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构建壳聚糖-磷酸钙/重组人骨形态发生蛋白2复合材料及在体内的异位成骨
背景:研究表明,重组人骨形态发生蛋白2/壳聚糖-磷酸钙支架复合体具有良好的细胞相容性,且材料内部的多孔结构和孔径也能满足于细胞长入和骨的再生,但要应用于临床还需证明能否体内成骨. 目的:构建壳聚糖一磷酸钙与重组人骨形态发生蛋白2的复合材料,并观察其植入兔肌袋模型后的异位成骨能力.设计、时间及地点:观察性实验,于2007-06108在暨南大学附属第一医院中心实验室、外科实验室及暨南大学理工学院材料科学与工程系实验室完成.材料:将固相的磷酸三钙粉末及液相的壳聚糖溶液在室温下混合,制备壳聚糖.磷酸钙支架.再将壳聚糖一磷酸钙支架放入重组人骨形态发生蛋白2溶液中浸泡.真空抽吸后冷冻干燥,制备壳聚糖-磷酸钙材料/重组人骨形态发生蛋白2复合材料.方法:测量改良后支架的孔隙率及抗压强度,扫描电镜观察其超微结构:20只新西兰大白兔局部麻醉后在左后肢大腿外侧切口,暴露大腿肌肉,分离形成肌袋.随机分为3组,空白对照组5只不植入材料,单纯壳聚糖.磷酸钙材料组5只、壳聚糖-磷酸钙/重组人骨形态发生蛋白2复合材料组10只分别植入壳聚糖-磷酸钙材料、壳聚糖-磷酸钙/重组人骨形态发生蛋白.2复合材料.主要观察指标:在植入后4周,通过大体观察、X射线摄片、组织学检测其体内异位成骨能力及生物反应性.结果:制备的复合重组入骨形态发生蛋白2后的壳聚糖-磷酸钙支架的孔隙率为87%,压缩弹性模量为20MPa.扫描电镜结果显示支架材料内部为多孔结构.孔径超过100 μm.空白对照组苏木精-伊红染色可见肌肉纤维间少量淋巴细胞浸润.单纯壳聚糖.磷酸钙材料组大体观察可见材料周围有薄层的结缔样组织包裹,材料与周围肌肉连接松散,苏木精-伊红染色可见材料植入区为圆形空腔.壳聚精-磷酸钙/重组人骨形态发生蛋白2复合材料组大体观察可见材料周围有薄层的结缔样组织包裹.材料中间可见空洞,有降解现象及少量淡红色纤维样结构长入,X射线示左大腿内材料高密度影无明显改变,苏木精-伊红染色可见少量血管样组织长入,Masson三色染色可见编制骨岛中有胶原纤维形成.结论:壳聚糖-磷酸钙,重组人骨形态发生蛋白2复合材料具有良好的孔隙率、抗压强度及超微三维结构.复合材料在兔体内具有异位成骨能力.
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BMSCs复合CS-CPC/BMP-2/bFGF支架材料的生物相容性研究
目的:研究CS-CPC/BMP-2/bFGF支架材料的生物相容性,为骨组织工程提供一种新型复合支架材料.方法:制备CS-CPC/BMP-2/bFGF支架材料.将大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)与CS-CPC/BMP-2/bFGF支架材料联合培养,体外成骨诱导培养2周,扫描电镜观察细胞黏附情况,MTT法分析细胞增殖情况以评价其组织相容性.结果:扫描电镜示细胞在新型支架上吸附、生长良好.MTT示BMSCs在材料上和单纯诱导的细胞增殖能力基本相同.结论:CS-CPC/BMP-2/bFGF支架材料是一种具有良好生物相容性的支架材料,有望在骨组织工程中得到广泛应用.
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壳聚糖-磷酸钙/rhBMP-2复合材料在兔腰椎椎间融合的应用
目的 研究壳聚糖(Chitosan,CS)-磷酸钙(calcium phosphate cement,CPC)材料复合重组人骨形态发生蛋白2(recombinant human bone morphogenetic protein-2,rhBMP-2)在兔腰椎椎间融合的作用.方法 制备壳聚糖-磷酸钙(CS-CPC)支架,再将CS-CPC支架放入rhBMP-2溶液中浸泡,真空抽吸后,冷冻干燥.测量改良后CS-CPC支架的孔隙率及抗压强度,扫描电镜观察其超微结构;将CS-CPC/rhBMP-2复合材料植入兔肌袋模型中,用组织学方法检测其体内异位成骨能力及生物相容性.行兔前路腰椎椎间融合术(anterior lumbar intervertebral fusion,ALIF),A组植入自体松质骨,B组植入不含rhBMP-2的材料,C组植入复合有rhBMP-2的材料,D组不植入任何材料.通过X线、CT、组织学及生物力学等手段检测其成骨效果.结果 制备的复合rhBMP-2后的CS-CPC支架的空隙率为87%,压缩弹性模量为20 MPa.扫描电镜结果显示支架材料内部为多孔结构,孔径超过100 μm.CS-CPC/rhBMP-2复合材料在兔体内可异位成骨.兔腰椎椎间融合后3个月,A,C组显示有椎体融合.两组间融合节段的生物力学强度大致相同.B,D组无融合迹象.结论 CS-CPC/rhBMP-2复合材料具有良好的孔隙率、抗压强度及超微三维结构.在兔腰椎椎间融合中表现出良好的融合效果.有望成为脊柱融合术骨融合材料的替代材料.
