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含缓释生物活性因子的组织工程骨异位成骨
目的研究含重组人骨形态发生蛋白/转移生长因子-β(recombinant human bone morphogenetic protein/transforming growth factor-β,rhBMP/TGF-β)和WO-1两种生物活性因子的缓释体构建组织工程骨的异位成骨能力.方法以猪部分脱钙骨为支架材料,用真空负压吸附法将rhBMP/TGF-β和W0-1分别涂层在支架材料上,然后再用聚乳酸(polylactic acid,PLA)涂层,制成缓释体.设计单纯材料组(A组),单纯材料复合成骨细胞(B组),含rhBMP/TGF-β为缓释体1(C组)、C组复合成骨细胞(D组)、含WO-1为缓释体2(E组)、E组复合成骨细胞(F组)6组,分别植入36只新西兰兔双后肢,每组6只.术后2、4、6、8周进行组织学、组织化学及生物化学检测,并进行统计学处理.结果在观察时限内,A组无成骨现象,B、D、F组成骨评分显著优于C、E组(P＜0.05),C、E组的成骨活动明显延迟,D、F组成骨的质和量较B组提前2周,较C、E组提前4周.C、E组间差异无显著性.新增钙含量B、D、F组显著优于A、C、E组(P＜0.05);A、C、E组钙含量递减幅度逐渐减少.结论含生物活性因子1、2的两种缓释体异位诱导成骨出现时间较复合成骨细胞后的成骨活性显著延迟,单纯材料无异位成骨能力.
关键词： 重组人骨形态发生蛋白/转移生长因子-β WO-1 成骨活性 缓释体 -
WO-1促进兔桡骨骨缺损修复的实验研究
目的 制作兔桡骨缺损模型,通过局部和全身用药了解WO-1对兔桡骨缺损修复的影响,并对其作用机制进行探讨.方法 将新西兰大白兔36只,体重1.6～2.0kg;手术制作双侧桡骨缺损模型,并随机分为3组,A组:局部用药组,骨缺损处一次注射WO-1 50 mg/ml,0.1 ml;B组:口服给药组,每天WO-1 5 mg灌胃至处死;C组:空白对照组,不予任何处理.分别于20、30和60 d每组随机处死动物4只,行血清学、X线片和组织学检查.结果 A、B组碱性磷酸酶在20 d分别为159.0±4.7 U和174.3±13.2 U,30 d分别为130.0±8.0 U和113.5±9.0 U,均显著高于C组20 d为95.8士23.1 U,30 d为88.3±21.1 U;60 d A组为65.3±6.2 U、B组为42.0±7.0 U,均显著低于C组116.0±3.9 U,差异有统计学意义(P＜0.01).A、B组血清骨钙素水平20 d分别为11.4±3.8、14.3±2.7 ng/ml和30 d分别为7.3±0.3、10.4±3.2 ng/ml均明显高于C组20 d为6.1±0.8 ng/ml,30 d为5.8±0.2 ng/ml;60 d A组为4.2±1.2 ng/ml,B组为4.4±0.9 ng/ml,均显著低于C组13.9±1.3 ng/ml,差异有统计学意义(P＜0.01).20、30和60 dX线片和组织学均显示,A、B组骨性愈合早于C组,而A组骨痂塑形早于B组.结论 WO-1可促进兔桡骨缺损的修复,其量效关系和给药时间、方式仍有待进一步研究.
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生物衍生骨-WO-1药物缓释系统结构特征和体外药物释放的研究
目的 制备生物衍生骨-WO-1药物缓释系统,对其理化性质和WO-1的体外释放情况进行评价. 方法 采用Pluronic F-127负载WO-1制作生物衍生骨-WO-1药物缓释系统.扫描电镜观察生物衍生骨及生物衍生骨-WO-1药物缓释系统形貌特征,测量其孔径和孔隙率;应用X线衍射分析仪和X线能量散射分析仪对其成分进行分析;应用高效液相色谱分析仪评价WO-1在双蒸水中1～7 d的药物释放情况. 结果 生物衍生骨具有天然的网状孔隙结构,孔隙间互相连通;生物衍生骨-WO-1药物缓释系统也具有互相连通的网状孔隙结构,孔径和孔隙率分别为522.43±16.75 μm和55%, 低于生物衍生骨的孔径623.67±12.31 μm和孔隙率75%.生物衍生骨-WO-1药物缓释系统主要成分为羟基磷灰石,钙/磷比为1.54;生物衍生骨钙/磷比为1.77. 药物释放实验:生物衍生骨-WO-1药物缓释系统1 d表现为爆发释放,溶液浓度为4.6 μg/ml,此后可连续释放6 d,浓度维持在0.2～0.8 μg/ml. 结论 生物衍生骨-WO-1药物缓释系统可望成为一种更佳的骨组织工程支架材料,有待于进一步进行体内研究.
