微渠多孔羟基磷灰石支架体内成骨效果的动物实验研究

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目的:通过动物实验,研究微渠槽结构在体内异位成骨和原位成骨中的影响,初步探讨微渠槽结构促进新生骨形成的机制,以此向使用该材料用于修复颌骨缺损提供临床应用依据。方法:本实验共纳入6只比格犬,并随机分为微渠羟基磷灰石支架(porous hydroxyapatite scaffolds with the structure of Micro-grooved Patterns,HAS-G)组和非微渠羟基磷灰石支架(porous hydroxyapatite scaffolds,HAS)组,每组3只比格犬。在实验开始前3个月拔除前磨牙、磨牙(2P2,3P3,M1),待拔牙创愈合后进行实验。实验一:选取比格犬的背部肌肉为实验区,各犬只分别植入微渠槽结构的羟基磷灰石支架(HAS-G)和非微渠槽结构的羟基磷灰石支架材料(HAS),各植入10块。实验二:比格犬下颌骨进行翻瓣后,用环形取骨钻在比格犬左右两侧下颌骨缺牙区内制造4个直径为8mm,高度为10mm的骨缺损,同时按分组各犬只左右侧下颌骨分别植入2个支架材料。术后1、2、3个月,各时间点每组各处死1只动物。取出实验一和实验二的植入样本进行临床观察、骨密度检测、组织学观察和形态学测量,以及采取免疫组织化学对骨形态蛋白-2(bone morphogenic protein-2,BMP-2)、骨钙素(osteocalcin,OCN)和I型胶原(Collagen type I)的表达进行分析。结果:实验一:两组支架在背肌内均有新生骨组织和新生血管形成,但组织学观察发现各个时间段内在HAS-G中形成的新生骨数量及新生血管数量均多于HAS。在抗压强度测试和骨密度测试中HAS-G也优于HAS。术后4周,HAS-G组的BMP-2、OCN和I型胶原的表达均较HAS组增加。术后12周,HAS-G组的BMP-2、OCN和I型胶原的表达强度较之前降低,但仍较强于HAS组。实验二:在术后4周、8周和12周原位植入过程中,组织学观察发现,相同时间点HAS-G组的植骨拔牙窝的新骨形成和新生血管的数量均较HAS组增加;术后4周,HAS-G组的BMP-2、OCN和I型胶原的表达均较HAS组增加。术后12周,虽然两组的BMP-2、OCN和I型胶原的表达,但HAS-G组的BMP-2、OCN和I型胶原表达仍较HAS组高。结论:微渠槽结构有助于新生骨和新生血管的形成,与HAS比较,HAS-G表现出明显的力学和生物学优势,具有良好的应用前景。
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