骨活性的细胞和生长因子，自身可以形成骨组织，材料结合了活性细胞，自行成骨的特性称为骨生成2 428 12 ”。上述这些特性是材料设计的理想模型，目前，用于骨组织工程的材料大致可分为四类：生物衍生材料，无机材料，有机材料，复合材料。在实验研究和临床应用中各有优
6、缺。自体骨来源有限、不能为大的缺损提供足够的骨量、几何形状难以满足植骨部位要求、需手术取骨、存在供骨区并发症。而近年来需植骨的病例逐渐增加，促使人们去寻找其他替代材料。同种异体骨、异种骨来源广，可以满足临床用骨。通过建立完善的疾病检测制度，对收获的骨进行各种处理可以降低其免疫原性和传播疾病的机会。“”。同种异体骨可分为两种：皮质骨和松质骨。松质骨主要被加工成各种骨片、小骨块，用于不承重的部位。皮质骨有大块的，包括骨干骨、骨端骨、带软骨的骨端骨干骨，用于骨肿瘤切除后重建。这种大块移植物难于血管化，很难与宿主融合：另外，其骨骺中的骨髓也难于去些翌堕壁叁兰一堕生兰垡兰羔I _ ! L 一 除干净，排
7、斥反应也常导致移植失败) 。为了克服皮质骨难于血管化，同时发挥其力学优势，将之加工成带螺纹的骨栓，骨环，长条的骨条等这些形状规则的骨块，能很好地与宿主骨嵌合，增大了接触面，易于血管化，常用于脊柱融合。”、髋关节置换术中股骨近端的加强及假体周围骨折的固定。目前，基于骨诱导理论，对同种异体骨进行了不同形式的改造，不同程度地脱矿、脱蛋白可获得具有不同力学性能具有诱导活性的衍生骨。脱钙骨( D m ) 是通过化学方法不同程度去除了骨的无机成分而保留其有机支架，使有诱导活性的蛋白分子暴露，从而使之具有一定骨诱导活性的衍生材料。脱蛋白骨则是去除了其有机成分，保留了其骨传导的性能。实验证明这些衍生骨有较好地
8、成骨能力o ”。L i nFe ta l 。”对牛的松质骨进行了热处理，处理过程中加入不同剂量的焦磷酸钠( N a ：P ：0 ，1 0 H 2 0 ，N P ) 。将其晶体结构由( C a ，。( P O 。) 。( O H ) ：H A P ) 转变成三磷酸钙羟基磷灰石( T D P H 魄P ) 双相结构，可调节其力学性能和可吸收性。在无机材料中，被广泛研究的是硫酸钙、磷酸钙、碳酸钙制成的各种陶瓷产品。硫酸钙( C a S 0 4 ) 巴黎石膏，早在上世纪2 0 年代被用来作为充填材料，用于骨缺损的修复，具有生堕垦型查兰生生兰些兰兰生一 很好的生物相容性。但其自然固化后产生的晶体颗粒大小
9、不一、形状不规则，造成各部分溶解度不同，孔隙形成不均匀，力学性能差。由于吸收速度太快，往往造成植入物被纤维组织侵入，而不能形成骨。改进后的硫酸钙材料克服了这一缺点，这种产品是在一个高度控制的微环境中结晶而成，晶体形状规则，大小均匀，降解时间延长( 3 0 6 0 天) ，力学强度增加，被制成圆柱状的颗粒用于修复小的缺损。”。碳酸钙材料主要来源于珊瑚。这种材料具有天然的多孔结构，孔隙率在6 0 以上，孔径1 9 0 2 6 0 u m ，孔孔相通。生物力学特性类似于松质骨，用来修复干骺端的骨缺损，口腔颌面外科用于矫形，生物相容性好。但降解速度快是一大缺点。目前，通过热液交换可使其表面形成一层羟基
10、磷灰石，改善了其力学性能，延长了吸收时间。磷酸钙材料是目前应用最广的无机材料，包括：羟基磷灰石( H A ) ，三磷酸钙( T C P ) ，二者的复合物( H A 厂r C P ) 。最初的H A 是用珊瑚在磷酸盐水溶液中加热进行交换而来的，而目前大部分产品是由羟基磷灰石在高温( 11 0 0 0 C ) 烧结而成。其缺点是降解速度慢( 每年5 1 5 ) ，脆性大，主要用于颌面部矫形。三磷酸钙和H A 一样具有良好的生物相容性，然而其力学性能差，降解速度快，尤其在酸性环境中。T C P H A 两相生堕垦型叁兰一皇型兰型型鱼兰! 兰_ 一复合物蒹有二者的优点，一定程度上克服了二者的缺陷，调
