骨移植理论与骨生长因子
异种骨的分类

异种骨的分类
一、按照来源分类
1. 动物骨:动物骨是异种骨的主要来源之一,包括牛骨、猪骨、羊骨等。
这些骨头经过处理后可以用于人类的骨骼修复和替代。
2. 人类骨:人类骨也可以作为异种骨的来源,主要来自捐献者。
经过适当的处理和加工,这些骨头可以用于骨骼修复和替代。
二、按照处理方式分类
1. 脱抗原骨:脱抗原骨是通过化学或物理方法去除骨头中的抗原成分,使其更适合用于人体的骨骼修复和替代。
2. 灭活骨:灭活骨是通过高温或化学方法灭活骨头中的活细胞和病毒,使其失去活性和繁殖能力,从而降低感染和疾病传播的风险。
三、按照形态分类
1. 颗粒骨:颗粒骨是经过研磨或破碎处理的细小骨头颗粒,主要用于填充骨骼缺损或进行骨骼移植。
2. 块状骨:块状骨是相对较大的骨头块,可以用于骨骼修复和替代,如人工关节等
四、按照植入时间分类
1. 即刻植骨:即刻植骨是在手术中立即植入骨头,主要用于骨骼缺损的修复和填充。
2. 延迟植骨:延迟植骨是在手术后的特定时间内植入骨头,如自体诱导骨和生长因子诱导骨等。
五、按照骨形成方式分类
1. 自体诱导骨:自体诱导骨是通过手术将自体组织植入人体内,经过一段时间后形成新的骨头。
这种方法的优点是无需使用异种骨或其他材料,但需要较长时间才能形成新的骨头。
2. 生长因子诱导骨:生长因子诱导骨是通过向人体内注射特定的生长因子,促进骨骼的形成。
这种方法也无需使用异种骨或其他材料,但生长因子价格昂贵,且存在一定的安全风险。
生长因子的生物学功能与应用

生长因子的生物学功能与应用生长因子是细胞的生长、增殖和发育不可或缺的信号传递分子。
在人体内,生长因子分布广泛,影响多个器官和组织的发育、修复和再生。
生长因子也成为人类健康领域研究热点之一,目前已经有许多生长因子在医学、农业等领域得到应用。
本文将主要介绍生长因子的生物学功能和应用。
一、生长因子的生物学功能1.1 促进细胞增殖生长因子可以直接作用于细胞表面受体,促进细胞增殖和分裂。
例如,表皮生长因子(EGF)可以刺激表皮细胞的增殖,加速伤口愈合。
由此,EGF被广泛地用于皮肤创伤和烧伤的治疗。
1.2 促进细胞分化生长因子还可以促进细胞分化成特定的细胞类型。
例如神经生长因子(NGF)可以促进神经元的生长和发育;骨形态发生蛋白(BMP)可以促进骨细胞的分化,形成新的骨组织。
这种特定的细胞分化作用被广泛应用于神经系统和骨科领域的治疗中。
1.3 促进器官发育生长因子也可以参与整个器官的发育过程。
例如,多种细胞因子参与心肌细胞的发育。
缺乏心肌细胞的生长因子或者信号通路异常都可能导致先天性心脏病的发生。
二、生长因子的应用2.1 医药领域生长因子在医药领域中的应用主要是为了促进人体组织的生长和修复。
生长因子在愈合创伤、手术和器官移植等方面得到了广泛地应用。
例如,FGF、G-CSF等生长因子可以刺激血管和免疫细胞的增殖,加速损伤部位的修复。
利用生长因子进行组织工程也是在发展中的一种新型治疗方法,在心血管、肝、神经系统和造血等领域中有较好的应用前景。
2.2 农业领域在农业领域中,生长因子主要用于促进植物的生长和产量。
植物生长因子与动物生长因子有着相同的作用原理:可以直接增加植物的细胞分裂和伸长,推进植物的成长。
目前,植物生长因子种类也越来越多,应用的范围也在扩大。
例如植物生长素可以促进植物开花、结实,还可以防止落叶、促进果实的舒缓。
