b生人工骨对犬腔隙性松质骨缺损的修复

·656· 生堡塞堕窆E硅苤查!塑!生!旦筮丝鲞筮!塑堡堕!』垦翌!!瑾：』!塑!塑!：!尘丝：盟!：鱼 微管结构仿生人工骨对犬腔隙性松质骨 缺损的修复 李爱民王臻连芩李涤尘 王超锋白峰卢建熙 ·骨科基础研究· 【摘要】 目的建立一种新型松质骨缺损动物模型，同时评价应用纤维增强微管结构仿生人 工骨修复该骨缺损的性能。方法成年犬双侧股骨下段分别制备2处直径10mm、深20mm腔隙 性松质骨缺损，以正交结构(A)组、同心结构(B)组仿生人工骨修复，设立磷酸钙骨水泥(calcium ph∞phatecement，cPc)(c)组、空白(D)组为对照，术后6、12、24周进行影像学、组织学、形态计量 学观察骨缺损修复情况。结果未经治疗的骨缺损不能自行愈合；人工骨修复组6周新生骨开始 长入，6、12、24周时A、B、c组的成骨面积比(％)分别为(4．09±0．96)、(6．78±1．27)、(3．10± 0．83)，(8．98±2．45)、(15．38±2．33)、(4．25±1．03)，(19．86±4．57)、(38．25±6．79)、(4．97± 0．90)；相应各组CPc残留面积比(％)为83．19±3．69、81．93±3．80、86．87±4．48，68．14±5．39、 34．59±5．50、75．83±4．51，38．55土4．78、22．20±3．46、62．89±4．31；各组新生骨面积比(％)B>A >c(PA>B(P<0．01)。结论该骨缺损模型稳定、可靠；微 管结构仿生人工骨在促进成骨、加快cPC降解速度上优于不具有微管结构的人工骨，同心结构具 有最佳成骨和促cPc降解作用。 【关键词】骨缺损；人工骨；磷酸钙 Repairof伽ceUoI塔b佃edefects岫gbi砌cmicrostru吐叫∞扣1ificialboneindogs L，Ai．戚n’，黼劢en，埘J7、rQ讥，et一．‘0砌删池r洒础矗蚍，挺面增月却豇越，乃Ⅲ^删i厶町。舭越‰i一 钾瑙妙，凰’口n710032，CllinacD他毛PD磁；昭口l砒or：胱Zk，l 【Ab蚰似】objectiveT0desigIlanewreliableaIlimalmodel《canceuousbonedefect明das- sessthepositiveiIlfluenceoffiber-reiIlfbrcedcompositeanificialbonewithbionicstmctureonosteo暑ene． ses．Ⅳ【ethodsSeventy．twocanceUousbonedefects(10mmindi锄eteraIld20mminlen础)werees— t枷shediniIlf宅riorse舯entsofbilateralfemurs《18矗】11．鼾们mdogsandweI{eraIldo曲dividedinto3 gmups．Thean正cialbonecylinders访thperpendiclllarstmcture(groupA)，concentricstructure(group B)粕dc伽positecalciumphosphatecement(cPc)(groupc)were瑚domlyimpl粕tedintotllede南cts 明dthedogswithoutimplantationserved鹊groupD．0steogenesisoft11e铲aftsw鹊evaluatedbythemeaIls 0fX-ray，llistologyandhistomorphometryattheend0f6th，12tlland24thweek．Results7111edefects witlloutimplaJltationcoIlldIl’thealspontaneQuslythrou曲out24weeks．Bythe6thweek，osteogenesisbe- ganf曲mtheperiphemlarea．Histomorphometricalme船urementswerepedlo瑚edforthewholedefectarea attheendof6th，12m锄d24thweek．nebonepenetrationratioingroupsA，BandCwasinthefouowing decreasedorder：groupsB，AaIldC，andthedi踟rencebetweengmllpsBandA，踮wellasbetweengmups AandCwassignificaIlt(P<0．00)．ThefhctionofCPCremn锄twasinthefoUowingdecreasedorder： groupsC，AandB(P<0．01)．ConclusionSuchanewanimalmodelcarIserved鹊areliablemodelof canceⅡousbonedef-ect．Thenovelani6cialbone盯answithbi砌cmicrostmcturescanf配iIitatenewbone in群mⅣth，biomaterialsregenenrationandenhaIlcethedefecthealinginbiganimalmodels．Theconcentric fibermicrostmctureismoree伍cientthantIleperpendicularstmcture． 