体内生物反应器与体内骨组织工程

近年来,骨组织工程研究在种子细胞、支架材料和构建技术3个主要方面均取得了巨大进展,但复合体外培养细胞的骨组织工程产品临床应用仍面临挑战。体内骨组织工程是以受体自身机体作为生物反应器,单纯应用生物材料而不外加细胞或生长因子,在骨或非骨环境构建形成骨移植物修复自体骨缺损的技术。有关研究显示这是一种调动机体自我再生能力的组织工程新策略,具有切实可行的应用前景。

碱性磷酸酶mRNA在体内组织工程骨中的表达

目的检测碱性磷酸酶(akp)mRNA在磷酸钙陶瓷(CPC)构建的体内组织工程骨中的表达,并将其与自然再生骨进行比较。方法将28粒CPC分别植入7只犬的竖直肌内,并拔除犬的1颗磨牙使之形成自然再生骨模型。术后3/7、1、2、4、8、12和24周,取出犬体内组织工程骨和自然再生骨,再以实时定量PCR检测其akp mRNA的表达。结果在试验周期内,akp mRNA在体内组织工程骨中表达达到峰值的时间较自然再生骨晚,且表达量少,但akp mRNA在这两种骨中均呈先上升后下降的现象。结论体内组织工程骨的钙化较自然再生骨晚,且量少,但骨形成过程中基因的表达趋势与自然再生骨相似。

骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在脂肪组织中构建体内组织工程骨

背景:作为体内组织工程骨的构建场所,非骨组织的选择至关重要。早期研究大多选用肌肉作为异位骨移植物的构建区域,但其位置较深,可利用面积小、手术操作复杂,不利于临床推广。目的:采用体内骨组织工程的方法,探索骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在不同非骨组织中构建骨移植物的可行性。方法:选取家犬的背部肌肉组织和脂肪组织为构建区,分别植入骨诱导性磷酸钙陶瓷支架以构建体内组织工程骨移植物。于移植后4,8,12,16周取样进行单光子计算机断层扫描及组织学检测,观察其构建过程,比较各个观测时间内,不同构建区的骨移植物中新骨组织的形成情况,评价不同非骨构建区域对体内骨组织骨移植物形成的影响。结果与结论:骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在肌肉组织和脂肪两处非骨组织中均可形成体内组织工程骨移植物,在构建初期,肌肉组中新骨形成的时间比脂肪组早,骨量也较多,但随着构建时间的延长,两组的新生骨量差异逐渐减小。提示,应用体内骨组织工程的方法在肌肉和脂肪组织均可构建出具有生命活性的自体骨移植物。与肌肉组织比较,脂肪组织面积宽广,位置浅表,因此在脂肪组织中构建体内组织工程骨移植物更有临床应用前景。

体内组织工程骨的BMP4 mRNA表达

比较磷酸钙陶瓷构建的体内组织工程骨和自然再生骨的BMP4 mRNA表达。制备Φ5mm×8mm的骨诱导性磷酸钙陶瓷20粒并分别植入5只狗的竖直肌内,同时,拔除狗的一颗磨牙形成自然再生骨模型。术后1、2、4、12及24周,取出体内组织工程骨及自然再生骨。提取总RNA,经逆转录成cDNA后,用实时相对定量PCR的方法检测BMP4 mRNA的表达。结果表明:在本实验周期,BMP4 mRNA在磷酸钙陶瓷构建的体内组织工程骨中的表达量高于在自然再生骨中的表达量,但BMP4 mRNA在体内组织工程骨和自然再生骨中有相同的基因表达时序性。作为类似自体骨的骨替代物,磷酸钙陶瓷构建的体内组织工程骨具有切实可行的应用前景。

