体内灌注诱导成骨微环境系统修复大段骨缺损
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体内灌注诱导成骨微环境系统修复大段骨缺损戴江华罗军朱美兰
本研究旨在建立可调控的体内灌注诱导成骨微环境系统(ROIMS),并对其修复大段骨缺损的可行性进行探讨。
一、材料与方法
1.骨髓基质干细胞.珊瑚(BMSC-NC)复合物:参照文献[1],将BMSC制成含10×106个/IIll细胞的DMEM悬液滴入长25innl,外径12111111,内径2mm贯通的圆桶状NC,完全浸润成BMSC—NC复合物,5d后回植。
2.羊胫骨干骨缺损模型的建立:按本实验室方法¨],于胫骨外侧8孔重建钢板内固定,建立25ranl长的山羊左下肢胫骨中段大段骨与骨膜缺损模型。
3.单纯材料组(对照组)建立骨缺损模型,分别将NC直接嵌入8只山羊骨缺损处。
4.ROIMS系统的建立…(实验组):BNSC-NC复合物嵌入8只山羊骨缺损处,建立ROIMS系统:由体内和体外的泵联合组成,体内泵为皮下植入式给药装置(KL-lI型,陕西省科联新技术开发中心);体外泵为便携式微量注射泵(AJ5805型,上海安洁电子设备有限公司)。体内泵由注射座和硅橡胶导管二部分组成,导管的末端有多个侧孔,插入复合物中央。另一头为埋植在左侧臀部皮下的注射座,由于体外的微量泵的推注速度可以调控,注射针刺人注射座后即可持续微量稳定地输入含有rhBMP-2和rhbFGF(美国peprotech公司提供)双因子的DMEM培养液。
5.ROIMS系统灌注量与给药方式:总的灌注量=NC中完全浸润的液体量+管道系统中滞留的液体量=2.69ml,
基金项目:江西省教育厅科学技术研究重点项目(赣教技字[2006167号)
作者单位:330006南昌大学第二附属医院康复医学科
因此,每天每次5llll的DMEM灌注能使
复合物达到充分灌注的效果;DMEM中
含有现配的rhBMP-2(25彬L)和rhbF-
GF(2IXg/L)双因子,持续20h给完。
6.观察与检测内容:(1)体内外灌注
情况。(2)影像学观察:分别于术后1d、
2周、8周摄x线片观察骨愈合与NC吸
收情况。并测定各时间点植入物x线
OD指数。(3)组织学检查:两组动物均
取植入物组织脱钙后行石蜡切片、苏木
素-伊红(HE)染色,组织学形态观察。
7.统计学方法:结果采用均数±标
准差(i±s)表示,应用配对t检验。
二、结果
1.一般情况:观察实验动物手术切
口周围组织均元红肿、渗出等表现。
2.体内外灌注情况:(1)体外灌注情
况:经体外灌注含或不含生长因子的
DMEM,能均匀渗透整个复合物支架,当
灌注量超过2.6ml整个支架被完全浸润,
逐渐溢出。(2)体内灌注情况:体内每天
灌注5“液体后,未观察到复合物周围
因液体潴留而出现的肿胀、渗出等现象,
伤口愈合良好。
3.影像学观察:术后8周,x线观察
显示实验组8只羊复合物周围形成骨
痂,并与胫骨缺损部分融合;对照组所有
羊都观察到支架材料部分降解、吸收(图
4)。术后2周、8周时,两组问植人物X
线吸光度指数差异有统计学意义(P<
O.05、尸<0.01)。
4.组织学检查:术后8周,实验组复
合物经HE染色均观察到大量骨组织形
成;对照组仅见纤维组织长入。
三、讨论
四肢长骨的大段骨缺损,不但需要
的植骨量大,还对术后的力学性能有很
高的要求,目前尚无理想的治疗手段。
有效的构建方法是使组织在体内营养环
境及生物力学条件影响下形成幢】。本研
・1527・
・简报-
究表明组织工程自体应力刺激骨(TEB)
在体内灌注营养环境下,取得良好效果。
其理论意义在于:(1)ROIMS系统在骨
缺损部位创建一个不需要血管化即能实
现的“三维动态成骨微环境”,将多种生
物信号、营养物携带到局部微环境,保障
大段TEB中心的早期营养,并通过复合
物周围组织吸收局部新陈代谢产生的废
物,维持局部为一个动态的诱导成骨微
环境。突破了大块TEB植入体内后。必
须依赖血供重建才能实现营养供给和代
谢微环境的常规思路;(2)ROIMS系统
通过可调控的灌注来实现生长因子持续
微量稳定的缓释效果,发挥多因子的协
同有序的高效诱导成骨作用,同时避免
单独应用需要较大剂量可能带来的副作
用;(3)ROIMS系统通过bFGF生长因子
的缓释作用诱导周围组织血管长入而实
现大段TEB的血管化,无须采用带血管
蒂的筋膜包裹、血管束植入等预血管化
措施。使以往血管化和组织构建相互脱
节的“二站式”模式转变为两者同步进行
的“一站式”修复新模式,避免了各种预
血管化措施对预构区组织造成损伤,带
来各种并发症。还能避免转瓣和吻合时
对人工骨新生血管带来损伤,影响组织
再生;(4)符合临床应用的实际需要。每
次进针给药前仅需简单的皮肤消毒,操
作方便,能最大限度地保证无菌操作,且
利用自体应力刺激,保证了成骨的速度
和质量。总之,ROIMS系统操作简单、安
全高效,具有修复大段骨缺损的可行性
和潜在的临床应用价值。
参考文献
[1]祝联,周广东,陈付国,等.骨髓基质干
细胞与珊瑚复合物体内凹植时问的研
究.中华实验外科杂志。2004,21:10.11.
[2]杨志明.我国组织工程实验研究的发展
方向.中华实验外科杂志,2004,21:8-9.
(收稿日期:2008-04-29)
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