【Keywords】Bonedefect；Artmcialbone；calciumph硝phate 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50235020)；上海市科委资 助项目(05DJl4005) 作者单位：710032西安，第四军医大学西京医院全军骨科研究所 [李爱民(现在济宁医学院附属医院骨科，272029)、王臻、王超锋、白 峰]；西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室(连芩、李涤尘)； 中科院上海硅酸盐研究所(卢建熙) 通讯作者：王臻 万方数据 生垡塞验2E型苤圭兰塑!堡垒旦筮丝鲞箍!塑垡!也』垦婴!!驾：』!堕兰塑：!!!丝：盟!：垒 磷酸钙骨水泥(CPC)是一种非陶瓷型羟基磷灰石 类人工骨替代材料，有良好的骨传导性，但孔隙率低， 尤其缺少连通大孔。本实验通过犬股骨下段腔隙性松 质骨缺损模型，比较应用立体编织制造技术构建的具 有仿生微管结构的CPC人工骨修复骨缺损的性能。 材料与方法 1．犬股骨下段解剖学观察：成年杂种犬6只，取双 侧股骨，自额状面将下段沿纵轴锯开，测量松质骨高 度，并测量关节上1、2、3cm处松质骨宽度。 2．实验分组：人工骨分为正交结构(A)组、同心结 构(B)组，以不具有微管结构的CPC(C)组和空白(D) 组为对照。3种人工骨所含rhBMP-2、I型胶原蛋 白H’21、壳聚糖、CPC质量为5斗g、100mg、100mg、lg， 制成直径10mm、高度20mm的圆柱状，环氧乙烷消毒 备用。 3．试剂与仪器：自制环钻及平头锉(外径lomm)， Leica1600型硬组织切片机，光学显微镜、图像采集及 分析系统，s-3000N型扫描电子显微镜，Micro—CT(美 国GE公司)。 4．骨缺损制备及分组修复：健康成年杂种犬18 只，西京医院实验外科提供，年龄2．5～4．0岁，雌雄不 限，体重15～20kg。速眠新0．1mL／kg体重麻醉后备 皮、消毒，右股骨下段外侧切口显露股骨，以关节间隙 上10I舢、髌股关节面后10mm为中心用直径10mm 环钻制备深20mm的骨缺损，底部锉平，而后在上方 制备相同骨缺损，两处边缘相距约5—8mm，生理盐水 冲洗至无骨屑残留，同法制备左侧。每只犬骨缺损区 随机分为A、B、C、D四组，相应植人A、B、C组人工骨， D组为空白对照，断面用骨蜡止血后不植入任何材料。 按取材时间用简单随机数法将犬分为6、12和24周3 组，每组6只，处死取材前10d肌注四环素(30m∥kg 体重)进行荧光标记。 5．X线观察：术后6、12和24周麻醉下拍摄双侧 股骨下段后前位x线片，条件为54kV、200mA、32 Msec，数码冲印，观察人工骨密度变化情况。 6．大体观察：用薄锯沿长轴矢状位四等分剖开股 骨下段，由内向外分别标记为内侧、中内、中外和外倾0 四部分，观察人工骨与骨间界面情况。 7．扫描电镜观察：外侧标本依次固定、脱水、真空 干燥，表面喷金后扫描电镜观察。 8．组织学观察：内侧标本以体积分数80％的乙醇 固定2d，依次脱水，甲基丙烯酸甲酯包埋，30¨m连续 切片，荧光显微镜下观察；中内、中外标本以体积分数 10％的中性甲醛固定2周后依次脱水脱脂、甲基丙烯 ·657· 酸甲酯包埋，30肛m连续切片，甲苯胺蓝染色，光镜下 观察并进行组织计量学测定，每份标本随机抽取3张， 低倍镜下采集图像，应用Photoshop7．0软件和kica Qwin图像分析计算机测量系统，以新生骨的面积百分 比来表示新生骨含量水平。根据以下公式计算：新生 骨面积比(％)=新生骨面秽植人物面积×100％，同 法计算残留cPC、纤维组织面积比。 9．统计学方法：采用SPSS10．o统计软件进行两因 素析因

设计

领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计

的方差分析，两两比较用LSD法。 结 果 1．股骨下段松质骨高度为(42．o±2．9)mm，距关 节面1、2、3cm处松质骨宽度分别为(23．O±1．4)、 (24．O±1．7)、(23．0±1．9)衄。 2。术后情况：所有动物均完成了实验，膝关节活动 范围正常，无死亡。无切口感染、术后骨折等。 3．x线观察：术后6周各组人工骨植入位置良好， A、B组人工骨边缘密度不均匀减低，c组密度无明显 变化，空白缺损区呈外形规整的低密度区；12周见A 组人工骨在与骨质交界处形成环状低密度区，B组人 工骨密度均匀减低，边缘模糊，呈云雾状，C组边缘密 度稍有减低，空白组缺损边缘硬化(图1)；24周A组 环状低密度区扩大，仅在轴心部呈高密度影，B组人工 骨呈密度进一步减低的云雾状，C组边缘密度减低，空 白组Mirco—cT扫描显示为中央性骨缺损(图2)。 4．大体观察：6周植人材料与周围骨质紧密接触； 12周后A、B组人工骨密度减低与周围骨质边界模糊， 但c组与周围骨质边界仍清晰易辨，空白组骨缺损区 为软组织充填。 5．扫描电镜观察：A、B组6周时部分纤维开始降 解，在cPc中形成孔道(图3)，连通孔内有组织长人； 12周内层纤维降解散开，表面吸附大量由成骨细胞分 泌的基质，纤维周边的cPC开裂但依然维持整体结 构；24周时纤维基本完全降解。 6．荧光显微镜观察：第6周A、B组外周沿微管结 构有新生骨形成，C组仅在边缘有极少量新生骨形成； 12周时可见A组外周新生骨部分具有骨小梁结构，B 组沿微管结构形成新生骨，将骨水泥分割、包绕(图 4)；24周时A组外周骨水泥降解，轴心部分残留，B组 自外周至轴心沿微管形成的新生骨将骨水泥分割、包 绕，形成骨水泥岛，C组新生骨形成仍局限在边缘。 7．组织学观察及定量分析：D组6周见少量骨组 织从边缘长入，其余为纤维组织填充，12、24周时缺损 边缘骨组织长入停止。各修复组6周在边缘见少量新 生骨形成；12周时A组可见在外周沿微管长人新生 万方数据 ·658· 生堡塞笙处塾盘查垫!!生!旦筮丝鲞筮i翅垦!鱼』垦婴!!疆：血堕!塑!：!