DBM/rhBMP-2/CPC复合材料修复大段长骨缺损的实验研究

论文摘要

目的骨缺损修复是当前骨科临床上常见的难题,长期以来,人们寻求一种良好的人工替代材料用来修复骨缺损,但结果不理想。本实验制备脱钙骨基质颗粒（DBM）/磷酸钙骨水泥（CPC）/重组人骨形成蛋白-2（rhBMP-2）的复合材料,探讨其力学性能、结构特征和生物相容性,找出该复合材料的最佳配方。进一步观察复合材料植入骨缺损内的超微结构、X线及组织学特征,评价该材料修复大段长骨缺损的能力和降解性能,为临床应用和批量化生产提供依据。方法:（1）预制兔DBM,用吸附法将rhBMP-2与DBM复合后,按DBM :复合材料的质量比为分别是0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7的配方与CPC复合,制备的复合材料含rhBMP-2的量约1.2×106 mg/ m3。（2）将DBM质量比为分别是0.1,0.2,0.3,0.4复合材料行体外抗压强度测定和扫描电镜（SEM）观察,探讨其力学性能、结构特征,找出该复合材料的最佳配方。（3）通过毒性实验、凝血实验、溶血实验、热原实验和肌肉植入实验评价材料的生物相容性。（4）将DBM质量比为0.2的柱状复合材料植入兔股骨髁部0.5cm缺损,术后6、12、24周处死取材进行组织学和扫描电镜观察,评价其成骨性能。（5）将质量比为0.2和0.3的柱状复合材料植入兔1.5cm长桡骨缺损和股骨髁部缺损,术后6、12、24、36周观察X线征象、组织学形态及超微结构,评价其修复大段长骨缺损的能力和降解性能。结果:（1）DBM的质量比在0.2～0.4的范围内,复合材料中存在较多100μm以上的不规则裂隙。DBM的质量比≤0.1时,材料内部的大部分间隙<100μm。DBM的质量比≥0.5时,DBM和CPC丧失结合及塑型能力。随DBM质量比的增加,材料抗压极限强度递减,质量比为0.1,0.2,0.3,0.4的抗压极限强度分别为（8.12±0.79）MPa,（5.46±1.13）MPa,（5.13±1.18）MPa,（1.49±0.61）MPa。各组数据经方差分析,有统计学差异（P<0.05）,其中质量比为0.2,0.3两组比较无统计学差异（P>0.05）,而（1.49±0.61）MPa小于人体松质骨的平均抗压强度。（2）复合材料具有良好的生物相容性。（3）组织学和扫描电镜观察见:复合材料植入股骨髁部缺损后第6周复合材料-骨界面模糊,宿骨发出纤维连续通过界面,编织骨样结构开始向材料内部长入。第12周血管和成骨细胞在复合材料内部形成。第24周骨缺损已修复,形成骨性连接,材料大部分被新骨替代。（4）将复合材料植入兔1.5cm长桡骨缺损,X线示:第6周复合材料-骨界面模糊,周围有骨痂再生。第12周骨痂生长丰富,材料-骨界面消失,材料被降解失去原有外形。第24周材料被降解更明显,髓腔开始再通。第36周材料被新骨替代,髓腔再通。组织学检查也支持此结果。复合材料植入兔股骨髁部缺损,X线示:第6周～24周,材料逐渐被降解,密度逐渐降低。扫描电镜观察结果也得出同样的结论。结论:随着DBM质量比的增加,孔隙越丰富而材料力学强度逐渐降低。DBM质量比为0.2～0.3的复合材料可用于修复低承重部位松质骨的骨缺损。复合材料具有良好的生物相容性,植入骨缺损内可以促进细胞、血管、新骨的长入、易降解和被自体骨替代,能够用于修复大段骨缺损。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 文献回顾
• 一、骨缺损修复的历史及现状
• 二、脱钙骨基质的研究进展
• 三、生物活性因子的研究进展
• 四、磷酸钙骨水泥的研究进展
• 五、组织工程骨修复材料的研究进展
• 正文
• 实验一 异体脱钙骨基质/rhBMP-2/CPC 复合材料的制备
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 实验二 不同配方DBM/rhBMP-2/CPC 复合材料的物理结构特征和抗压强度 测定
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 实验三 自制DBM 和DBM/rhBMP-2/CPC 复合材料生物相容性实验
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 实验四 优化配方的DBM/rhBMP-2/CPC 复合材料植入兔股骨髁上缺损动物模型的成骨性能评价
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 实验五 优化配方的DBM/RHBMP-2/CPC复合材料对兔大段长骨缺损修复能力的长期观察及其降解性能的评价
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 小结
• 参考文献
• 实验结果图示
• 个人简历和研究成果
• 致谢