三種誘導(dǎo)骨再生膜的構(gòu)建及其誘導(dǎo)成骨能力的比較.doc

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1、三種誘導(dǎo)骨再生膜的構(gòu)建及其誘導(dǎo)成骨能力的比較作者:姜文學(xué),曹現(xiàn)林,徐東明,胡茂忠,尤佳,孫洪范' 摘要:目的制備PLGA-bBMP,PLGA-bBMP-IGF-Ⅱ,PLGA-bBMP-IGF-Ⅱ-bFGF三種誘導(dǎo)骨再生膜并比較其修復(fù)兔橈骨骨缺損的效果,探討其作用機(jī)制。方法將IGF-Ⅱ,bFGF和bBMP,分別與PLGA復(fù)合成具有生物活性的三種誘導(dǎo)骨再生膜,用其修復(fù)兔橈骨骨缺損,以單純PLGA膜作為對照組,分別在2、4、8周進(jìn)行大體、組織形態(tài)學(xué)、四環(huán)素示蹤和組織形態(tài)計(jì)量學(xué)觀察骨缺損的修復(fù)情況,并作統(tǒng)計(jì)

2、學(xué)分析;免疫組織化學(xué)檢測三種生長因子存在時(shí)間。結(jié)果提取的小牛骨bBMP能誘導(dǎo)成骨,三種誘導(dǎo)骨再生膜均能在體內(nèi)誘導(dǎo)新骨的形成,明顯優(yōu)于PLGA(對照組),其誘導(dǎo)效果呈現(xiàn)PLGA/bBMP(B組)  1材料與方法  1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物昆明小鼠10只(北京動(dòng)物所),鼠齡1.5個(gè)月,體重25~28g。日本大耳白兔27只(天津?qū)嶒?yàn)動(dòng)物中心),兔齡5個(gè)月,體重2.0~3.0kg?! ?.2bBMP提取及肌袋誘導(dǎo)成骨試驗(yàn)參照Urist方法[5]提取新鮮小牛長骨的bBMP,將提取bBMP凍干粉埋植于12只小鼠左下肢肌肉

3、內(nèi),5mg/只;右下肢為對照側(cè),模擬手術(shù)注射生理鹽水。于植入術(shù)后1、2、3周切取局部組織,HE染色觀察?! ?.3三種誘導(dǎo)骨再生膜的制備將90mg/mL的PLGA三氯甲烷溶液,在載玻片上流沿成膜,室溫?fù)]發(fā)15min,得到PLGA膜;用一定方法分別依次將5mg的bBMP,40活性單位IGF-Ⅱ和5μgbFGF吸附在PLGA膜上,室溫?fù)]發(fā)24h至干燥,得到PLGA/bBMP,PLGA/bBMP+IGF-Ⅱ,PLGA/BMP+IGF-Ⅱ+bFGF三種膜,塑料袋封裝,環(huán)氧乙烷消毒備用。掃描電鏡觀察膜表面微觀

4、結(jié)構(gòu)?! ?.4建立動(dòng)物模型和實(shí)驗(yàn)分組27只日本大耳白兔,隨機(jī)分3組,每組9只,按文獻(xiàn)方法[6]建立雙前肢橈骨10mm節(jié)段性骨缺損模型,植入三種誘導(dǎo)骨再生膜(見圖1),一側(cè)為實(shí)驗(yàn)組,另一側(cè)為對照組。單純PLGA膜作為對照組(A組),實(shí)驗(yàn)組分為B組:PLGA/bBMP;C組:PLGA/bBMP+IGF-Ⅱ;D組:PLGA/bBMP+IGF-Ⅱ+bFGF。分別于2、4及8周處死,通過大體觀察、Giemsa組織學(xué)染色、四環(huán)素?zé)晒鈽?biāo)記[7]及組織計(jì)量學(xué)分析[8],結(jié)果采用方差分析。  圖1誘導(dǎo)骨再生膜管安放