尘丝：№：鱼 骨，部分呈板层结构，B组新生骨呈辐状向中心长入， 但成骨不均匀，主要沿外周微管结构发生；24周时A 组外周人工骨大部被具有骨小梁结构的板层骨替代， 骨水泥在中心残留，B组沿微管结构形成质地均匀的 板层骨，骨水泥岛分散、变小，CPC大部分降解(图5)。 各时间点c组仅边缘有少量新生骨形成，骨水泥仍大 部分残留。新生骨定量分析结果如表1。 表l各组新生骨、残留CPc、纤维组织面积比 定量分析结果(n=36，孑±s) 讨 论 骨缺损修复实验常用大鼠、家兔或大型动物如犬、 羊等，有学者∞’发现松质骨修复方式不同于皮质骨的 膜内化骨或软骨内化骨，骨形成和生物降解较为均衡， 是进行生物材料评价的较好部位。周健等Ho发现兔 股骨髁部直径6mm、深12mm的腔隙性松质骨缺损不 能自然愈合，而对自身不能修复松质骨缺损的大动物 模型尚鲜见报道。本研究依据成年犬解剖学数据制备 的松质骨缺损模型，影像学显示初期骨缺损呈外形规 整的低密度区，后期周边硬化，组织学证实骨缺损最终 只有瘢痕化的纤维结缔组织填充，无新生骨组织，符合 骨不愈合的影像学和组织学表现。 CPC有良好的骨传导性，本实验证实缺少连通大 孔的cPC24周时残留面积约为62．89％，降解速度非 常缓慢。为此Hockin等¨o在CPC中加入一定比例大 直径短线状可吸收纤维，证实可产生大孔，但其随机排 列的孔隙不能形成相互连通的三维空间结构。本实验 正交和同心两种微管结构模式人工骨，体内植入6周 发现I型胶原和部分壳聚糖纤维降解，在cPC中形成 孔道，纤维表面成骨前体细胞生长活跃，显示出细胞沿 纤维长入的趋势，与体外实验结果一致[6】，随着植入 时间延长，纤维进一步降解、散开，形成连通孔，最后纤 维完全降解由新生组织替代。 甲苯胺蓝染色o7’引是一种研究松质骨缺损修复简 便、灵敏的方法，新生骨呈棕红色，残留cPc为黑褐 色，纤维组织(包括骨髓组织、少量的骨水泥崩解物 等)呈深蓝色，对比鲜明，便于计算机图像分析系统识 别和测量。本实验结果显示，正交结构人工骨降解成 骨首先沿外周微管结构进行，而同心结构则呈现整体 均匀降解成骨的趋势，我们认为这种差异与微管连通 结构有关，因为骨水泥降解成骨首先是起源于骨髓的 前破骨细胞通过血管运输至相应部位后游走渗出，融 合形成破骨细胞后附着在表面吞噬、裂解骨水泥，因此 局部微循环的建立是骨水泥降解成骨的前提。许宋 锋【2o等研究结果显示在一定孔道结构辅助诱导作用 下，骨水泥降解成骨过程沿孔道结构发生。而恰恰正 交结构可以首先实现周边循环连通，同心结构在纤维 降解后可实现经轴心的连通，降解成骨方式与文献报 道相符。 本实验

证明

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，该骨缺损模型稳定、可靠，由I型胶 原、壳聚糖纤维、骨形态发生蛋白和磷酸钙骨水泥等制 备的纤维增强型仿生结构人工骨对该缺损有明显修复 作用。I型胶原和壳聚糖纤维的梯度降解，可形成利 于骨组织或血管长人的连通结构，仿生人工骨在促进 成骨、加快磷酸钙骨水泥降解速度上显著优于不具有 微管结构的cPC人工骨，其中同心结构具有最佳成骨 和促骨水泥降解作用。本实验也同时可见24周时各 组仍有较多cPc残留，人工骨对骨缺损的完全修复过 程还需要进一步长时问的实验观察。 (图1～5见插图6_2) 参考文献 [1]连芩，李涤尘，王臻，等．采用立体编织工艺构造人工骨仿生微结 构．西安交通大学学报，2004，38：678_681． [2]许宋锋，王臻，李涤尘，等．组织工程化大段人工骨的成骨性能及 修复机翩．中华实验外科杂志，2005，22：735-737． [3] LuJx，mboutI，st印hanG．eta1．Hist010西calandbiomechanjcaI studiesof似oboneeoIonizabIecementsinrabb洒．Bone，1999，25：4l一 45． [4]周健，戴克戎，汤亭亭．复合骨髓间充质干细胞生物陶瓷修复兔松 质骨缺损，临床骨科杂志，2003，6：97—101． [5]HockinHK，JaJletB．calciumph08phatecementcontainingresorbable fibersforshort—temreinforcementandmacr叩omsity．Biomatedals， 2002，23：193-202． [6]李爱民，王臻，连芩，等，微管结构仿生人工骨对犬骨髓基质细胞 生物学行为的影响．中国矫形外科杂志，2006，14：1490．1493． [7]Ma五eD，BdgitteR，Mal℃B，eta1．1n、，ivobeh8viorofcalciumphos— phatesca怕lds埘thfourdi＆rentporesizes．Biomat鲥als，2006，27： 5186-5198． [8]TheissF，ApeltD，B啪dB．eta1．Biocompatibilityandresorptionofa newbrushitecalciumphosphatecement．Biomatenals，2005．26：4383— 4394． (收稿日期：2007旬3旬5) 万方数据 微管结构仿生人工骨对犬腔隙性松质骨缺损的修复 (正文见第656页 曲l 12删凡崆什下段后时位x缱^：^自i竹水泥外埘降解．呈环状低糨窿Ⅸ；B：B目【忡水泥密度均匀减低，呈i嚣状．c：c纽骨水泥边缘密度硝 柯减低．DD目m缺擞呈外形规憾的低带度Ⅸ，姐缴硬化 田2 M周空白(D)纽MI⋯盯￡l描求一11央性骨缺拯．周边骨质硬化^耗向M月， B：轴向视嘲 圈3 6周扫捕电镜示纤维降解后在cPc中形成孔世(×"00)田4 12周^^gl新生竹薛先*}外删形成；BB《【衙澉竹形 成的新生竹特卅水抛升俐、乜绕(H环索凳光标记x50) 圈5 24周n【织学观察(‘f『苯胺蓝染邑x8)^^目t外删人工计太部硅H有什小粱结 枷的扳层十}许代，计水泥枉巾心艘留．