表面改性双相陶瓷复合自体骨髓干细胞修复兔骨缺损的实验研究

目的:应用自体骨髓基质干细胞(Bone Marrow Stromal Cells,BMSCs)复合经低晶态羟基磷灰石(Low Crystalline Hydroxyap- atite,LcHA)涂层的双相陶瓷(Biphasic Calcium Phosphate,BCP)构建的组织工程化骨(LcBCP)修复兔桡骨节段性缺损。方法:体外分离培养、诱导扩增兔BMSCs,取第三代细胞复合LcBCP(实验组)后修复15只兔左侧桡骨15mm缺损;右侧桡骨缺损处植入复合BMSCs的BCP(对照组),于植入后4、8和12周处死动物,通过大体形态、组织学、影像学和扫描电镜检测骨缺损修复效果。结果:BMSCs-LcBCP复合物生长良好,随时间延长,X线显示实验组连接处骨痂形成,对照组连接处始终愈合稍差,12周大体观察实验组骨修复良好,髓腔再通;组织学显示板层骨形成,连接处骨性愈合,实验对照组连接处虽然也为骨性愈合,但尚有较多编织骨形成。结论:自体BMSCs复合LcBCP形成的组织工程化骨可修复兔桡骨节段性缺损,低晶态羟基磷灰石涂层能够增强双相陶瓷的早期成骨。     

整体填充和颗粒填充β-TCP植骨材料对修复腔隙性骨缺损的影响

目的:探讨不同植骨方法对于β-TCP(β-Tricalcium phosphate,β-TCP)植骨材料修复兔股骨腔隙性骨缺损的效果.方法:24只成年家兔,被随机分为整体填充组(12例)和颗粒填充组(12例).以膝关节外侧切口入路,在双侧股骨髁部制备6mm(直径)×10mm(深度)骨缺损,按照事先随机分组结果,分别进行整体填充植骨和颗粒填充植骨.分别于术后3至6周处死动物,取材标本进行生物力学分析,Micro-CT检测和组织学观察.结果:3周时,整体填充组的最大抗压强度明显优于颗粒填充组(P＜0.05),而Micro-CT检测发现新生骨密度(tissue mineral density,TMD)和新生骨体积百分比(bone volume fraction,BV/TV)在两组间均无明显差异,组织学在两组均表现为少量新骨形成;6周时,两组之间的最大抗压强度无明显差异,而Micro-CT检测显示颗粒填充组的TMD和BV/TV均优于整体填充组(P＜0.05),组织学上颗粒填充组较整体填充组可见较多的新骨形成.结论:整体填充组提供了更好的生物学强度,颗粒填充组更有利于诱导新骨形成,二者各有优点.     

胶原蛋白/BMP复合材料的制备和成骨性能研究

以胶原膜(含87.5 mg I型胶原蛋白)为载体, 复合3.5 mg rhBMP-2(人基因重组骨形成蛋白-2), 制备胶原蛋白/BMP复合材料。复合材料首先在兔背阔肌中埋置, 预构新生骨组织, 并采用ALP染色、Von Kossa染色和HE染色等观察复合材料的成骨过程和组织形态。然后将形成的新骨组织游离移植修复自体下颌骨体部洞穿性缺损; 并设以胶原为载体的rhBMP-2复合骨修复材料直接修复为对照组, 骨缺损不修复组为空白组。采用X线、抗压强度、硬组织切片、四环素荧光染色、骨形态计量检查, 观察复合材料修复骨缺损的质量和效果。结果表明, 胶原蛋白/BMP复合材料在兔背阔肌中4～6周成骨, 胶原材料于3～5周降解; 成骨过程为是以软骨成骨为主的方式, 新骨形态为编织骨, 可见明显的微血管分布; 游离移植修复自体下颌骨缺损, 6周缺损区为骨性愈合, 与对照组在抗压强度(P = 0.041)、新骨量(P = 0.034)均有显著性差异。胶原蛋白/BMP复合材料在骨骼肌中形成的新生骨组织可作为供骨修复一定范围的骨缺损。     

