目的
制备同种异体双相脱钙骨基质(Biphasicdemineralizedbone matrix,BDBM),并检测其生物性能;使用同种异体BDBM 修复兔膝关节软骨全层缺损,评估修复效果,为临床应用提供实验基础及理论依据,并初步评价BDBM 作为软骨组织工程材料的潜在前景。
方法
1.材料制备:挑选一侧是皮质骨另一侧是松质骨的骨块,按照不同的脱钙时间制备同种异体BDBM,对制备的BDBM 的物理学性状进行初步检测,通过液体置换法(liquidreplacement method)测定材料的孔隙率,并做统计学分析,选择性能较好的脱钙72h的BDBM 进行动物实验。
2.动物实验:制作双侧兔股骨髁软骨全层缺损模型。选用健康的日本大耳白兔38只,其随机分为BDBM实验组、自体骨软骨柱移植对照组和空白对照组。32只实验动物一侧缺损处植入BDBM 作为实验组,另一侧缺损处植入自体骨软骨柱作为自体对照组,剩余的6只动物缺损不做任何处理作为空白对照组,定期行x线观察。分别与术后4周、8周、12周及24周各处死8只动物,取材对修复组织进行大体、组织学及甲苯胺蓝、safranin-o特殊染色观察,根据关节软骨O,driscoll组织学评分标准对修复组织进行评分,数据输入SPSS13.0软件进行统计分析,比较各组的评分差异是否具有统计学意义。
结果
1.扫描电镜观察脱钙72h的BDBM 呈海绵多孔状结构,孔隙较规则,多呈圆形或类圆形,皮质部分胶原致密有方向性排列,孔隙直径在60-150μm 之间;松质骨部分孔隙直径在230-410μm 之间,孔隙之间彼此相连。所测BDBM 孔隙率为88.00±1.83%,降解率随时间的延长逐渐加快,体外完全降解约需12周,其与关节软骨形成所需时间基本一致。2.X线观察显示:BDBM 实验组和自体骨软骨移植对照组8周时软骨下骨已基本完全修复,密度恢复正常,空白对照组24周时缺损依然存在。3.术后24周BDBM 实验组及自体骨软骨移植对照组修复组织呈透明软骨样,表面光滑平坦,与周围软骨及软骨下骨整合良好,空白对照组为纤维性修复和无修复。修复组织组织学评分及统计学分析显示:4周、8周、12周BDBM 实验组与自体骨软骨柱移植对照组组织学评分t检验分析P<0.05,有显著性差异;24周两组间评分P>0.05,无显著性差异。
结论
1.本实验制备的同种异体BDBM 具有天然的多孔海绵状结构,组织相容性良好,含有BMP等生物活性因子,免疫原性低,降解速度适中,制备技术成熟,易于操作,能满足作为软骨修复材料的要求,有望成为软骨组织工程的理想材料而得到广泛研究应用。
2.本实验使用制备的同种异体BDBM 修复兔膝关节软骨缺损,通过对修复组织的大体观察、组织学观察发现单纯植入本实验制备的同种异体BDBM 可以修复缺损,且修复组织大多数为透明软骨样修复,24周时与自体骨软骨柱移植组对比差异无统计学意义,但其远期修复效果有待进一步观察。