BB目【册微恃结构形戚质地均匀的板崖竹，竹水泥岛分敝、变小正：cgl仪边缘有少最新生卅形成．竹水抛大郫 分戏尉。棕红色为新’l：付．熟懈乜为cPc．辣《色为纤维日I织(黄绒代表躁始什缺拟Ⅸ) 万方数据 微管结构仿生人工骨对犬腔隙性松质骨缺损的修复 作者： 李爱民， 王臻， 连芩， 李涤尘， 王超锋， 白峰， 卢建熙 作者单位： 李爱民(济宁医学院附属医院骨科,272029)， 王臻,王超锋,白峰(710032,西安,第四军医大 学西京医院全军骨科研究所)， 连芩,李涤尘(西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验 室)， 卢建熙(中科院上海硅酸盐研究所) 刊名： 中华实验外科杂志 英文刊名： CHINESE JOURNAL OF EXPERIMENTAL SURGERY 年，卷(期)： 2007，24(6) 引用次数： 0次 参考文献(8条) 1.连芩.李涤尘.王臻.刘亚雄.孙明林.卢秉恒.许宋峰.张永睿 采用立体编织工艺构造人工骨仿生微结构[期刊

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] -西安交通大学学报 2004(7) 2.许宋锋.王臻.李涤尘.陈中中.胡学峰.张涛.王林 组织工程化大段人工骨的成骨性能及修复机制[期刊论文]-中华 实验外科杂志 2005(6) 3.Lu JX.Albout I.Stephan G Histological and biomechanical studies of two bone colonizable cements in rabbits 1999 4.周健.戴克戎.汤亭亭 复合骨髓间充质干细胞生物陶瓷修复兔松质骨缺损[期刊论文]-临床骨科杂志 2003(2) 5.Hockin HK.Janet B Calcium phosphate cement con taining resorbable fibers for short-term reinforcement and macroporosity 2002 6.李爱民.王臻.连芩.李涤尘.王超锋.张涌泉.白峰 微管仿生人工骨对犬骨髓基质细胞生物学行为的影响[期刊论文 ]-中国矫形外科杂志 2006(19) 7.Marie D.Brigitte R.Marc B In vivo behavior of calcium phosphate scaffolds with four different pore sizes 2006 8.Theiss F.Apelt D.Brand B Biocompatibility and resorption of a new brushite calcium phosphate cement 2005 相似文献(10条) 1.期刊论文 吴克俭.张伟佳.王华东.侯树勋.唐家广.李震宙 Cem-OsteticTM人工骨浆修复骨缺损 -生物骨科材料与 临床研究2004,1(6) 目的 Cem-OsteticTM人工骨浆为无机钙盐与纯净水混合物,可塑形、并可注射至骨缺损部位.观察Cem-OsteticTM人工骨浆修复四肢骨缺损临床疗效及 不良反应.方法 2004年1月～2004年4月对10例10处骨缺损进行修复,年龄20～44岁,平均32岁.骨缺损范围为0.2cm×1cm～1cm×6cm.缺损的部位累及股骨 、胫骨、肱骨、掌骨、锁骨.手术显露骨缺损部位后,修整骨断端,对失效内固定物予以更换,骨缺损部位植入Cem-OsteticTM人工骨浆.结果手术均获成功 ,术后随访5～7个月,平均为6个月.全部患者未见任何不良全身反应及局部反应,X线片显示固化后的Cem-OsteticTM人工骨浆与受区骨直接愈合,手术后测 定血钙、磷值与术前对比无明显升高.结论 Cem-OsteticTM人工骨浆适用于四肢骨缺损修复. 2.期刊论文 吴克俭.侯树勋.张伟佳.王华东.唐家广 Bi-OsteticTM人工骨粒修复四肢骨缺损 -生物骨科材料与临床 研究2004,1(5) 目的 Bi-OsteticTM人工骨粒为羟基磷灰石(HAP)与磷酸钙(TCP)混合人工骨材料,观察Bi-OsteticTM人工骨粒修复四肢骨缺损临床疗效及不良反应.方 法 2004年1月～2004年4月对12例12处骨缺损进行修复,年龄20～59岁,平均39岁.骨缺损范围为0.4cm×1cm～1cm×5cm.缺损的部位累及股骨、胫骨、肱骨 、掌骨、锁骨.手术显露骨缺损部位后,修整骨断端,重新更换内固定物后,植入Bi-OsteticTM人工骨粒.结果手术均获成功,术后随访4～7个月,平均为5个 月.全部患者未见任何不良的全身反应及局部反应,X线片显示Bi-OsteticTM人工骨粒与受区骨愈合良好,12例术后测定血钙、磷值无明显升高.结论 Bi- OsteticTM人工骨粒适用于四肢骨缺损修复. 3.学位论文 卢公标 致密型n-HA/PA66人工骨与PLGA膜复合体修复节段性兔股骨缺损的实验研究 2007 由各种原因造成的骨缺损的修复历来是临床一大难