胶原蛋白/BMP复合材料的制备和成骨性能研究

以胶原膜(含87.5 mg I型胶原蛋白)为载体, 复合3.5 mg rhBMP-2(人基因重组骨形成蛋白-2), 制备胶原蛋白/BMP复合材料。复合材料首先在兔背阔肌中埋置, 预构新生骨组织, 并采用ALP染色、Von Kossa染色和HE染色等观察复合材料的成骨过程和组织形态。然后将形成的新骨组织游离移植修复自体下颌骨体部洞穿性缺损; 并设以胶原为载体的rhBMP-2复合骨修复材料直接修复为对照组, 骨缺损不修复组为空白组。采用X线、抗压强度、硬组织切片、四环素荧光染色、骨形态计量检查, 观察复合材料修复骨缺损的质量和效果。结果表明, 胶原蛋白/BMP复合材料在兔背阔肌中4～6周成骨, 胶原材料于3～5周降解; 成骨过程为是以软骨成骨为主的方式, 新骨形态为编织骨, 可见明显的微血管分布; 游离移植修复自体下颌骨缺损, 6周缺损区为骨性愈合, 与对照组在抗压强度(P = 0.041)、新骨量(P = 0.034)均有显著性差异。胶原蛋白/BMP复合材料在骨骼肌中形成的新生骨组织可作为供骨修复一定范围的骨缺损。     

骨诱导无机材料BAM 修复牙种植体周围骨缺损的实验研究

目的:评价骨诱导磷酸钙生物陶瓷(BAMOICPC)与可吸收胶原膜(BME-10X医用胶原膜)在牙种植体周围骨缺损中的修复能力。方法:在兔股骨上植入羟基磷灰石涂层BLB种植体,然后在其侧壁制造高4 mm、宽3 mm、深2 mm的骨缺损。对照组为单纯侧壁骨缺损,实验A组骨缺损区仅覆盖BME-10X膜,B组骨缺损区植入BAMOICPC,C组骨缺损区植入BAMOICPC并加盖BME-10X膜。于术后6个月取带种植体的骨段,通过HE染色和扫描电镜(SEM)分析。结果:对照组骨缺损区种植体表面见纤维包裹,实验A组骨缺损边界区少许骨质移行覆盖,实验B组下半部分缺损区新生骨覆盖。C组新生骨完全覆盖骨缺损区,且较B组硬度高,扫描电镜见与种植体结合更紧密。组织学观察B、C两实验组新生骨均可见比较成熟的哈弗氏管系统。结论:骨诱导磷酸钙生物陶瓷BAMOICPC是一种较理想的骨替代材料,联合运用胶原膜修复种植体周骨缺损效果佳。     

新型硼酸盐生物玻璃修复兔股骨缺损的实验研究

目的:通过观察3种生物玻璃材料在修复兔股骨缺损中的差异,来比较新型硼酸盐生物玻璃球粒与生物玻璃球粒和生物玻璃颗粒成骨能力和降解性能的差异,为其进一步应用于临床提供理论依据.方法:成年新西兰大白兔18只,双侧股骨髁部制造直径0.6 cm,深1.2 cm的贯穿型缺损.根据缺损部位植入材料的不同随机分为3组,每组6只12侧:实验对照组(A组)植入生物玻璃颗粒(The NovaBone Bioactive Glass Morsels),实验组(B组)植入生物玻璃球粒(The NovaBone Bioactive Glass Spheres),实验组(C组)植入硼酸盐玻璃球粒(The Borate Glass Morsels)三种材料,于术后第6周,第12周取材,通过大体观察,组织病理学染色来评价新型生物活性玻璃的骨缺损修复能力和降解性能.结果:第6周时,ABC组均可见有新骨生成,并且向材料内部生长.在第12周时,ABC组成骨量显著增多,而且可见成熟的骨小梁塑形.组织切片定量分析:1、成骨能力比较:术后6周,12周时,新生骨量,B组和C组多于A组(P＜0.05),且C组多于B组(P＜0.05).术后12周与6周比较,ABC三组新生骨显著增多,(P＜0.05).2、降解性能比较:术后6周,12周时,残余材料量,B组和C组少于A组(P＜0.05),且C组少于B组(P＜0.05).术后12周与6周比较,ABC三组残余材料显著减少,(P＜0.05).结论:具有球体外观设计的新型硼酸盐玻璃球粒与其它两种材料相比,不仅具有良好的成骨能力,而且具有良好降解性能,能有效的修复腔隙性骨缺损,有望成为新型骨缺损修复材料.     