2.3 航空、航天领域在航空、航天领域,生长因子也得到了广泛的应用。
例如,在太空船上,航天人员由于长期处于严重缺乏重力环境下,身体免疫、肌肉萎缩、骨质疏松等问题频发。
深度冷冻(深冻),冷冻干燥(冻干)和辐照灭菌可以降低同种骨的免疫

很多骨疾病需要进行骨移植。
这时从患者自身取骨进行自体骨移植时疗效最佳,但是患者常需要承受另处取骨手术的痛苦与风险,也延长了手术时间及增加术后感染的机会;增加了住院时间和费用;另外取骨还会遗留各种并发症。
此外,当患者年龄过小或过大,以及所需骨材料较大或较多时不可能靠自体骨来满足。
这时取自人类,通常是人类捐献者的同种骨(或称同种异体骨)便是最佳的代用品。
为此,国内外成立了制备与供应各种同种组织移植材料的组织库。
只制备与供应同种骨的为骨库,医院内部自产自用的称为医院骨库,向社会供应的称为地区骨库。
深度冷冻(深冻), 冷冻干燥(冻干)和辐照灭菌可以降低同种骨的免疫排斥反应,是国内外通用的制备工艺。
为了促进同种骨移植技术的发展,现将医生和患者经常提出的问题根据国内外文献资料结合山西省医用组织库的实践经验解答如下,仅供参考。
∙同种骨移植的疗效如何?∙植入同种骨能否引起免疫排斥反应或感染?∙植入同种骨能否引起疾病传播?∙植入的同种骨将来能否成活?∙深冻/冻干辐照同种骨是否具有骨诱导和骨传导作用?∙同种骨移植是否需要与供体的HLA特异性抗原或血型相一致?∙深冻骨和冻干骨哪个更好些?由于自体骨的疗效最佳,因此衡量同种骨的疗效应该把它与自体骨相比较,看同种骨的成功率是多少,比自体骨差多少,以便决定是否值得采用同种骨。
同种骨移植的成功率取决于骨损伤的原因、植入骨的种类、部位、大小、患者年令和局部血液供应等条件。
笼统地说,深冻/冻干辐照同种骨的成功率可达80%-90%(Komender等1991,Malinin等1989)。
通常年幼者优于年老者,小块植骨优于大块植骨,松质骨优于皮质骨,骨腔充填优于骨段插入,不带关节者优于带关节软骨者,表层肌肉覆盖丰富者优于浅薄者。
较小骨缺损的修补充填和脊柱融合的成功率达到或超过95%,大段骨移植与膝关节缺损修补则只有70-80%(Czitrom等1992)。
导致大段和骨关节同种骨移植失败的主要原因是深部感染、植入骨吸收、骨折、骨不连和肿瘤复发。
促骨修复的重组生长因子的研究开发进展

摘要 :骨修复是一个复杂过程 , 需要细胞与各种生长 因子 的协 同作用 。生长因子是一类通过与特异 的、 高亲 和 的细胞膜受体结合 , 调 节细胞生 长与其他 细胞 功能 等多效应 的小分子多肽类物质 。 重组生 长因子是利用基 因工程技 术生产 的生长 因子产 品。由于生长因子在骨修复过程中的重要作 用以及传 统骨 移植方法暴 露出的一些不 良反应 和 并发症 问题 , 用重组生长因子治疗骨缺损 、 骨不连 以及重组生长因子在各种骨科 手术 中的应用越来越受到研究人员 的重视 。本文对重组人血小板衍生生 长因子( r h P D G F ) 、 重组人骨形成蛋 白( r h B MP s ) 促 骨修 复的实验和临床研究 以
的能力 。
生长 因子能加速骨愈合并能提高骨修复 的质
量 。在 骨损伤 后 的血肿 期 时 , 血小 板 一 颗 粒开 始释
放T G F — B 、 P D G F 、 V E G F 等 因子 。炎症反应后 , 巨噬 细 胞和 其他 炎性 细胞 分泌 F G F 、 P D G F和 T G F — B 。 在