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，特别是大段负重骨缺损的重建更为困难。国内学者李玉宝等研制出的纳米羟基磷灰石/聚酰胺 66(nano-hydroxyapatite/polyamide-66，n-HA/pA66)人工骨，是具有我国自主知识产权和国际领先水平的新型纳米骨修复替代材料，它将纳米羟基磷灰 石(nano-hydroxyapatite，n-HA)的优良生物相容性、刚性、尺寸稳定性和高分子聚己二酰己二胺(Polyamide,PA66)的韧性完整地结合起来，其在形态、 结构和组成上与人体骨中磷灰石纳米针晶相似，而力学性能特别是抗压、抗弯强度和弹性模量与人体皮质骨相近。我科孟纯阳博士<'[2]>己完成“n- HA/PA66人工骨生物学性能及修复骨缺损的实验研究”，实验显示：网孔n-HA/PA66人工骨具有良好的生物相容性和生物安全性，具有良好的生物活性和 骨传导能力，即具有良好的生物学性能。本实验应用的致密型n-HA/PA66人工骨是一种新型的骨修复替代材料，其力学性能及化学特性接近自然骨水平 ，与网孔n-HA/PA66人工骨相比强度更好，更适合于负重部位骨缺损的修复，但同时由于其质地坚硬致密，不利于骨细胞的长入和血管化，难以成骨。因 此本实验应用膜引导性骨再生<'[3]>(Membraneguided bone regeneration，MGBR)技术，和网孔n-HA/PA66人工骨做对照，并建立单一负重骨缺损模型 ，期望解决致密型n-HA/PA66人工骨早期无法成骨及自身难以再血管化的问题，验证其修复负重部位骨缺损的可行性。 目的：为致密型n- HA/PA66人工骨应用于负重部位骨缺损的修复做前期实验研究。应用MGBR技术，观察致密型n-HA/PA66人工骨与聚乳酸—乙醇酸(Polylactic-glycolic acid，PLGA)膜复合体修复骨缺损的特点及机制，拟解决致密型n-HA/PA66人工骨早期无法成骨及难以再血管化问题。通过力学实验，测试用本方法造成 的致密型n-HA/PA66人工骨与自体骨结合强度。证实致密型n-HA/PA66人工骨与PLGA膜复合体修复负重部位骨缺损的可行性。 方法：选择同种系健 康新西兰大白兔42只，5月龄以上，生理状态正常，雌雄不限，体重2.5～3.1kg(由重庆医科大学动物实验中心提供)。将42只兔随机分成三组，编号A、 B、C，每组14只，每只兔行左侧股骨中段节段性完全切除，缺损长度为1厘米(cm)，右侧作为力学实验正常对照。A组植入致密型n-HA/PA66复合材料和 PLGA膜，B组仅植入致密型n-HA/PA66复合材料，C组植入网孔n-HA/PA66复合材料。A组为试验组，B、C两组为对照组。术后12、16、20、24周(W)各时相 点分别摄X线DR片，取材行大体观察，制作硬组织学切片行组织学观察；24W时各组留取部分标本行扫描电镜(Scanning electron microscope，SEM)观察 ，并进行生物力学测试。对各时间点每组“材料/受体”骨界面新骨形成、骨缺损修复、骨愈合情况以及骨缺损修复后的力学强度进行评价。上述实验所 得数据用SAS11.0统计软件进行统计学分析比较，并规定以p<0.05为具有显著性差异。 结果：术区未见明显的排斥反应。 (1)X线：12W时 ，三组复合材料均与自体骨相连接，可见大量新生骨痂包裹植入体，但形态不规则，骨折线已模糊；16W时，实验组可看到骨痂与自体骨皮质相延续，并 开始塑形，但形态仍不不规则；20W时，实验组植入体周围骨痂形状趋于规则，B、C两组骨痂亦开始塑形，但形态不规则；24W时，三组植入体己与自体 骨紧密融合在一起，A组植入体周围骨痂与自体皮质骨相连续、自然光滑，塑形好，B、C两组骨痂形态亦趋于规则，且与自体骨皮质相延续。由Lane's放 射学评分可见，从12W开始，三组成骨情况比较，A、C两组p>0.05，无明显差异；而A、B两组p<0.05，差异有显著性。 (2)组织学：12W时，实验组 可看到材料周围大量成骨细胞(Osteoblast，OB)及新生骨小梁(Primitive trabecula bone，PTB)，B组亦可看到OB和PTB，C组周围可看到新生软骨细胞 (chondrocyte，CC)，网孔中有胶原组织(Collagen，Col)及OB；16W时，实验组材料周围可看到大量PTB，部分板层骨(Lamellar bone，LB)以及破骨细胞 (Osteoclast，OC)导致的材料边缘部分吸收现象，B组材料周围可看到大量OB及PTB，C组可看到材料周围大量新生CC，PTB及部分LB；20W时，实验组可看 到大量新形成的LB，B组可看到材料周围大量PTB及LB，C组可看到材料周围LB增多，软骨组织(Cartilaginoustissue，CT)减少，网孔中亦看到PTB。 24W时，实验组植入体周围新生LB更多更致密，B组亦可看到大量LB，C组CT逐渐被LB替代。由组织学切片计算机图像分析可见，A组与C组间骨结合率 p>0.05，无明显差异；但A组与B组间骨结合率p<0.05，差异有显著性。 (3)SEM：三组复合材料与自体骨界面上均有新生骨痂，材料与自体骨融合 较紧密，骨胶原呈蟹足状伸向复合材料；C组网孔内可见到新生骨组织，A、B两组复合材料表面均有新生骨基质小泡形成且分布均匀，类似自体骨基质 ，HA呈现小颗粒，钙盐沉积好。 (4)生物力学：24W时，三点弯曲试验和压缩试验中全面、客观反映力学修复效果的强度、韧性、及弹性指标的各 项测试结果表明，A、C组间并分别和正常股骨相比较，均无统计学意义(p>0.05)，而B组和正常股骨之间有显著性差异(p<0.05)。 结论：致密型n- HA/PA66人工骨与PLGA膜复合体具有良好的生物相容性、骨引导作用和力学性能，可用于负重部位骨缺损的修复。 4.期刊论文 陈美雄.林业武.Chen MX.Lin YW 复合材料人工骨在骨缺损修复中的应用 -中国组织工程研究与临床康 复2007,11(48) 目的:研制理想的人工骨材料修复骨缺损,已经成为医学和生物材料领域的研究重点.介绍几种单一及复合材料人工骨,以了解其生物相容性及其在骨 缺损修复中应用的特点.方法:应用计算机检索中国期刊全文数据库1999-01/2007-06有关人工骨的性能、生物相容性及其在骨缺损修复中应用的相关研究 文章,检索词"纳米羟基磷灰石人工骨,珊瑚羟基磷灰石人工骨,磷酸钙人工骨,陶瓷人工骨,复合材料,生物相容性,骨缺损",限定文献语言种类为中文.纳入