多孔n-HA/PA66支架复合rhBMP-2修复兔桡骨缺损的实验研究

目的 ：研究多孔纳米羟基磷灰石/聚酰胺66（nHA/PA66）骨修复材料作为骨组织工程支架复合基因重组人骨形态发生蛋白2（rhBMP2）后的成骨能力的变化,探讨加速nHA/PA66人工骨与受体骨愈合的方法。方法：选用新西兰大白兔双侧桡骨制作骨缺损模型,将nHA/PA66/rhBMP2复合材料植入左侧骨缺损处,右侧骨缺损以nHA/PA66植入作为实验对照,另做不植入任何材料的骨缺损空白对照。在1、2、4、8、12周各时相点分别进行大体观察、X线照片、组织学切片、免疫组化原位杂交进行检测图象分析。结果：nHA/PA66/BMP2与nHA/PA66组骨缺损均完全修复,而空白对照组骨缺损未见修复;2周时nHA/PA66与nHA/PA66/rhBMP2两组间原位杂交阳性细胞表达有统计学意义（ P<0.05）, 4周时nHA/PA66与nHA/PA66/rhBMP2两组间原位杂交阳性细胞表达无统计学意义（ P>0.05）,2周及4周实验和实验对照两组分别与空白对照组比较均无统计学意义（ P>0.05）,nHA/PA66/rhBMP2组较nHA/PA66组可加速人工骨/植入体/受体界面骨愈合。 结论：多孔nHA/PA66作为骨组织工程支架复合具有诱导成骨活性的rhBMP2后,增强了早期成骨能力,加速了其与受体骨的愈合。     

绵羊羊膜上皮细胞治疗兔桡骨缺损模型的研究

为了确定绵羊羊膜上皮细胞在体内向骨组织的分化能力,实验在分离培养绵羊羊膜上皮细胞并对其进行干细胞特性的鉴定的基础上,制作新西兰大白兔桡骨13mm骨缺损模型,随机分组对其进行注射绵羊羊膜上皮细胞实验。高剂量组:移植细胞5×107个;低剂量组:移植细胞5×106个;对照组:生理盐水。细胞移植后2、4、8周拍摄X光片观察骨缺损部位的缺损修复情况;相应时段取骨缺损部位新生骨进行组织学观察:分析骨小梁生成数量和骨的改建时期。实验结果显示,高剂量实验组在移入细胞第8周,骨缺损完全修复,且同期高剂量组新骨生成的数量和质量明显高于低剂量组,低剂量组优于对照组。由此可见,绵羊羊膜上皮细胞不仅可以在不同种动物间进行移植,而且对骨缺损有良好的修复能力。     

