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骨折及骨不连的治疗是骨科临床的重要问题。骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic protein BMP)是一类具有高效成骨活性的蛋白质,在临床治疗骨缺损中具有良好的应用前景。单独将BMP植入体内极易扩散吸收而不能在局部最大限度地发挥其诱导成骨的活性,同时由于缺少载体的支架作用BMP也不易放置。因此寻找BMP的载体材料便成为当前骨科领域研究的重要课题。目前大部分的研究集中于固体(支架性)载体材料。固体载体需行手术才能应用,因此不适用于治疗单纯的或只需非手术治疗的骨折和骨缺损。纤维蛋白胶(Fibrin sealant,FS),是由数种血浆蛋白成分组成的一种可降解的复合制剂,不仅具有良好的粘结作用和可注射性,而且生物相容性好,在体内成形快,易于被人体吸收,并可促进组织再生,已广泛用于许多外科领域。本研究是根据组织工程学原理,首次将FS作为BMP和碱性成纤维细胞生长因子(basic-fibroblast growth factor bFGF)的可注射性载体,研制成可在体内快速成型的,具有高效骨诱导活性的FS/BMP/bFGF注射型骨修复材料。为探讨其临床应用的可能性,对这一复合材料进行了系列研究,包括生物学相容性、成骨活性和动物节段性骨缺损的修复等实验,以期为临床骨缺损的修复寻找到一种新型的、理想的注射型骨修复材料。 一、FS/BMP/FGF注射型骨修复材料对兔骨髓基质细胞增殖和分化的影响第四军医大学博士学位论文 目的:观察FS旧Mp压GF注射型骨修复材料的生物相容性及其对体外培养的兔骨髓基质细胞伽~stIDmal cells MSCs)增殖和分化的影响,为进一步的动物实验提供实验依据。方法:实验分组为:实验组(FS+bFGF+由BMP一2)、对照组1(FS)、对照组2(FS+bFGF)、对照组3(FS+山BMP一2)及空白对照组。采用细胞培养、组织化学及电镜等方法对各组兔MSCs的增殖率、贴壁率、ALP活性、I型胶原表达、超微结构及细胞在材料中的生长情况进行研究。结果:(l)各组材料对细胞促增殖作用由强到弱依次是:对照组2一实验组~对照组1~对照组3~空白对照组,差异有显著性(P<0.05):各组细胞的贴壁率总体上由高到低依次是:对照组2一实验组~对照组1~对照组3~空白对照组,差异有显著性(尸叱0.05)。(2)各组间细胞的A工P活性由强到弱依次是:实验组~对照组3一对照组1一对照组2一空白对照组,差异有显著性(P<O.05);各组间细胞的I型胶原表达水平由高到低依次是:实验组~对照组3~对照组1~对照组2~空白对照组,差异有显著性(P<O.05)。(3)扫描电镜观察发现,材料表面粗糙,有微孔存在,各组细胞与材料融合生长。透射电镜观察发现:实验组的绝大部分细胞呈成骨细胞表型,细胞增殖状态旺盛,分化好,胞浆内有丰富的粗面内质网和线粒体,并明显扩张,内有蛋白样物质,细胞外基质丰富,细胞周围可见大量的胶原纤维。而各对照组细胞或是细胞增殖活性高,但向成骨细胞表型分化差,或是向成骨细胞表型分化好,但细胞增殖活性较差,细胞外基质及胶原纤维少。结论:以FS载体的注射型骨修复材料具有良好的生物相容性,既可显著促进MSCs增殖也可显著提高MSCs向成骨细胞方向的分化水平。二、FS瓜MplFGF注射型骨修复材料诱导小鼠异位成骨的实验研究 目的:了解FS旧MP下GF注射型骨修复材料异位诱导成骨的作用,为进一步进行骨缺损修复实验提供理论依据。方法:实验分组为:实验组b(FS+bFGF+bBMP)、对照组bl(FS+bBMP)、对照组bZ(bBMP)、实验组r(FS+bFGF+rhBMP一2)、对照组rl(FS+rhBMP一2)、对照组r2(由BMP一2)、对照组FS及空白对照组。将各组材料注射或植入小鼠肌袋内,采用用放射学、形态学、第四军医大学博士学位论文碱性磷酸酶(ALP)检测等方法对其成骨效应进行研究。结果:在以bBMP为成骨因子的实验区中,实验组b具有高效的骨诱导活性,其成骨量显著高于对照组bl、对照组bZ、对照组FS及空白对照组(P<0.01);在以由BMP一2为成骨因子的实验区中,实验组r同样具有高效的骨诱导活性,其成骨量也显著高于对照组rl、对照组r2、对照组FS及空白对照组(P<0.01)。结论:FS旧MP下GF注射型骨修复材料具有高效的骨诱导活性,该材料可进一步应用于动物骨缺损的修复实验中。三、FS忍Mp瓜GF注射型骨修复材料对兔挠骨骨缺损修复的实验研究 目的:了解FS旧Mp压GF注射型骨修复材料修复兔挠骨节段性缺损的作用,为其临床的应用提供实验依据。方法:实验分组为:实验组b(FS+bFGF+bBMP)、对照组bl(FS+bBMP)、实验组r(FS+bFGF+rhBMP一2)、对照组rl(FS+山BMP)、对照组FS。于70只新西兰白兔右侧挠骨干处造成1.scm缺损,然后严密缝合皮下组织及皮肤,将各组材料经皮肤注射到骨缺损处,术后不同时间进行放射学、组织学和骨密度等方法检查,对其成骨效应进行研究。结果:在以bBMP为成骨因子的实验区中,实验组b(FS+bFGF+bBMP)骨缺损区在成骨活跃程度、骨密度和髓腔结构再生等方面均显著优于对照组bl (FS十bBMP),使骨缺损得到了较为彻底的修复(P<0.01);同样,在以rhBMP一2为成骨因子的实验区中,实验组r(FS+bFGF+dlBMP一2)骨缺损区在成骨活跃程度、骨密度和髓腔结构再生等方面均显著优于对照组r