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:①单一及复合材料人工骨在骨缺损修复中应用.②不同材料人工骨的研制、性能、安全性、生物相容性评价的研究文章.排除标准:重复研究.最终纳 入27篇符合标准的文献.结果:①纳米羟基磷灰石人工骨具有良好成骨能力和生物相容性,然而单一材料很难以满足骨缺损修复及骨组织工程细胞外基质材 料的要求,将几种单一材料进行适当组合形成的纳米羟基磷灰石复合材料人工骨在实际应用中取得良好的效果.②珊瑚羟基磷灰石人工骨作为骨移植替代 物具有骨引导作用,但具有脆性大,机械强度低的缺点,通过改变理化条件,使其性质发生改变,可以提高其成骨能力,降低移植后的炎症反应和排斥反应,无 毒副作用.③磷酸钙骨水泥人工骨具有良好的生物相容性和生物降解性,rhBMP-2/PLGA微球/磷酸钙骨水泥新型复合人工骨与单纯rhBMP-2/磷酸钙骨水泥材 料相比有较高的可降解性和成骨活性,并可作为细胞因子、抗菌素等的理想载体.④陶瓷人工骨具有生物活性和骨传导作用,但存在成形不理想、强度低、 韧性差等缺点.与不同材料进行不同形式复合后的陶瓷人工骨,其性质与人骨相近,可取得较好的骨修复效果.结论:单一类型材料人工骨具有良好的生物相 容性、生物活性及成骨能力,但存在机械强度低、脆性大、韧性差等缺点,将不同性质的材料经过复合加工形成的复合材料人工骨,可以提高人工骨的生物 学性能,便于临床骨缺损修复的应用. 5.期刊论文 吴克俭.徐凤钧.唐家广.李威.张伟佳.侯树勋.WU Kei-jian.XU Feng-jun.TANG Jia-guang.Li Wei. Zhang Wei-jia.HOU Shu-xun Cem-OsteticTM人工骨浆修复掌骨缺损 -实用骨科杂志2006,12(2) 目的 Cem-OsteticTM人工骨浆为多种无机钙盐与纯净水混合物,观察Cem-OsteticTM人工骨浆修复掌骨缺损的临床疗效及不良反应.方法 2004年1月至 2004年4月对6例6处掌骨缺损进行修复,年龄20～32岁,平均26岁.骨缺损范围为0.2 cm×1 cm～0.5 cm×1 cm,均为陈旧性.缺损的部位为掌骨干中1/3,修 整骨断端,断端露出正常骨质,骨缺损部位植入Cem-OsteticTM人工骨浆.结果手术均获成功,术后随访5～8个月,平均6个月.全部患者未见任何不良全身反 应及局部反应,X线片显示固化后的Cem-OsteticTM人工骨浆与受区骨直接愈合,手术后测定血钙、磷值与术前对比无明显升高.结论 Cem-OsteticTM人工骨 浆适用于掌骨缺损修复. 6.学位论文 冯永增 新型复合人工骨的研制及修复兔桡骨缺损的实验研究 2008 目的： 研制一种性能优良的新型三维多孔复合人工骨材料，检测其孔隙率、孔径、生物力学强度等参数，对其体外降解变化参数进行观测 ；探讨其植入动物体内的生物相容性、降解情况及成骨能力等特点，综合评价其性能，为进一步的应用提供试验依据。 方法： 一、复合人 工骨的研制： 采用热致相分离法(TIPS)将牡蛎壳粉、消旋聚乳酸(PDLLA)等原料分别制备牡蛎壳/消旋聚乳酸复合人工骨(OPCB)及纯PDLLA材料，并 对该方法与目前常用的浇铸/盐析法在制备的复合材料性能上进行比较；检测用该法制备的OPCB及纯PDLLA的孔隙率、孔径、生物力学强度等性能参数。 二、复合人工骨的体外降解性能： 将OPCB和纯PDLLA薄片浸泡于37℃生理盐水中，观测不同时间点OPCB和纯PDLLA体外降解变化参数，包括 OPCB和纯PDLLA的质量损失率、PDLLA分子量及浸泡液pH值，对其结果进行统计学比较。 三、复合人工骨修复动物骨缺损的体内实验研究： 将27只成年新西兰白兔随机分成3组，制作1.2cm的双侧桡骨干缺损并植入上述两种材料，并设立不植入任何材料的空白对照组，观察材料植入后动物的 局部及全身反应，于术后6，12，18周分别取材，作X线、大体标本及组织形态学观察，同时观察术后不同时期的组织反应、材料的降解、骨缺损的修复 情况。 结果： 一、复合人工骨的研制： 将牡蛎壳粉及消旋聚乳酸(PDLLA)以1:1质量比研制的OPCB材料平均孔隙率为85.1％；电镜下 孔径测量大小为100-300um，孔隙之间的连通较好，孔隙形态、取向规则有序；压缩强度为2.12MPa，而采用浇铸/盐析法制得的复合材料框架孔隙不规则 平滑，缺乏有效的孔隙之间的连接，所掺入的颗粒不能全部析出；孔隙大小、分布不均，最大的缺陷在于过多的盲孔。 二、复合人工骨的体外降 解性能： 在观测周期内，随着浸泡时间的延长，OPCB和纯PDLLA的质量损失率、PDLLA分子量及浸泡液pH值呈现出规律性变化，复合人工骨材料 OPCB在降解的各个时期质量损失率都要比同时期的纯PDLLA要低，而复合材料的PDLLA分子量都要比同时期纯PDLLA高，两组各时期的两项指标比较均有显 著性差异(P＜0.05)，因此可以看出牡蛎壳粉对PDLLA的降解有一定的抑制作用。 三、复合人工骨修复动物骨缺损的体内实验研究： OPCB及 纯PDLLA植入动物体内无明显的局部不良反应，且OPCB材料修复骨缺损的能力明显强于纯PDLLA及空白对照组(P＜0.05)。术后18周时，植入OPCB材料的骨 缺损基本修复，OPCB与宿主骨结合紧密；植入纯PDLLA材料的骨缺损部分修复；空白对照组则骨缺损断端只有少量骨生成，形成了骨不连。同时OPCB材料 植入后在6，12周分别可见吞噬有材料的巨嗜细胞和多核巨细胞，18周时仍有部分复合材料未降解吸收。 结论： 一、TIPS法制得的OPCB材料 的孔隙率、孔径、生物力学强度性能表明能满足骨替代材料的要求。 二、OPCB复合人工骨具有良好的生物降解性能。 