多孔β-TCP用于构建长骨组织的实验研究

探索新型的多孔β-磷酸三钙(β-TCP)作为组织工程骨支架材料的应用效果。分别应用单纯β-TCP(对照组)和骨髓间质干细胞（bone marrow stem cells, BMSCs）、β-TCP复合物(实验组)修复狗尺骨2cm的骨缺损,术后通过X光片、核素扫描、大体观察和组织学观察判断长骨骨缺损的修复效果。X片观察：3月时,实验组尺骨缺损由内植物较好的桥接,内植物边缘模糊,管腔及内植物与缺损断端之间有新生骨形成;对照组尺骨缺损处的内植物明显变形,出现密度不均的裂解颗粒,其与缺损断端连接处有新生骨形成。6月时,实验组尺骨缺损被伴有骨髓腔的新生骨连接,有皮质骨形成;对照组尺骨缺损被高密度影连接,没有骨髓腔和明显皮质骨形成,尺骨远端直径明显细于实验组。核素扫描的延迟相骨显像：1月和2月时两组之间有显著性差异,3月时两组之间无显著性差异。大体观察：3月时可见,对照组尺骨直径明显小于实验组,实验组的骨缺损处新生物的体积明显大于对照组;对照组的内植物周围有纤维组织紧密包裹,难于分离。6月时可见,实验组新生骨色泽红白相间,明显已被塑形;对照组新生骨体积、形状不完整。HE观察：3月时,实验组β-TCP的孔隙中,可见新生骨在表面贴附生长;对照组β-TCP的孔隙中有类骨质形成,充填着大量核深染的巨核细胞和毛细血管。6月时,两侧的β-TCP都完全消失,都有新生骨形成,但对照组新生骨量和骨结构明显差于实验组。复合骨髓基质干细胞的多孔β-TCP能够修复长骨骨缺损。     

低强度脉冲超声波辐照与泡沫TiC/Ti对犬节段性骨缺修复的促进作用

目的探讨低强度脉冲超声波辐照对节段性骨缺损修复效果的影响。方法将直径12 mm长20mm泡沫TiC/Ti植入6只Beagle犬的左侧胫骨节段性骨缺损区。随机分为超声组和对照组,超声组采用低强度脉冲超声波辐照（频率1.5 MHz、强度30 mW/cm2、脉冲宽度200μs、脉冲周期1 kHz、20 min/次、1次/d）,对照组为不开功率源的假辐照,术后4、8周后分别行X线检查及骨密度测定,观察及分析材料周围骨愈合情况。结果 6只beagle犬均进入结果分析。术后4周超声组骨早期成熟度优于对照组,表现在材料周围骨痂影密度增高,骨痂影由两端向中央生长;对照组仅见骨痂区密度低,还可见部分骨痂缺如。术后8周超声组新生骨痂面积优于对照组,骨干结构相对稳定;对照组骨缺损区未闭合,在骨干两侧看到少量骨痂,愈合较差。骨密度测定结果显示,4周时超声组高于对照组,两组间存在统计学差异;8周时超声组略高于对照组,但两组间没有统计学差异。结论通过联合应用低强度脉冲超声波辐照与人工骨材料修复可提高新骨形成速度及骨组织密度,缩短节段性骨缺损的骨愈合时间。     

人工骨表面覆盖口腔修复膜对颌骨囊性缺损人工骨植入术患者植入腔感染的预防作用

目的:探讨人工骨表面覆盖口腔修复膜对颌骨囊性缺损人工骨植入术患者植入腔感染的预防作用。方法:将我院2012年4月～2016年2月收治的78例颌骨囊性缺损患者按治疗时间分为对照组38例与观察组40例,均行开窗人工骨植入术,其中对照组采取常规抗感染,观察组采取人工骨表面覆盖口腔修复膜。比较两组的囊腔体积、面积缩减率、人工骨植入量、骨厚度及植入腔感染率。结果:两组的囊腔体积、面积缩减率及人工骨植入量比较差异无统计学意义(P0.05)。但观察组的骨厚度明显大于对照组(P0.05),植入腔感染率明显低于对照组(P0.05)。结论:在开窗人工骨植入术的基础上使用口腔修复膜不仅能引导骨组织再生,而且能够显著降低植入腔的感染率。     

Scanning electron microscopic and light microscopic observations on morphological changes of freeze-dried bone implantation in rats: comparison with fresh autogenous bone transplantation.

