论文部分内容阅读
研究目的通过松质骨和皮质骨缺损的动物模型,比较煅烧骨(TBC)、脱钙骨基质(DBM)、冻干骨(FDB)三种异种支架材料在不同类型骨缺损中成骨效果,并分析BMP2与这三种材料复合后发挥协同作用的规律。研究方法1、通过物理和化学方法分别制备三种支架材料,并对其进行力学强度、扫描电镜及细胞毒性的检测。2、将三种支架分别与BMP-2进行复合用于修复大鼠股骨髁缺损,并通过大体观察组织学评分、苏木素-伊红染色并进行半定量分析、Micro-CT扫描并分析。3、将三种支架分别与BMP-2进行复合用于修复大鼠桡骨缺损,并通过大体观察组织学评分、苏木素-伊红染色、钙黄绿素双标实验进行半定量分析、X线摄片并评分。研究结果一、材料表征1.TBC支架最大压缩强度为1.022±0.09Mpa,屈服强度为0.46±0.06Mpa;DBM支架最大压缩强度为1.73±0.45Mpa,屈服强度为1.02±0.49Mpa。两者之间最大压缩强度相比较无统计学意义(P>0.05),屈服强度比较亦无统计学意义(P>0.05)。FDB最大压缩强度为12.81±5.29Mpa,屈服强度为9.82±4.3,FDB最大压缩强度及屈服强度最大,并与其他两种支架材料相比较有统计学差异;2.TBC支架孔径大小在185-462um之间,DBM支架孔径大小在217-342um之间,FDB孔径大小在404-560um之间,三种支架材料均为疏松多孔结构。3.TBC、DBM、FDB的RGR(相对增殖率)分别为95.74±3.43%、89.12±5.68%、82.89±5.72%,其中 TBC 与 FDB 进行比较,统计学差异显著(P<0.01),TBC与DBM相比较则有统计学差异(P<0.05),DBM与FDB相比较没有统计学差异(P>0.05),三种支架材料均无细胞毒性。二、三种材料在股骨髁模型中的修复效果1、大鼠股骨髁大体观察使用Hitchcock粘连程度分级进行评分:术后各组在第8周时不同组间进行比较差异有统计学意义(P<0.05)。2、HE染色第四周以自体骨组评分最高,为7.8±0.4,其次是TBC/BMP-2和FDB/BMP-2组,分别为为6.0±0.7和4.4±0.5。三种支架材料分别与BMP-2进行复合后,除DBM组外其余两种支架材料均有明显提升(P<0.001)。第八周FDB组评分最低,为2.0±0.7;自体骨组评分最高,为8.8±0.4,其次为TBC/BMP-2,TBC,FDB/BMP-2,分别是6.2±0.4,5.8±0.4,5.0±0.7。三种支架材料除FDB组外,其余两种支架材料在与BMP-2进行复合后,均没有明显提升(P<0.001)。3.TBC/BMP-2组骨量/总体积(BV/TV)分数最高,与DBM/BMP-2组和FDB/BMP-2组进行比较差异有统计学差异(P<0.01),DBM/BMP-2组与FDB/BMP-2组进行比较差异无统计学差异(P>0.05),三种支架材料分别与BMP-2复合前后比较差异有统计学意义(P<0.01)。骨小梁厚度(Trabecular Thickness,TT)以TBC/BMP-2组最大,其次为TBC组,两组之间比较差异没有统计学意义(P>0.05);骨小梁厚度最小的为DBM组,其次为FDB组,两组之间相比较差异没有统计学意义(P>0.05)。DBM和FDB在与分别BMP-2复合之后再进行比较差异亦没有统计学意义(P>0.05);TBC/BMP-2 与 DBM/BMP-2,TBC/BMP-2 与 DBM/BMP-2,TBC 与 DBM,TBC与FDB之间比较统计学差异显著(P<0.01)。三、三种材料在桡骨缺损模型中的修复效果1、第八周取材时大鼠桡骨Hitchcock粘连程度分级在未复合BMP-2各组之间比较差异有统计学差异(P<0.05),复合BMP-2各组之间进行比较差异无统计学差异(P>0.05)。2、第四周组织学评分以TBC组评分最低,为0.8±0.4。自体骨组评分最高,为5.8±0.4,其次为DBM/BMP-2组,4.2±0.4.三种支架材料分别与BMP-2复合后其评分均有不同程度的提升,并且TBC/BMP-2组和DBM/BMP-2组,TBC/BMP-2组和FDB/BMP-2组分别进行比较存在统计学差异(P<0.001)。第八周时评分以DBM/BMP-2和自体骨组评分最高,均为6.2±0.4,其次为TBC/BMP-2组,为4.5 ±0.7;FDB组评分最低,为1.2±0.4。BMP-2能分别提升TBC、DBM支架材料的成骨效果,而FDB支架材料在复合BMP-2前后不存在统计学差异(P>0.05),三种支架复合BMP-2之后分别进行两两比较有统计学差异(P<0.05)。3、第八周时,未与BMP-2进行复合的支架材料在植入缺损部位后进行钙黄绿素标记均未见明显“双轨征”的迹象,而这三种支架材料在与BMP-2进行复合后均能看见双轨征,其中以DBM/BMP-2组矿化沉积率最高,与另外两组分别进行比较,差异有统计学意义(P<O.05)。TBC/BMP-2与FDB/BMP-2之间差异无统计学意义(P>0.05)。4、X线评分:TBC组与TBC/BMP-2组两组间比较差异无统计学意义(P>0.05);DBM组与DBM/BMP-2组两组间比较,两组间差异有统计学意义,(P<0.01);FDB组与FDB/BMP-2组两组间比较,差异有统计学意义(P<0.01);自体骨组与TBC/BMP-2组和FDB/BMP-2组进行比较差异无统计学差异,P>0.05,与其余各组相比有统计学差异,P<0.05。结 论本实验表明,尽管三种支架材料存在着力学强度和骨传导能力的差异,但骨诱导活性仍然在骨缺损的修复中起着至关重要的作用,三种支架材料在与BMP-2复合后骨缺损修复能力均有较大的提升。而在股骨髁松质骨缺损模型中,由于局部出血的影响,可能导致缺损部位BMP-2被血流稀释而不能较好地发挥作用,同时由于周围细胞数量较多,骨传导性能在这一模型中能较好地促进成骨。而在桡骨缺损模型中,由于未进行固定的桡骨缺损局部活动可能影响支架材料的骨传导性能,因而需要添加BMP-2提高其骨诱导性能,骨诱导材料更适合用于这一模型的缺损修复。