三、OPCB材料具备良 好的生物相容性及骨缺损修复能力，是一种良好的骨组织工程修复材料。 7.期刊论文 李毅.孟国林.刘建.刘昌胜.袁志.吕荣.LI Yi.MENG Guo-lin.LIU Jian.LIU Chang-sheng.YUAN Zhi. LU Rong MPC骨水泥纤维蛋白胶复合BMP人工骨支架材料对山羊松质骨缺损的修复 -科学技术与工程2008,8(6) 研制MPC/CPC骨水泥纤维蛋白胶复合BMP新型人工骨的制备及人工骨修复骨缺损的性能.通过对成年山羊双侧股骨髁部分别制备1处直径10mm、深 15mm松质骨缺损,制备MPC/CPC/FG/BMP(A组)、MPC/CPC/FG(B组)、CPC/FG(C组)人工骨支架材料,分别植入各组实验观察材料,分别于6周、12周进行影像学 、组织学、形态计量学观察骨缺损修复情况.说明新型MPC骨水泥纤维蛋白胶复合BMP新型生物活性人工骨支架材料在促进成骨、加快磷酸钙骨水泥降解速 度上优于MPC/CPC/FG、CPC/FG的人工骨,同时新型MPC骨水泥复合纤维蛋白胶的成骨和促骨水泥降解作用优于单纯CPC复合FG的人工骨. 8.期刊论文 邓江.韩小松.韩建华.王世强.何斌 外固定架下带血管蒂腓骨及人工骨泰移植治疗儿童慢性感染性胫骨 骨缺损 -中华创伤骨科杂志2004,6(8) 目的探讨采用外固定架下带血管蒂腓骨及人工骨泰移植,一期治疗儿童慢性感染性胫骨骨缺损的临床疗效.方法选择慢性感染相对静止期的胫骨骨缺 损患儿,彻底清除病灶,取相应长度的带血管蒂的腓骨做支撑,恢复骨长度,用外固定支架固定;用人工骨泰(粉剂)与抗菌素混合填充骨缺损区.共治疗19例 .结果15例切口一期愈合,4例切口轻度感染,治疗3～4周后愈合,随访0.5～1.5年感染无复发,骨折愈合满意,肢体功能良好.结论采用外固定架下带血管蒂 腓骨及人工骨泰移植等综合手段,一期治疗儿童慢性感染性胫骨骨缺损是可行的,疗效显著,治疗周期缩短,肢体功能良好. 9.学位论文 柳海峰 BMSc复合DBM修复骨缺损及补肾益骨汤辅助治疗的实验研究 2006 目的：长期以来，在生物材料及医学领域，骨缺损修复一直是一个重要的研究课题，人们尝试过很多治疗方法，但均存在一定的问题和缺陷。本课 题采用组织工程学的方法构建复合人工骨，并在传统医药学理论的指导下，运用中西医结合的方法来寻求一个合理解决骨缺损的一种方法。对以下几个 方面进行研究：(1)兔骨髓基质干细胞(BMSc)进行体外分离培养及扩增，观察其原代及传代细胞的生长特点及生物学特点。(2)观察补肾益骨汤对体外培 养的兔骨髓基质干细胞(BMSc)的影响。(3)构建BMSc复合DBM(同种异体脱钙骨)的复合人工骨，观察其在骨缺损修复中的效果。(4)术后采用中药灌饲的方 法，观察补肾益骨汤对复合人工骨在成骨作用方面的影响。 方法：(1)于无菌条件下双侧髂后上棘髂骨穿刺抽取大白兔骨髓，用密度梯度分离纯化 BMSc，标准培养液培养，胰蛋白酶消化传代，用条件培养液培养传代细胞，逐日观察细胞生长情况。对传代细胞进行HE染色观察。对传代细胞采用标准 培养液及条件培养液培养10天后的培养液做碱性磷酸酶定量测定，将DMEM培养液(内含15％新生小牛血清)做为空白组对比。(2)将传代细胞经0.25％胰蛋 白酶消化，以细胞浓度为1.5×104每孔接种于24孔培养板，将补肾益骨汤按浓度分别为10、100、1000μg/ml加入15％新生小牛血清的DMEM培养液中，于 1、3、5、7天吸去培养液，用PBS洗涤1次，每孔加0.1mlPBS和10μ1MTT(5mg/m1)，37℃5％二氧化碳培养箱孵育4～6h。加入二甲基亚砜1ml,振荡15min使 细胞裂解，置酶联检测仪上测定光密度(OD)值，检测波长为630nm。测定补肾益骨汤对BMSc增殖影响情况，对比标准培养液组。(3)取健康大白兔四肢长 骨骨端及椎体、髂骨，剔除骨膜、软骨、皮质骨及软组织，以温盐水反复冲洗清除骨髓、血污及表面油脂。将其松质骨部分制成0.3cm×0.3cm×0.4cm颗 粒，余制成1.5cm×0.3cm×0.4cm条块状。1∶1氯仿/甲醇脱脂12h，0.6mol/L医用盐酸部分脱钙2h，蒸馏水持续冲洗至pH=7.0，冷冻干燥，环氧乙烷消毒 ，细菌培养3次无细菌生长，密封后置冰箱(4℃)内备用。将BMSc收集离心(1500r/min，10min)，取其沉淀，制成0.5ml细胞悬液。每只大白兔可获得细胞 数共5×106个。将上述细胞悬液接种于已制备好的异体松质骨基质上制备成复合人工骨。将大白兔随机分为4组，每组12只。一组为DBM组，一组为复合 人工骨组，一组为复合人工骨术后中药灌饲组，一组为假手术组(切取部分桡骨后，不移植材料)。建立大白兔骨缺损的模型，切开显露兔桡骨，切除部 分桡骨，造成长1.5cm节段性骨缺损，用生理盐水反复冲洗术区，按分组植入各组材料或者留作空白，不作内外固定，分层缝合创口。术后动物单笼饲养 ，不制动。术后选取1、2、3月进行①大体观察：观察术后兔的饮食、活动、伤口反应；取材后植入材料的表面情况、成骨和炎症反应等。②X线观察 ：用扫描仪将X线图象输入计算机，选取骨缺损局部2.0cm×1.0cm进行图像分析，观察骨痂密度。③碱性磷酸酶(ALP)活性测定：于术后1、2、3个月检测 血清碱性磷酸酶含量。④组织学观察：在距植入各组人工骨两端约0.5cm的正常桡骨处切断取材，脱钙制成切片，HE染色，光学显微镜下观察。(4)复合 人工骨术后中药灌饲组给予补肾益骨汤胃管注入，剂量为6g/kg，其它组喂饲等体积生理盐水，以上用药每天1次，全程给药，在同一条件下喂养，并与 1、2、3月观察各指标。 结果：(1)成年大白兔BMSc体外培养生长良好，原代细胞12～14d细胞长成单层，传代后8～10d细胞即可铺满瓶底，HE染色 见BMSc分裂相多见，细胞呈梭形、多角形。