Bone remodelling after the implantation of freeze-dried autogenous bone in rat parietal bone was compared with fresh autogenous bone transplantation, using a scanning electron and light microscope revealed the time intervals after transplantation/implantation. The light microscope revealed the time delay of the bone remodelling in the implantation, compared with the transplantations. The scanning electron microscope showed that the differences between the two groups were in the states of bone union and bone resorption. In the fresh bone group, the newly-formed bone filled the spaces between host and the transplanted bones at 2 to 3 weeks after the transplantation: the newly-formed bone fused and melted into the transplanted bone. New bone formation was more dominant on the bone surface in the dura mater side than in the skin side. The union was almost completed at 5 weeks. In freeze-dried bone implantation, the bone union in the contact space was very poor and the implanted bone was mainly covered by the new bone, which developed from the host bone surface in the dura mater side at 2 to 3 weeks after the implantation. What is noteworthy is that bone resorbed areas showing numerous Howship's lacunae were mainly observed on the host bone surface in the vicinity of newly-formed bone. However in freeze-dried bone implantation, the bone resorption was greater on the host and implanted bone surface than that of fresh bone transplantation: the resorption of host bone was considerably larger at certain periods after freeze-dried bone implantation. The present results show that the healing process of freeze-dried bone implantation, even though autogenous bone was used, differed from that of fresh autogenous bone transplantation, and the differences are concerned not only with time sequences but also with qualitative changes. This suggests that the host would have some different responses to the freeze-dried autogenous bone from fresh materials.     

重组人骨形态发生蛋白-7与脱钙骨基质复合物双重骨诱导作用的生物学评价

将不同剂量的重组人骨形态发生蛋白-7(rhBMP-7)与脱钙骨基质(DBM)分别复合后,植入小鼠股部内侧肌间隙,三周后取材,通过组织学检查、碱性磷酸酶(ALP)及钙含量的测定比较各组的骨诱导活性。结果显示,三组复合物均有骨组织生成,中、高剂量组可见骨小梁、板层骨和原始骨髓腔,血管和骨髓丰富;低剂量组的成骨量明显少于中、高剂量组,且新骨的成熟度低于其他两组,DBM少部分吸收;单独植入rhBMP-7组有编织骨形成;而DBM组可见成骨细胞的聚集。rhBMP-7/DBM复合组在ALP和Ca含量水平上与同等剂量的两对照组相比均有显著性差异(P<0.01),而rhBMP-7三种剂量之间均有显著性差异(P<0.01)。这充分说明DBM作为rhBMP-7的合适载体,具有缓释作用,且二者复合可起到双重骨诱导活性;而且rhBMP-7的骨诱导活性具有一定的剂量依赖性。     

Combination of bone tissue engineering and BMP-2 gene transfection promotes bone healing in osteoporotic rats

OBJECTIVE: The aim of this study was to develop a feasible approach to promote bone healing in osteoporotic rats using autogenous bone tissue-engineering and gene transfection of human bone morphogenetic protein 2 (hBMP-2). METHODS: Bone marrow stromal cells (BMSCs) from the left tibia of osteoporotic rats were transfected with the hBMP-2 gene in vitro which was confirmed by immunohistochemistry, in situ hybridization and Western blotting. Autogenous transfected or untransfected BMSCs were seeded on macroporous coral hydroxyapatite (CHA) scaffolds. Each cell-scaffold construct was implanted into a defect site which was created in the ramus of the mandible of osteoporotic rats. Four or eight weeks after implantation in situ hybridization was performed in BMSCs transfected with hBMP-2, X-ray examinations, histological and histomorphological analyses were used to evaluate the effect of tissue-engineered bone on osseous defect repair. RESULTS: Newly formed bone was observed at the margin of the defect 4 weeks after implantation with BMSCs transfected with BMP-2. Mature bone was observed 8 weeks after treatment. In the control group there was considerably less new bone and some adipose tissue was observed at the defect margins 8 weeks after implantation. CONCLUSIONS: Autogenous cells transfected with hBMP-2 promote bone formation in osteoporotic rats. BMSC-mediated BMP-2 gene therapy used in conjunction with bone tissue engineering may be used to successfully treat bone defects in osteoporotic rats. This method provides a powerful tool for bone regeneration and other tissue engineering.     