5、位置(略)  1.5外源性生長因子的免疫組化檢測免疫組化采用SP法,DAB方法顯色,蘇木精復(fù)染,中性樹膠封固。PBS代替Ⅰ抗作為陰性對照。兔抗人IGF-Ⅱ抗體(Sigma)工作濃度為1∶125,兔抗牛BMP(Sigma)工作濃度為1∶300,兔抗人bFGF(Sigma)工作濃度為1∶500。2、4、8周時(shí),分別對PL-GA組和PLGA/bBMP+IGF-Ⅱ+bFGF組的組織切片經(jīng)二甲苯脫脂,梯度乙醇脫水后行免疫組化染色,呈棕褐色顆粒為陽性。6  2結(jié)果  2.1PLGA/bBMP膜的表面微結(jié)構(gòu)觀察掃

6、描電鏡觀察結(jié)果顯示,PLGA/bBMP膜未見孔隙,表面粘附了生長因子后,膜的一側(cè)形成珊瑚狀粗糙面(見圖2),另一側(cè)呈光滑面?! D2誘導(dǎo)骨再生膜掃描電鏡(略)  2.2bBMP的骨誘導(dǎo)活性局部解剖觀察:bBMP植入后1周時(shí)植入?yún)^(qū)出現(xiàn)小結(jié)節(jié)團(tuán)塊,質(zhì)稍硬;2周時(shí)植入?yún)^(qū)內(nèi)結(jié)節(jié)漸增大,淡黃色,質(zhì)較硬,與周圍肌肉組織界限不清;3周時(shí)結(jié)節(jié)處骨化,形成硬質(zhì)骨,有白色骨皮質(zhì)和少許紅色似骨髓樣物質(zhì),與股骨不連,新生骨體積大約0.5cm×0.4cm×0.3cm。對照側(cè)均未發(fā)現(xiàn)新骨形成?! 〗M織學(xué)觀察:bBMP植入7d時(shí)

7、植入?yún)^(qū)可見大量間充質(zhì)細(xì)胞和成纖維細(xì)胞增生,并向其周肌間隙浸潤性生長,肌纖維被分割成條索狀,間充質(zhì)細(xì)胞肥大,胞核增大,并開始向軟骨細(xì)胞分化,軟骨細(xì)胞從周圍向中央逐漸成熟,部分區(qū)域可見孤立的軟骨島,可見未成熟的前軟骨細(xì)胞;第14天植入?yún)^(qū)包塊內(nèi)出現(xiàn)陷窩樣特征的軟骨細(xì)胞和新生骨,細(xì)胞周圍形成軟骨基質(zhì),新生軟骨為彈性軟骨樣特征,肌肉組織中新骨明顯可見,鈣化的骨樣組織呈藍(lán)色,見髓腔形成;第21天可見骨基質(zhì)形成和不規(guī)則的骨髓腔出現(xiàn),新骨增多,有骨小梁及骨髓形成?! ?.3誘導(dǎo)骨再生膜的骨修復(fù)功能  2.3.1PL

8、GA誘導(dǎo)骨再生膜(A組)Giemsa染色:術(shù)后2周PLGA膜完整,膜管外結(jié)締組織大量增生,對膜管形成嚴(yán)密包裹(見圖3a);4周時(shí)缺損區(qū)內(nèi)間充質(zhì)細(xì)胞保持增殖活躍狀態(tài),形成條狀軟骨(見圖3b);8周時(shí)膜管內(nèi)骨缺損已被新生骨所連接,膜外形成少量骨痂,但生長方向紊亂(見圖3c)。熒光鏡下:術(shù)后2周缺損區(qū)內(nèi)骨小梁表面可見模糊的熒光線(見圖4a);4周可見連續(xù)的雙標(biāo)記線(見圖4b);8周缺損區(qū)內(nèi)可見多條粗大的雙標(biāo)記熒光線,骨小梁增多(見圖4c)?! D3PLGA組的Giemsa染

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