ALP含量测试标准培养液中碱性磷酸酶活性为(20.5±1.29)U/ml,条件培养液为(29.75±4.85)U/ml,空白对照 为(6.50±1.29)U/ml,标准培养液与条件培养液均与空白对照差异显著(P＜0.01)，标准培养液与条件培养液间配对t检验示P＜0.05,差异显著。(2)MTT法 检测补肾益骨汤对BMSc增殖的影响，结果表明中药组与标准培养基组有显著性差异，其中高浓度组对细胞的增殖有抑制作用，低、中浓度组对骨髓基质 细胞的增殖有促进作用，中浓度组对骨髓基质细胞的增殖最为明显。(3)复合人工骨组与DBM组对比观察：①大体观察：4周时复合人工骨组桡骨缺损区已 饱满，质尚软；8周时明显饱满，质硬，已有部分骨髓腔再通；12周骨髓腔均再通，与邻近正常骨色泽无差异，而DBM组至12周仅有部分骨髓腔再通 ；②将X线图像置于计算机后，测得骨缺损区骨痂灰度值于4、8、12周骨缺损区骨痂灰度值复合人工骨组均大于DBM组，其差异有统计学意义 (P＜0.05)；③碱性磷酸酶(ALP)活性测定：测定各时期的血清ALP含量，复合人工骨组＞DBM组，差异有统计学意义(P＜0.05)；④组织形态学观察：复合 人工骨组4周可见植入物开始降解吸收，在其局部吸收区出现软骨细胞，外周以成骨细胞为主，并见类骨及新生骨组织和散在局灶编织骨小梁网形成。未 见明显炎性细胞及淋巴细胞浸润；8周植入物继续吸收，大量成骨细胞、骨细胞和新骨组织形成，新生毛细血管丰富，骨髓腔已形成；12周植入物基本已 吸收，断端由板层骨连接，大部分骨细胞已成熟，可见有细胞，骨髓腔再通。DBM组4周纤维组织从断段间隙呈梭性伸入，出现较多间充质细胞浸润，有 少许软骨细胞，未见明显新骨形成；8周见软骨细胞向成骨细胞、骨细胞转化，新骨出现，编织骨已向板层骨过渡，成骨活跃，但排列欠规则；12周骨髓 腔大部分再通，板层骨排列规则，与复合人工骨组8周一致。(4)复合人工骨术后中药灌饲组与复合人工骨组对比观察：①大体观察：伤口无红肿、渗液 等反应，伤口均一期愈合；②X线观察4、8周骨缺损区骨痂灰度值复合人工骨术后中药灌饲组＞复合人工骨组，差异有统计学意义(P＜0.05)，12周骨缺 损区骨痂灰度值无显著性差异；③碱性磷酸酶(ALP)活性测定：4周血清ALP含量，复合人工骨术后中药灌饲组＞复合人工骨组，差异有统计学意义 (P＜0.05)；8周血清ALP含量，复合人工骨组＞复合人工骨术后中药灌饲组，差异有统计学意义(P＜0.05)；12周血清ALP含量无显著性差异；④组织形态 学观察：术后第4周复合人工骨术后中药灌饲组骨折断端间有大量的新生编织骨、少量软骨细胞，并见丰富的新生血管，不规则骨髓腔形成；复合人工骨 组可见纤维细胞，少量新生编织骨生长，新生血管较少。术后第8周中药组已基本骨性愈合，骨髓腔沟通；复合人工骨组断端间由新生编织骨连接，出现 不规则的骨髓腔；12周两组植入物基本已吸收，断端由板层骨连接，大部分骨细胞已成熟，可见有骨髓腔再通。 结论：(1)大白兔BMSc的体外培养 增殖能力强，可诱导为成骨细胞，可作为骨组织工程的种子细胞；(2)一定浓度的补肾益骨汤对体外培养的BMSc增殖有明显促进作用，浓度为 100μg/ml时具有非常显著的促增殖作用；(3)复合人工骨有着显著的成骨效应，同时具有骨生成、骨传导及增强的骨诱导作用。相对于异体松质骨基质 大大增强成骨能力，缩短了骨缺损修复的时间。(4)补肾益骨汤能显著缩短术后复合人工骨的修复时间，加快患处恢复速度。 10.期刊论文 曹雪华.刘昌胜.陈建国.CAO Xuehua.LIU Changsheng.CHEN Jianguo 多孔磷酸钙人工骨与重组人骨形 成蛋白2复合修复骨缺损的实验研究 -中国修复重建外科杂志2006,20(9) 目的 研究多孔磷酸钙人工骨(porous calcium phosphate cement, PCPC)与重组人骨形成蛋白2(recombinant human bone morphogenetic protein 2, rhBMP-2)复合后体外的缓释作用及其对兔骨缺损的修复作用. 方法 采用物理吸附法将rhBMP-2(0.4 mg)溶液吸附至PCPC中,制备成PCPC/rhBMP-2复合 材料.冻干后,扫描电镜观察复合材料内部形态.以包覆壳聚糖的PCPC/rhBMP-2为实验组,单纯PCPC/rhBMP-2为对照组,测试在模拟体液中的rhBMP-2缓释行 为.取新西兰大白兔12只,股骨远端制成直径4.2 mm,深5.0 mm的骨缺损模型.将包覆壳聚糖的PCPC/rhBMP-2复合材料修复骨缺损作为实验组,以植入单纯 PCPC作为对照组.术后观察动物一般情况,于4周和8周取材行X线片和组织学观察. 结果 扫描电镜显示PCPC/rhBMP-2复合材料孔隙中吸附了大量的rhBMP- 2. rhBMP-2体外缓释:对照组rhBMP-2于150 h基本全部释放;实验组rhBMP-2于350 h缓释量约达99%,较对照组慢.动物实验:动物术后切口无感染,于4周行 动自如.X线片示术后4周对照组骨缺损区材料清晰,实验组骨缺损区密度大部分接近宿主骨,材料模糊;8周对照组材料边缘较术后4周模糊,实验组骨缺损区 密度已基本接近宿主骨.组织学观察,术后4周对照组可见少量成骨细胞和破骨细胞,实验组可见成熟骨组织和骨髓腔,新生骨逐渐取代材料;8周对照组可见 大量成骨细胞和破骨细胞,少量新生骨并向材料内长入,实验组可见成熟骨小梁和骨髓组织. 结论 PCPC是rhBMP-2较理想的载体材料,复合后具有良好的诱 导成骨作用,可作为一种新型复合人工骨修复骨缺损,具有良好的临床应用前景. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zhsywk200706005.aspx 下载时间：2010年2月8日