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WO-1生物衍生组织工程骨支架材料的制备及性能研究
目的制备WO-1胶原生物衍生骨复合支架材料,检测其理化性质及力学强度,为骨组织工程研究和应用提供可选择的支架材料. 方法将同种异体骨、I型胶原、WO-1进行系列理化处理,制成单纯生物衍生骨材料、胶原生物衍生骨复合材料及WO-1胶原生物衍生骨复合材料.制备后的材料行大体及扫描电镜观察其形貌特征,X线衍射分析材料成分,并对材料的力学性能进行分析测定. 结果单纯生物衍生骨材料具有天然骨的网状孔隙系统;胶原生物衍生骨复合材料具有天然骨的网状孔隙系统,微孔表面覆盖胶原膜;WO-1胶原生物衍生组织工程骨复合支架材料具有骨组织的天然网状孔隙系统,微孔表面可见胶原膜覆盖.3种材料的孔径依次为90～700 μm、75～600 μm、80～600 μm;孔隙率依次为87.96%、80.47%、84.29%,差异无统计学意义(P＞0.05);其主要成分为羟基磷灰石,弯曲强度和压缩强度无统计学意义(P＞0.05). 结论 WO-1胶原生物衍生骨复合材料与其它两种材料相同,可作为一种有效的天然组织工程骨支架材料.
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WO-1生物衍生骨缓释材料抗感染的实验研究
目的研制具有抗感染作用的WO-1生物衍生骨缓释材料. 方法应用Ⅰ型胶原和同种骨制备胶原生物衍生骨复合材料,将WO-1吸附于胶原生物衍生骨构建成WO-1生物衍生骨缓释材料,扫描电镜观察其形貌特征;将3H-四环素(45.1GBq/mmol)以WO-1标准品溶液稀释,吸附于胶原生物衍生骨,测定缓释材料中WO-1的体外释放;将WO-1生物衍生骨缓释材料置入接种金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和绿脓杆菌的培养基中,检测其体外抑菌能力.将WO-1生物衍生骨植入24只新西兰大白兔桡骨缺损处,术后9、16、23及30 d各处死2只兔测定血中WO-1的浓度,以及材料周围肌肉与骨中的WO-1的浓度. 结果 WO-1生物衍生骨复合材料保留了天然骨的三维结构,表面有胶状膜覆盖;在体外释放实验中第1天呈暴发释放,以后呈恒定释放;对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等骨感染的常见致病菌有持久稳定的抑菌能力.体内实验中周围骨组织及肌肉组织中WO-1在各时间点均保持较高的浓度,组间比较差异无统计学意义(P＞0.05),而动物血中WO-1浓度较低,与骨及肌肉组织中WO-1浓度相比,差异有统计学意义(P＜0.05). 结论 WO-1生物衍生骨缓释材料具有良好的药物缓释功能及较强的抑菌能力.
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WO-1对成骨细胞的生物学效应研究
目的了解WO-1在体外环境中对人成骨细胞增殖、分化的影响,为骨组织工程学研究提供更多的方法. 方法采用培养人胚成骨细胞,以生长曲线和3H-TdR法分析WO-1与成骨细胞生物学效应的量效关系,在佳作用浓度下,以接种细胞克隆形成率,流式细胞技术分析细胞周期,透射电镜观察细胞形态学,了解WO-1对细胞活性和细胞增殖的影响;以ALP活性检测,3H-Proline掺入实验,放射免疫法测骨钙素合成及I型胶原和骨钙素mRNA的表达等,从蛋白质和mRNA两个水平观察WO-1对细胞功能的影响. 结果 WO-1在高浓度时对人胚成骨细胞增殖有抑制作用,低浓度时对人胚成骨细胞增殖有促进作用,佳作用浓度8 μg/ml,在0.25～8 μg/ml浓度范围内存在量效关系.在8 μg/ml WO-1作用下,实验组人胚成骨细胞接种克隆形成率增加,克隆体积增大;群体倍增时间明显缩短,电镜下见细胞器较对照组发达;而ALP活性、Ⅰ型胶原合成、骨钙素合成等,在蛋白质及mRNA两个水平均有增加,且与对照组比较,差异有统计学意义(P＜0.05). 结论低浓度WO-1,可促进体外培养的人胚成骨细胞活性及增殖,加强细胞合成Ⅰ型胶原、骨钙素等基质的功能,可用作成骨细胞增殖及分化的促进剂.
