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实验目的:制备CPC/BMP复合人工骨,通过动物实验研究其对股骨头缺血性坏死(ANFH)的修复作用及相关问题,探讨临床应用的可行性。 实验方法: 24只健康成年灰兔(雌性10只,雄性14只,体重2.5~3.0kg),随机分为2组,即单纯使用CPC组(简称CPC组)及CPC复合BMP组(简称CPC/BMP组),每组各12只,两组再按术后观察时间进一步分成3周和12周组。 称重CPC固相粉末9.0g置于研钵内,加入BMP60mg,充分研磨混合后,将该混合粉末置于4℃冰箱中备用。手术均取动物左髋关节,暴露髋关节囊及股骨颈后方,切开关节囊,以3.5mm钻头从股骨头颈交界处钻孔,钻入后向股骨头方向继续钻入,达到一定深度后以小刮匙刮除股骨头内50%松质骨,以浸足95%酒精之小纱布块塞入骨隧道内持续30分钟。将CPC固相粉末及CPC与BMP的混合粉末分别与CPC液相固化液按照粉液比为2.5:1的比例调成糊状,植入制造的股骨头坏死骨缺损处。指压2分钟,待材料成形后顺次缝合筋膜和皮肤。动物分笼饲养。 术后3周、12周分批处死动物(每组每次处死6只)。通过大体观察、X线摄片、组织学染色分析、透射电镜等手段观察新骨形成和材料降解情况,与单纯的CPC组作为对照研究,综合评价CPC/BMP复合材料对股骨头坏死骨缺损的修复能力。 实验结果: <WP=37> 1. 大体观察:术后两组动物均无毒性反应。髋关节活动度在CPC/BMP组各个时期均良好,股骨头外形如常,关节面光滑,未见塌陷及软骨不良等改变。CPC组12周时有一例关节脱位,股骨头外上方有部分缺损,材料外露,其余各时期股骨头未见明显异常。纵向剖开标本观察,CPC组术后3周材料与骨床界面较为清晰,未见明显成骨迹象,12周时可见有中等量新骨形成,材料体积较3周时变小。CPC/BMP组3周时在材料与宿主骨之间可见少量软骨组织,亦未见明显成骨。12周时有大量新骨形成,材料体积明显变小,骨隧道大部分被新生骨组织填充。 2. X线摄片观察:CPC组术后3周时材料清晰显影,CPC未见明显减少,与骨床间界限清晰;12周时材料密度降低,体积较前有所减小,但较同时期CPC/BMP组多,材料贴近骨床处有吸收现象,交界处显像模糊。CPC/BMP组3周时材料与骨床间界限模糊,出现低密度影;12周时新骨显影较清,材料密度减低,吸收降解现象明显,体积明显减小。CPC/BMP组各个时期股骨头外形良好。 3. 组织形态学观察:两组各个时期标本未见坏死骨、软骨及骨髓等组织,未见淋巴细胞浸润等炎症反应。CPC组3周时CPC未见明显减少,充满骨小梁间隙,CPC同骨床直接愈合,CPC表面有新骨形成,骨基质成分较多,可见散在幼稚骨细胞,骨床骨细胞清晰可见,但同其它部位(深部)相比较少。12周时CPC量减少,CPC与新生骨之间部分区域可见空隙存在,新生骨小梁增粗,交织成网状,可见幼稚骨细胞,板层骨较多。CPC/BMP组3周时CPC表面及内部可见较多新骨及幼稚骨细胞,CPC被分解成<WP=38>多个区域(岛状分布),有板层骨形成。12周时可见散在CPC,新生骨长入材料并与之相互分割包裹,骨小梁增粗,板层骨较多,但幼稚骨细胞并未见较同期CPC组为多。 4. 透射电镜观察:CPC组3周时可见成骨细胞侵入CPC内部,但数量较少,可见成骨细胞伸出细胞突起,其胞浆内粗面内质网未见明显增多。CPC组12周时CPC颗粒的稠密度减低,其内部也可见散在的成骨细胞,其细胞核圆形,染色质有轻度超边,粗面内质网扩张,线粒体有空化及嵴断裂现象。未见成骨细胞与血管内皮细胞的毗邻和依附。CPC/BMP组3周时可见 前成骨细胞、成骨细胞侵入CPC内部,成骨细胞胞核较大,偏于一侧,细胞浆内粗面内质网及线粒体增多扩张。CPC/BMP组12周时可见大量成骨细胞散在于CPC颗粒之间。成骨细胞紧帖附于CPC颗粒并包绕之,细胞内粗面内质网增多扩张,线粒体增多肿胀。同时CPC颗粒稠密度明显减低,较多毛细血管侵入材料内部,血管周围可见成骨细胞。 结论: 1、CPC是BMP的理想载体,CPC复合BMP后对BMP的生物活性无不良影响,并具有缓释BMP的作用,从而延长了BMP发挥生物学效应的作用时间。 2、CPC/BMP复合材料具有较强的传导成骨和诱导成骨活性,对股骨头缺血性坏死具有修复作用。其修复能力CPC/BMP组明显优与单纯CPC组。 <WP=39> 3、CPC具有良好的生物相容性,植入机体后无不良反应。CPC具有良好的生物降解活性,其降解速度CPC/BMP组明显快于单纯CPC组。