11、整二者的比例可以控制其强度和降解性“”“。有机材料主要有聚乳酸( P L A ) 、聚乙醇酸( P G A ) 以及二者的共聚物( P L A P G A ) 。目前这类材料制成的缝线，螺钉，髓针，具有很好的生物相容性，植入体内后不必二次手术取出。应用一定工艺将此类聚合物编织成三维多孔结构的泡沫材料，接种上成骨细胞或作为B M P 载体用于修复骨缺损，具有较强的成骨能力m 。但这种泡沫的机械强度不够；降解的酸性产物可造成局部P H 值下降，引起无菌形炎症；降解时间难以调整；这些缺点有待于进一步改进“”。复合型材料：单纯材料难以同时具备骨生成、骨传导、骨诱导性。通过材料的表面修饰，如：通过连接一
12、些具有粘附分子特性的短肽，使之具有细胞外基质的性状，可增强细胞与材料的亲和力；还可将生长因子结合到材料上，缓慢释放，可使材料具有骨诱导活性；将培养的细胞附着在材料上，为骨缺损部位提供更多的成骨细胞，可使材料具有骨生成作用。这种复合材料对于缺损周围软组织床破坏严重、自身修复能力差的情况非常有利。I 型胶原是骨有机质中最丰富的蛋，纯化的小牛皮肤I 型胶原可以加工成各种形状，化学处理后可延长降解时生堕堕壁叁兰堡三! 羔壁生墅型二一 间，可以结合B M P ，并能与其他多孔材料复合，用于骨缺损修复，在实验和临床上都取得了好的效果“7 “8 。2 2 ”“”。N a o t oSe ta l m ，研究
13、了不问分子量的聚乳酸( P L A ) 与聚乙二醇( P E G )按一定比例组成的共聚物( P L A 6 5 0 0 P E G 3 0 0 0 ) ，这种聚合物具有可塑性、亲水性，在水中可以膨胀，在有机溶剂溶解状态下可结合B M P ，涂布于羟基磷灰石可增加其骨诱导活性，植入大鼠体内异位成骨明显。骨组织工程是一项涉及材料学、分子生物学、细胞生物学、免疫学、生物力学等多学科知识的交叉学科。近年来，其诱人的成果已激起各个学科专家们的极大兴趣，他们的携手合作肯定会使这一领域呈现更加光明的前景。参考文献1 J a m e sE ，F l 锄i n gJ ，C h a r l e sNe ta l
14、 ：B o n ec e l l sa 1 1 dm a t r i c e si no r t h o p a e d i ct i s s u ee n g i n e e r i n g 0 r t h 叩C l i n3l ：3 5 7 3 7 3 ，2 0 0 0 2 B r o w n e rD 主编：骨创伤北京：科学出版社2 0 0 1 3 S T s u b o t a ，H T s u c h i y a ，Y S h i n o k a w ae ta l ：T r a n s p l a n t a t i o no fo s t e o b l a s t l i k
15、ec e l l st ot 1 1 ed i s t r a c t e dc a l l u si nr a b b i t s JB o n eJ o i n tS u r g8 1 B ( 1 ) ：1 2 5 - 1 2 9 ，1 9 9 9坐堕堕型查兰堡! 兰堡笙壅塑4 M a r kF ，A l a s t a i rM ，S t e p h e nCe ta l ：M u l t i l i n e a g ep o t e n t i a lo fa d u l th u m a nm e s e n c h y m a ls t e mc e l l s S c i e n
16、 c e2 8 4 ：1 4 3 1 4 7 ，1 9 9 95 韩君，陈槐卿：骨组织工程的种子细胞骨髓基质细胞的研究进展。国外医学生物医学工程分册2 4 ：1 2 1 5 ，2 0 0 1 。6 Z u I 【P ，Z h uM ，M i z u n oH ：M u l t i l i n e a g ec e l l s 舶mh u m a na d i p o t i s s u e T i s s u eE n g7 ( 2 ) ：2 l l 一2 1 8 ，2 0 0 1 7 Q i uQ ，D u c h e y n eP ，G a oHe ta l ：F o n n a t i o na n dd i f 诧r e t i a t i o no ft h r e e d i m e n s i o n a lr a tm a r r o ws t r o m a lc