Vo l _3 6 NO .4 8.201 3
促 骨修 复 的 重 组 生 长 因子 的研 究开 发 进 展
杨 阳 , 一 ,李玛琳 2 , 1 A
( 1 . 昆明医科 大学 药学 院暨省天然药物药理重点实验室 ,云南昆 明 6 5 0 5 0 0 ;2 . 云南 中医学 院药学院 ,云南昆明 6 5 0 5 0 0 )
连 以及 重 组 生 长 因子 在各 种 骨 科 手 术 中 的应 用 越
t e i n , B MP s ) 、转化 生 长 因子一 B( t r a n s f o r mi n g g r o w t h
同种异体骨移植修复过程中转化生长因子表达的实验研究详解演示文稿

三、移植骨的制备
LEW和DA大鼠各12只做为供体。无菌条件下取其双侧股骨,除去
骨髓及附着软组织, 修剪成3mm×4mm形状规则的半管状皮质骨块,
0.9%氯化钠注射液反复冲洗。 将其中24块皮质骨(LEW、DA大鼠股骨各 12块)装入双层无菌血浆袋中,热压封口,置入-20℃低温冰箱中冻存2 周, 制成冷冻异体骨,植入前浸于30-37℃的0.9%氯化钠注射液中 复温30分钟。 将另外24块皮质骨做为新鲜异体骨,在2小时内植入 受体。
片,分别进行HE染色,TGF-β1免疫组化染色及原位杂交检测。 光镜下观察各组移植骨修复情况。
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将已判定为阳性的组织切片,随机抽样做空白对照, 以PBS缓冲液代替一抗或杂交液。其他步骤不变。以空白对 照实验的染色程度确定是否阳性, ≤空白实验染色强度为阴 性,>空白对照染色强度为阳性。阳性表达以组织和/或细胞 胞浆内出现棕黄色颗粒为判断标准。以乳腺癌标本作为阳性 对照。
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以上数据统计学处理采用SAS软件,进行2×2×4 析因方差分析。
数据以均数±标准差表示,P﹤0.05有显著性差 异。
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结果
一、组织学观察
※ 主要组织相容性抗原相配的新鲜异体骨移植: ⑴ 骨吸收不明显,死骨含量少。
⑵ 术后1周,移植骨表面、髓腔及移植骨-宿主骨间隙有新生骨 样组织生成;2周时,移植骨浅表处生成编织骨;4周,板层骨与编 织骨掺杂出现; 8周,板层骨排列整齐与移植骨紧密地整合在一起, 髓腔再通。
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表4 2×2×4析因分析结果
生长因子成分

生长因子成分生长因子成分生长因子是一类能够促进细胞增殖、分化和修复的蛋白质,具有广泛的生物学功能。
在医学领域,生长因子成分被广泛应用于组织工程、再生医学、肿瘤治疗等方面。
本文将从来源、种类、作用机制等方面详细介绍生长因子成分。
一、来源1.自然来源自然界中存在着许多种类的生长因子,如人体内产生的表皮生长因子(EGF)、基质金属蛋白酶(MMPs)等。
此外,动物和植物组织中也含有多种生长因子。
2.人工合成人工合成的生长因子可以通过基因重组技术或化学合成方法得到。
这些人工合成的生长因子具有高度纯度和活性,并且可以根据需要进行定制。
