携载人重组骨形态形成蛋白2及脂肪基质细胞的仿生骨膜构建及强化兔桡骨的再生能力

摘要

目的:从仿生学角度出发,首次将脂肪基质细胞、人重组骨形态形成蛋白2、壳聚糖/胶原蛋白/β磷酸三钙膜材基质有机的结合,体外构建仿生骨膜,探讨仿生骨膜修复兔桡骨缺损的可行性,分析其生物相容性及骨再生特点。方法:实验于2005-05/2006-11分别在新加坡国立大学组织工程研究中心、天津医科大学完成。材料制备:成骨诱导化培养兔脂肪①基质细胞、制备释放人重组骨形态形成蛋白2的壳聚糖/胶原蛋白/β磷酸三钙膜材基质,联合生物凝胶+动态种植,三维方式构建仿生骨膜。②实验动物:72只新西兰兔随机分为3组:移植仿生骨膜组,移植诱导骨膜组,空白支架组。③实验方法:建立兔右侧桡骨10mm骨缺损模型,将制备的携载人重组骨形态形成蛋白2及脂肪基质细胞的仿生骨膜、携载人重组骨形态形成蛋白2的诱导骨膜、壳聚糖/胶原蛋白/β磷酸三钙膜材支架分别移植到各组骨缺损区域。④实验评估:术后第2,4,6,8,10,12周观察桡骨移植区域,了解新骨生长及重建情况。苏木精-伊红染色及Masson染色,观察骨组织修复情况。免疫组织化学观察骨形态形成蛋白的表达。双能X射线吸收法测量骨矿物含量、骨密度值。术后第12周,生物力学测试检查骨结构强度力学指标和刚度指标。结果:72只新西兰兔均进入结果分析。①大体观察显示:仿生骨膜组第6周有大量新生骨痂,第12周呈现骨性连接;诱导骨膜组骨质仅部分连接;空白支架组部分骨痂呈向心性生长。②组织学观察情况:仿生骨膜组第6周存在膜内成骨为主的大量新骨,第12周,恢复正常骨结构;诱导骨膜组存在软骨内成骨为主的新骨,第12周,缺损基本修复;空白支架组部分板层骨形成;各组均未见炎性及免疫排斥反应。③免疫组织化学观察:仿生骨膜组增生骨内膜、骨痂骨细胞、骨髓腔骨形态发生蛋白表达显著;诱导骨膜组软骨基质及部分骨膜出现骨形态发生蛋白表达;空白支架组仅软骨基质骨形态发生蛋白表达。④双能X射线吸收法检测:仿生骨膜组骨矿物含量、骨密度值均高于诱导骨膜组及空白支架组(P<0.05)。⑤生物力学测试:与诱导骨膜组、空白支架组相比,仿生骨膜组最大弯曲负荷及抗弯刚度显著提高(P<0.05)。结论:体外构建的仿生骨膜能有效的修复骨缺损,其生物相容性良好,通过协同诱导、引导、传导效应,增强骨再生能力,促进缺损修复。