Application of autologous periosteal cells for the regeneration of class III furcation defects in Beagle dogs

The aim of this study was to evaluate the healing of class III furcation defects following transplantation of autogenous periosteal cells combined with β-tricalcium phosphate (β-TCP). Periosteal cells obtained from Beagle dogs’ periosteum explant cultures, were inoculated onto the surface of β-TCP. Class III furcation defects were created in the mandibular premolars. Three experimental groups were used to test the defects’ healing: group A, β-TCP seeded with periosteal cells were transplanted into the defects; group B, β-TCP alone was used for defect filling; and group C, the defect was without filling materials. Twelve weeks post surgery, the tissue samples were collected for histology, immunohistology and X-ray examination. It was found that both the length of newly formed periodontal ligament and the area of newly formed alveolar bone in group A, were significantly increased compared with both group B and C. Furthermore, both the proportion of newly formed periodontal ligament and newly formed alveolar bone in group A were much higher than those of group B and C. The quantity of cementum and its percentage in the defects (group A) were also significantly higher than those of group C. These results indicate that autogenous periosteal cells combined with β-TCP application can improve periodontal tissue regeneration in class III furcation defects.     

交联I型胶原复合生物玻璃在兔股骨远端缺损中的成骨作用

摘要 目的：评价交联度不同的I型胶原复合生物玻璃后作为人工骨移植物在兔股骨髁部骨缺损中的修复作用,以研究一种成骨性能优秀,降解速度令人满意,且具有可塑性,便于术中使用的新型人工骨移植材料。方法：本研究设置实验组及对照组,实验组为交联度70%的高交联I型胶原复合生物玻璃以及交联度为45%的低交联I型胶原复合生物玻璃。对照组为普通未交联I型胶原复合生物玻璃。于9只新西兰大白兔双下肢股骨髁部制备动物骨缺损模型,将随机分组后的三种骨移植物分别植入股骨髁部骨缺损模型中。术后6周取材行组织学分析研究,比较3种骨移植物在骨缺损中的新骨生成率。结果：组织学分析结果显示,高交联组的新骨生成率为5.23 0.87%,其成骨性能显著低于低交联组13.23 1.13%以及未交联组的12.63 0.92%（P<0.05）。而低交联组的新骨生成率与未交联组之间无统计学差异（P>0.05）。结论：交联度为45%的低交联I型胶原复合生物玻璃具有更好的成骨能力,作为骨移植材料在临床应用中具有更广阔的发展前景。     

国产多孔钽材料修复兔胫骨缺损的实验研究

摘要 目的：研究国产多孔钽材料能否在兔胫骨缺损模型中顺利实现骨长入,用于修复胫骨缺损。方法：在36只新西兰大白兔双侧胫骨骨干处建立骨缺损模型,每只动物左右侧缺损随机分组,分别进入实验组(植入多孔坦材料)和对照组（不植入多孔坦材料）。植入后4周、8周和12周取材,通过X线检测以及硬组织切片苏木精伊红染色,检测多孔钽材料与骨界面的骨整合情况。采用推出实验检测多孔钽材料与骨界面的结合强度。结果：将术后不同时间点取得的胫骨标本作X射线拍片分析,4周时,骨缺损端与材料结合部位有骨质生成,在8周时材料表面有骨形成现象,逐渐完全覆盖材料表面,在12周时骨量继续增加,形成覆盖材料并桥接骨缺损断端的骨痂。样本行硬组织切片并行HE染色后检测,植入4周后实验组材料两端被新生骨所覆盖,材料深部的孔隙中也可见少量骨组织长入;植入8周后发现实验组材料与骨组织生长良好,多孔钽材料表面和两端材料孔隙内均有骨组织长入,材料孔隙与组织紧密连接,有骨小梁长入;植入12周时两端骨组织长入深度没有明显变化,但材料表面骨组织继续长入,并完全嵌入圆柱体材料内。材料植入后4周与8周比较差异无统计学意义（P＞0.05）,材料植入后8周与12周比较差异有统计学意义（P<0.05）。将植入4周、8周和12周后含材料样本置于动态疲劳试验机上进行推出实验,随时间延长所需推出力明显增加,植入后4周和8周相比,虽然后者所需推力较大,但两者比较差异无统计学意义（P＞0.05）,而8周和12周比较则差异有统计学意义（P<0.05）。结论：国产多孔坦材料能在胫骨缺损中实现与骨整合,能用于皮质骨缺损修复。