二、种类1.表皮生长因子(EGF)EGF是最早被发现的一种生长因子,它能够促进表皮细胞增殖和修复受损组织。
EGF主要由胃肠道上皮细胞和唾液腺等分泌,也可以通过基因重组技术合成。
2.成纤维细胞生长因子(FGF)FGF是一类具有多种生物学功能的生长因子,包括促进细胞增殖、分化和迁移等。
FGF家族成员有22种,其中FGF-1和FGF-2是最常见的两种。
FGF主要由成纤维细胞分泌,也可以通过基因重组技术合成。
3.血小板源性生长因子(PDGF)PDGF是一种由血小板释放的生长因子,能够促进血管平滑肌细胞增殖、分化和修复受损组织。
PDGF主要由血小板分泌,也可以通过基因重组技术合成。
4.神经生长因子(NGF)NGF是一种神经元特异性的生长因子,能够促进神经元的存活、发育和再生。
NGF主要由目标器官分泌,如皮肤、肝脏等,也可以通过基因重组技术合成。
5.骨形态发生蛋白(BMP)BMP是一类能够促进骨形态发生和骨再生的蛋白质。
BMP家族成员有20多种,其中BMP-2和BMP-7是最常见的两种。
BMP主要由成骨细胞和软骨细胞分泌,也可以通过基因重组技术合成。
6.衍生物除了以上几种常见的生长因子外,还有一些衍生物也具有类似的生物学功能。
例如,人工合成的肝素类化合物能够促进血管内皮细胞增殖和修复受损组织。
骨生长因子促进骨折愈合研究进展

骨折愈合是指骨折 断端 间的组 织修复反应 , 成骨 是 细胞 、 破骨细胞及其他 多种细胞 和细胞 因子参与 的复杂
B - MP2与 B MP6能协同促进成骨细胞分化l , MP2与 4B - ] B - MP4可协 同促进间充质细胞转 化为骨细胞 , 但肝细胞 生长因子 ( F 却可下调 B - 诱 导的骨形成作用 。 HG ) MP2 J 在基因治疗方面 ,ak等 在 骨移植处局 部将脂质体导 Pr 人 B 因 , 显 示 在 移 植 早 期 骨 种 植 界 面发 生 了 MP2基 结果 骨 整 合 , 碎 片 迅速 改 编 为 小 梁 骨 。 H u [研 究 发现 , 骨 o等 7 ] 骨折愈合过程 中给予超声刺 激能显著提 高愈合速度 , 主 要在于超 声促 进 了 B - MP2表达 , 而 加快 了新 骨形 成 从
能 单独 诱 导 骨形 成 的因子 。重 组人 B [ rB ) MP h MP 一 ( 2目
前 已应用 于临床 , 但效果仍不理想 , 主要 由于其在体 内降 解速度快且缺乏合适的载体 , 因此有学 者将 rB - h MP2与 可吸收胶原 联合 应用 。G ai ain等 应 用 聚 已酸 内 hr j a bn 酯多聚体与 rB - h MP2的复合体培 养鼠成 骨细胞 , 果发 结 现 rB _ h MP2浓度 和 生 物 学 活 性 增 加 , 释 放 时 间 也 明 显 且 延 长, 聚合酶链反应显示 碱性磷 酸酶与成骨素 基 因表 达 明显增加 , 证明聚已酸 内酯多 聚体 能使 rB 时间 h MP2长 释放 , 骨基质生成增加 , 从而加快骨折愈合。B - 通过 MP 7 调控其基 因表达 , 作用于骨细胞分化各个 阶段 . 对骨愈合 与 软 骨愈 合起 重要 的 促 进 作 用 。Mogn等 研 究 发 现 , ra 干骺端骨愈合过程 中 rB - h MP7与甲状旁腺素联合应用能 显著增 加骨 小 梁数 量 和厚 度 , 提示 甲状 旁 腺 素 可增 强