骨诱导性磷酸钙陶瓷为支架的组织工程骨修复狗下颌骨箱状缺损

背景:应用不外加生长因子或细胞而具有骨诱导性的生物材料,在非骨部位构建骨移植物,即体内组织工程骨,其在修复箱状及节段性骨缺损方面,具有更可行的前景。目的:采用骨诱导性钙磷陶瓷材料构建体内组织工程化类骨移植物,探索其应用于修复实验动物下颌骨箱状骨缺损的可行性。方法:以骨诱导性磷酸钙陶瓷材料为支架植入狗肌肉内构建体内组织工程骨,同期在狗自体下颌骨左右两侧各拔除牙弓中段牙2颗,形成约20mm无牙区。8周后在无牙区形成箱状缺损,同期取出支架即刻移植入一侧自体下颌骨缺损区,对侧骨缺损区直接移植入未经体内构建的磷酸钙陶瓷作为对照。结果与结论:经肌肉内构建的体内组织工程骨移植物的力学性能较单纯磷酸钙陶瓷有明显提高。颌骨缺损区的核吸收强度明显强于对照区,其移植物内长入的骨组织较多,两者的成骨面积差异有非常显著性意义(P<0.01)。说明在修复颌骨大范围缺损中,体内组织工程骨移植物较单纯骨磷酸钙陶瓷替代材料表现出明显的力学和生物学优势,修复效果显著,有良好的应用前景。

肌肉和脂肪组织工程骨中Ⅰ型胶原的表达

[目的]对HA/β-TCP陶瓷在狗的肌肉和皮下脂肪组织中构建的体内组织工程骨的Ⅰ型胶原进行mRNA水平的定量分析,为优化选择体内组织工程骨的构建部位提供理论基础和实验依据。[方法]制备5mm×8mm的磷酸钙陶瓷30粒并分别植入5只狗的竖直肌和皮下脂肪中。术后4、8、12、16和24周,取出在肌肉和皮下脂肪中构建的体内组织工程骨。提取总RNA,经逆转录成cDNA后,实时相对定量PCR检测Ⅰ型胶原mRNA的表达。[结果]M组(肌肉内构建的体内组织工程骨)的Ⅰ型胶原mRNA在第12周时达到表达高峰(相对表达量为34.45),较F组(皮下脂肪内构建的体内组织工程骨)的(16周)早,但M组的Ⅰ型胶原mRNA最大表达量明显低于F组。两组中,Ⅰ型胶原mRNA的表达趋势相似。[结论]肌肉中体内组织工程骨的发生较早,但形成的骨量却不如脂肪中的多。临床上,可根据实际需要选择体内组织工程骨的构建部位。

无机诱导成骨材料的研究进展

临床上骨缺损十分常见,常需要进行骨移植来修复。在牙种植术中,由于多种原因造成牙槽嵴萎缩,骨量不足,限制了牙种植术的应用。对于骨量不足或拔牙后即刻种植的情况可以采取骨增量技术增加牙槽嵴的高度和丰满度,提高种植成功率。本文主要阐述近年来无机诱导成骨材料的研究进展,并对其将来的研究方向予以展望。

骨诱导无机材料BAM修复牙种植体周围骨缺损的实验研究

目的:评价骨诱导磷酸钙生物陶瓷(BAMOICPC)与可吸收胶原膜(BME-10X医用胶原膜)在牙种植体周围骨缺损中的修复能力。方法:在兔股骨上植入羟基磷灰石涂层BLB种植体,然后在其侧壁制造高4 mm、宽3 mm、深2 mm的骨缺损。对照组为单纯侧壁骨缺损,实验A组骨缺损区仅覆盖BME-10X膜,B组骨缺损区植入BAMOICPC,C组骨缺损区植入BAMOICPC并加盖BME-10X膜。于术后6个月取带种植体的骨段,通过HE染色和扫描电镜(SEM)分析。结果:对照组骨缺损区种植体表面见纤维包裹,实验A组骨缺损边界区少许骨质移行覆盖,实验B组下半部分缺损区新生骨覆盖。C组新生骨完全覆盖骨缺损区,且较B组硬度高,扫描电镜见与种植体结合更紧密。组织学观察B、C两实验组新生骨均可见比较成熟的哈弗氏管系统。结论:骨诱导磷酸钙生物陶瓷BAMOICPC是一种较理想的骨替代材料,联合运用胶原膜修复种植体周骨缺损效果佳。