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BCP/HAFG-rhBMP-2復合人工骨修復骨缺損的實驗研究
【摘要】 目的 研制理想的能較快修復大段骨缺損的人工骨材料。 方法 將重組骨形態發生蛋白-2（rhBMP-2）/透明 質酸鈉 纖維蛋白復合凝膠（HAFG）緩釋體系和多孔雙相鈣磷陶瓷（BCP）結合研制成BCP/HAFG-rhBMP -2人工骨，并分別將BCP/HAFG-rhBMP -2和BCP/rhBMP-2及BCP/HAFG人工骨進行兔橈骨大段骨缺損修復的對比研究。術后分別行大體、放射學、組織形態學及生物力學測試。結果 試驗中第12周與第2周相比較，3組堿性磷酸酶（AKP）值下降情況分別為BPC/HAFG-rhBMP-2組降低了65.13%，BPC/BMP-2組降低了71.03%，BPC/HAFG組降低了58.59%。 組織學及掃描電鏡觀察顯示:12周時BPC/HAFG-rhBMP-2組材料已基本被成熟骨組織所代替，新骨結構與宿主骨無差別，而BPC/HAFG和BPC/rhBMP-2組骨小梁結構疏松細小，材料仍未完全被降解，材料與骨組織間形成較大間隙。術后12周時3組材料植入部位骨組織極限抗壓強度分別為:BCP/HAFG-rhBMP-2組（538±12.7） N、BCP/BMP-2組（368±24.0）N、BCP/HAFG組（256±8.4） N。BPC/HAFG-BMP-2復合型人工骨較BCP/BMP-2及BCP/HAFG人工骨具 有更強、更持久的誘導成骨活性。結論 BCP/HAFG-rhBMP-2人工骨能更快促進長骨大段骨缺損的修復，是一種較理想的人工骨材料。【關鍵詞】 骨和骨組織;骨移植;生物力學
為尋找理想的人工骨組織材料，本實驗將多孔雙 相鈣磷陶瓷（BCP）同重組骨形態發生蛋白-2（rhBMP-2）/透明質酸鈉（HA）和纖維蛋白復合凝膠（HAFG）緩釋體系結合，制成BCP/HAFG-rhBMP-2人工骨材料，進行修復長骨大段骨缺損的實驗。
1 材料與方法
1.1 人工骨材料的制備
（1）BCP由東南大學材料科學與工程學院生物材 料研究組研制提供。該BCP材料呈白色多孔狀結構， 孔道彼此連通，孔徑約為300 μm，孔隙率為80%。試 驗中將BCP制成長10 mm，直徑4 mm圓柱體。
（2）BCP/HAFG-rhBMP-2人工骨的制備:在BCP植入前 用特制雙管注射器將混有等量rhBMP-2 的HAFG復合凝膠緩慢滴注入BCP，使其在BCP表面涂布均勻。待復合凝膠由流體狀變為灰白色半鋼性狀態時植入缺 損部位。同法制備并植入BCP/HAFG人工骨。（3） BCP/rhBMP-2工骨的制備:利用部分真空吸入法［1］將 rhBMP -2和BCP結合在一起。制成的每支人工骨中約含rhBMP-2 1mg，植入前人工骨在密封包裝下環氧 乙烷氣體消毒24 h。
1.2 實驗動物及分組
新西蘭兔60只，體重2.5～3.2 kg，雌雄不限。隨機分為3組:A組為BCP/HAFG-rhBMP-2組;B組為 BPC/rhBMP-2組;C組為BPC/HAFG組。
1.3 實驗方法
用質量分數為3%的戊巴比妥鈉（1ml·kg-1 ）靜脈麻醉后，每兔隨機選用左右側前肢，經剃毛、消毒，取橈側切口切開皮膚及皮下組織，顯露橈骨干中段，用單片小鋸鋸下10 mm連帶骨膜骨段，然后按組分別植入相應人工骨材料。術后給予慶大霉素10 000 U·kg-1，每日2次肌肉注射，連續注射3d。常規條件下喂養 觀察。
1.4 大體觀察
觀察動物的飲食、活動、傷口反應，術后第2、4、8、12周分批處死動物并取材，觀察植入材料的表面、局部成骨及炎癥反應等情況。
1.5 X線觀察
術后第4、8、12周攝片，由3人盲法按照Lane-sandhu X射線評分標準［2］進行評分。
1.6 堿性磷酸酶（AKP）活性檢測 術后第2、4、8、12周3組各取5只動物，全麻后，從心臟抽血3 ml離心，使用AKP試劑盒行血清AKP活性測定。
1.7 橈骨生物力學檢測
術后12周時，每組各取5個標本及正常橈骨標本 作力學強度測試。以材料植入處為中心截取橈骨長約1.4 cm。經牙托粉兩端包埋后，置于MTS-858mini bionixII 型生物力學測試機上進行垂直壓縮試驗。加載速度為1 mm·min-1 ，最大位移設定3 mm。每隔0.1 s記錄一次數據。
1.8 組織病理學觀察
將每次所獲取的橈骨標本作好標記置于10%甲醛中固定24 h后，經EDTA脫鈣、梯度酒精脫水、石蠟包埋，沿橈骨縱軸連續切片，厚度為6 μm，HE染色，光學顯微鏡下觀察。
1.9 掃描電鏡觀察
于術后第2、4、8、12周每組各取3個標本，2.5%戊二醛（pH 7.2～7.4）固定2 h，然后用PBS緩沖液沖洗2次，1%鋨酸PBS液固定2h，再用PBS緩沖液沖洗2次，乙腈逐級脫水，真空干燥，表面離子濺射噴金處理，HITACHIS-520掃描電鏡下觀察標本的超微結構。
2.0 統計學處理
采用SPSS11.5統計軟件包，每組測得的X線評 分、AKP水平及生物力學評分采用方差及SNK分析，統計學顯著水平為 α =0.05。
2 結 果
2.1 大體觀察
術后動物前肢不能負重，跛行，術后1周恢復正常活動。所有動物切口均Ⅰ期愈合。術后2周時，A、B 組材料植入區有明顯骨痂生成，而C組材料外周為纖維結締組織包裹。術后8周，A組材料已部分降解，新生骨組織的形成量明顯高于B、C組。12周A組骨缺損完全修復，而其他組骨缺損處仍可見到未吸收的材料及骨缺損（圖1）。
BCP/ HAFG-rhBMP-2組骨缺損完全修復，骨皮質塑形良好（左）;BPC/HAFG組材料未完全降解，缺損部分修復（中）;BCP/ rhBMP-2組骨缺損大部分 愈合，仍可見少量未降解材料（右）
2.2 組織學觀察結果
術后2周時，A、B組材料外周新骨開始形成，材料與新骨直接結合，材料內部孔隙中有纖維結締組織 間充質細胞進入（圖2）。C組材料外周為纖維結締組織包裹，偶見炎性細胞浸潤，材料內部可見纖維結締組織填充。術后4周，各組骨缺損植入體孔隙中均有軟骨細胞生成，其中A組軟骨細胞量明顯高于B、C
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