促进骨折愈合方法的研究近况

关键词:骨折愈合诱导成骨骨折愈合是一个影响因素众多、极其复杂的生理过程。
近年在探讨促进骨折愈合方法及机制方面的研究取得了令人瞩目的进展。
1.骨生长因子及诱导成骨骨折愈合是通过爬行替代还是骨诱导来完成多年来一直存在分歧。
Urist(1965)将脱钙骨植入肌肉内,成功地诱发异位成骨,并预言脱钙骨中含有一种特殊蛋白,可以诱导血管周围游走的间充质细胞转化为骨系细胞,该蛋白称为骨形态发生蛋白(BMP)。
随后于1982年从牛骨中提纯了BMP(bBMP),并对生化等方面的特性进行了深入研究,从而阐述了骨折愈合新理论——诱导成骨。
Chalmers等〔1〕提出诱导成骨三要素:(1)诱导刺激物——BMP;(2)BMP的靶细胞——间充质类细胞;(3)有利于骨生长的血供环境。
继Urist之后已从人及许多动物骨组织中提纯了BMP。
实验表明正常骨组织中BMP主要位于骨胶原纤维、骨膜及骨髓基质中〔2〕。
BMP还存在于小鼠及人的骨肉瘤组织中,但软骨肉瘤中却没有测到BMP的存在〔3〕。
临床应用BMP修复骨缺损先后有成功报道〔4,5〕。
然而BMP在骨内含量极微,约1mg/kg湿骨,且在体内迅速弥散、降解〔6〕,因此仅用BMP修复骨缺损用量太大〔4〕,使临床应用受到限制。
如何以最小的BMP用量获取较大的成骨效应,成为被关注的问题〔7〕。
近年许多学者将BMP与载体结合组成其释放系统(BMP/载体)来解决这些问题〔8、9〕。
常用的载体有钙磷陶瓷人工骨、生物玻璃、石膏、胶原及纤维蛋白凝块等。
BMP赋于载体骨诱导能力,载体则充当BMP的释放系统,并为新骨的形成提供支架和场所。
据Urist等〔9〕介绍BMP/磷酸三钙植入肌肉内其诱导的新骨量比单用BMP大12倍,表明BMP借助载体缓慢释放,不断作用于靶细胞,诱导形成更多新骨。
此外BMP基因重组蛋白的研究也受到重视〔10〕。
有关BMP应用方式,除手术切开植入外,近有学者将BMP与成纤维细胞因子(FGF)复合物经皮注射,促进骨愈合。
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骨移植理论与骨生长因子骨移植理论与骨生长因子胡蕴玉李丹一、骨移植移植骨可发挥3种生理作用:(1)诱导成骨作用,即通过募集具有成骨潜能的细胞在局部诱导新骨形成。
(2)骨传导作用,指移植骨作为支架引导来自受骨床的新生毛细血管、血管周围组织和骨原细胞长入移植骨,继之新骨沉积于其表面及周围。
(3)移植骨是骨形成细胞的来源,特别是新鲜自体骨。
各种植骨方法在不同程度上体现了其中一种或数种作用。
骨移植依其材料来源可分为自体骨、同种异体骨、异种骨和人工骨。
自体骨因兼有骨诱导活性和骨传导作用,且携有具成骨作用之骨髓细胞,成骨效果最好,故目前仍奉为“金标准”。
但自体骨来源有限,且取骨增加患者痛苦,尤不适用于儿童和老人。
同种异体骨来源也有限,如检疫不严还有传播肝炎和艾滋病的危险。
异种骨移植近年受到重视,如有报道Kiel骨复合自体红骨髓移植取得满意效果,国内研制的重组合异种骨为异种骨的临床应用开辟了新的前景。
人工骨特别是生物陶瓷类在骨科的应用受到瞩目,但单纯人工骨植入只能起支架作用,而并无诱导成骨活性。
1、自体骨移植临床上自体骨多采自髂骨、胫骨和腓骨,分别提供松质骨、皮质骨和全骨。
