骨形成蛋白-2基因修饰的β磷酸三钙/I型胶原材料修复大鼠颅骨缺损的实验研究

摘要

研究背景:
　　 外伤、骨组织炎症、肿瘤切除及先天畸形造成的骨缺损是一类常见而复杂的疾病，严重影响患者生存质量。目前临床仍以自体骨移植作为骨缺损修复的金标准，但因其来源有限，供体缺乏而临床应用受限。随着骨组织工程学的发展，众多学者试图寻找可以和自体骨的成骨性能相媲美的人工骨修复材料。其中，三维支架材料复合生长因子促进骨的再生具有广阔的前景。β磷酸三钙(Btricalciumphosphate，β-TCP)具有良好的生物相容性和骨传导性能，Ⅰ型胶原(typeⅠCo1lagen，Co1-Ⅰ)是骨组织的主要有机成份。β-TCP/Co1-Ⅰ复合物是很有潜力的支架修复材料。骨形成蛋白(Bone morphogenetic proteins，BMP)属于转化生长因子-β超家族成员之一，在骨的再生修复过程中发挥重要作用。其中，BMP-2具有最强的骨诱导能力。
　　 研究目的:
　　 本研究通过构建BMP-2基因修饰的β-TCP/Co1-Ⅰ复合材料，探讨其修复大鼠临界性颅骨缺损的效果，评价其作为骨缺损修复材料的体内生物学性能，为BMP-2基因修饰的β-TCP/Co1-Ⅰ复合材料成骨机制的深入研究提供实验参考。
　　 研究方法:
　　 制备纳米级多孔β-TCP/Co1-Ⅰ支架，并负载100μg BMP-2质粒DNA形成基因修饰的支架材料。将36只成年雄性SD大鼠随机分为BMP-2基因修饰的β-TCP/Co1-Ⅰ支架组(n=12)，β-TCP/Co1-Ⅰ支架组(n=12)，空白组(n=12)。在大鼠颅骨顶部分别建立两个直径5 mm的临界性骨缺损，植入各组材料后分层缝。6周、12周时取颅骨缺损样本，采用影像学观察，组织学观察，四环素荧光标记，免疫组织化学检测，骨组织形态测量分析，及生物力学测试综合评价该复合材料的骨修复能力。
　　 研究结果:
　　 1、影像学观察
　　 三维CT重建显示:6周时空白组骨缺损为圆形缺损，边缘清楚。单纯支架组骨缺损变小，边缘模糊，可见新骨形成。BMP-2基因修饰组骨缺损进一步变小，可见大量新骨形成。12周时空白组骨缺损仍为圆形缺损，边缘清楚。单纯支架组缺损区边缘迷糊，中心有可见新骨形成。BMP-2基因修饰组骨缺损区已完全愈合。
　　 BMP-2基因修饰组的新骨形成量随时间呈上升趋势，且明显高于相应时间的空白组和单纯支架组，差异具有统计学意义(P＜0.05)。
　　 2、组织学观察
　　 12周时，材料已完全降解。BMP-2基因修饰支架组6周时，骨缺损区成骨活跃形成编织骨;12周时，骨缺损已基本愈合，新生骨组织逐渐成熟呈板层状，与宿主骨形成骨性连接。而单纯支架组6周时，骨缺损中心区为少量岛状骨组织;12周时，新生骨组织连接呈片状，骨缺损未完全愈合。
　　 3、四环素荧光观察
　　 12周时，空白组骨缺损边缘有黄绿色类骨质条带，条带较窄且不连续。单纯支架组骨缺损区可见绿色骨小梁，新生骨前缘可见连续的黄绿色类骨质条带，条带较窄。BMP-2基因修饰组可见绿色骨小梁逐渐排列成板层状，新生骨前缘可见连续的黄绿色类骨质条带，较单纯支架的条带明亮且稍宽些。提示BMP-2基因修饰组新骨形成和骨改建活跃。
　　 4、免疫组织化学检测
　　 BMP-2和骨钙素(Osteocalcin，OC)免疫组化检测显示:6周和12周时，BMP-2基因修饰支架组中BMP-2，OC的阳性表达均强于单纯支架组和空白组，进一步印证了组织学的观察结果。
　　 5、骨组织形态测量分析
　　 骨组织形态计量分析显示BMP-2基因修饰支架组成骨质量和成骨效率明显高于单纯支架组和空白组(P＜0.05)。
　　 6、生物力学性能
　　 推出试验结果显示:12周时，BMP-2基因修饰支架材料（81.16±5.0 N）的负载力值明显大于单纯支架材料（58.79±1.0 N），与正常骨的负载力值(84.87±3.7 N)相当。
　　 研究结论:
　　 BMP-2基因修饰的β-TCP/Co1-Ⅰ复合材料具有良好的生物相容性，骨诱导和骨传导性佳，是很有潜力的新型骨缺损修复材料。

目录

声明

致谢

摘要

英文缩略词表

前言

1 材料与方法

1．1 材料

1．1．1 主要仪器

1．1．2 主要试剂

1．1．3 实验动物

1．1．4 常用试剂的配制

1．2 方法

1．2．1 BMP-2真核表达载体的构建

1．2．2 负载BMP-2DNA的β-TCP／胶原复合材料的制备

1．2．3 大鼠颅骨临界性缺损模型的建立

1．2．4 标本处理及观察

1．2．5 统计分析

2 结果

2．1 影像学观察

2．2 组织学观察

2．3 四环素荧光观察

2．4 免疫组织化学观察

2．4．1 BMP-2的表达

2．4．2 OC的表达

2．5 骨组织形态计量分析

2．6 生物力学测试

3 讨论

参考文献

综述 成骨材料磷酸三钙／胶原复合物的成骨作用

个人简历