(1)非血管化自体移植骨因缺乏血供,大多数细胞死亡,仅表面0.1~0.3mm范围的少数细胞依赖受区组织液的弥散得以存活。
移植骨内的骨原细胞主要来自骨膜和骨髓,故松质骨之成骨能力大于皮质骨。
松质骨血运重建较快,早期以成骨活动占优势,死骨逐渐进行内部改建,被破骨细胞吸收,继之新骨内有红骨髓聚集,移植骨于是完全被新骨取代。
松质骨常用于对移植骨强度无特殊要求时,可采取松质骨碎骨、全厚松质骨、髂骨外板和包括两侧骨皮质的髂嵴长条。
常用的植骨方法有:外周薄片植骨、嵌入植骨、骨腔内充填骨和脊柱融合植骨术等。
皮质骨血运重建较晚,早期有活跃的破骨活动,破骨活动和成骨活动交替进行,逐渐完成移植骨的修复。
皮质骨适于提供功能性支持,胫骨、腓骨、股骨、桡骨和肋骨均可供骨,一般在胫骨内侧面取骨。
常用的植骨方法有单侧上盖植骨术、双侧上盖植骨术、钢板加单侧上盖植骨术、嵌入植骨术和骨钉植骨术。
全骨移植骨通常取腓骨的中1/3段或上1/2段,用于修复儿童长骨如尺、桡骨缺损。
(2)血管化自体移植骨因带有自身的血供系统,不会发生骨坏死和吸收,只须与受区骨发生愈合,其修复过程类似新鲜骨折,无须经过爬行替代。
移植骨血供可来自肌蒂或吻合血管。
行带肌蒂骨瓣移植时,保留移植骨的肌肉附着部及骨膜,移植骨通过肌蒂滋养血管或知名血管供血。
常用的有股方肌蒂骨瓣、缝匠肌股直肌蒂骨瓣移植术、带肌蒂腓骨段转移术和带肌蒂皮质骨片移植术。
带血管自体骨移植适用于受骨床瘢痕多、局部循环差或常规植骨不易愈合时。
带血管复合骨肌皮瓣移植可对皮肤、肌肉和骨复合缺损一次进行修复。
常用方法有带血管髂骨游离移植、带血管腓骨游离移植和带血管肋骨游离移植,所用血管须有足够的长度和管径,起源及位置较恒定。
2、同种异体骨移植与自体骨移植相比,同种骨材料来源较多,且因其具有天然结构、形状和强度,有一定的诱导活性,在骨移植中有其不可替代的地位。
但同种骨移植如检疫不严有传播肝炎、艾滋病等疾病的危险。
此外据报道,对人工关节置换术中切除的1146个股骨头进行病理检查,发现91例除骨关节炎外还有其它病变,包括软骨钙质沉着、缺血性坏死、骨瘤、恶性肿瘤、骨代谢疾病和炎症性关节炎,故建议凡进入骨库的异体骨材料均须经过组织学检查。
同种骨特别是新鲜同种骨,常引起免疫排斥反应,导致移植骨吸收而失败。
此种免疫反应以活性淋巴细胞和细胞毒性抗体的产生为特征,细胞膜表面的糖蛋白是引起免疫反应的主要抗原成分,后者受主要组织相容性复合体(MHC)控制表达。
受体对同种骨移植的免疫反应以细胞免疫为主,体液免疫不直接参与,但多数情况下受体循环中出现针对移植骨的特异性抗体。
出现排异时干扰素和肿瘤坏死因子含量会增高,推测其在排异反应中可能起一定作用。
为消除或减弱同种骨的抗原性,常采用各种物理、化学方法进行处理,常用且证明效果较好的方法有:(1)冷冻法:在-20~-196℃保存2w以上,可多少减弱其抗原性;(2)冷冻干燥法:冷冻至-85℃,在真空状态使水分升华干燥,其抗原性低于冷冻骨,且可在室温下长期保存;(3)脱钙法:多行部分脱钙处理,因其具有良好诱导成骨活性,并保有一定的机械强度。
大段同种骨关节移植物可采用深低温或冷冻干燥法保存,冷冻前须用10%甘油等冷冻保护剂浸洗,尽可能保存软骨细胞。
冷冻、冻干和脱钙同种骨均已应用于临床。
主要用于骨腔充填、骨段移植术、关节融合术和假体重建术等方面。
脱钙骨经化学灭菌、提取抗原和自溶消化处理,消除了可溶性同种抗原,植入后骨形成比新鲜骨、冻干全骨或60钴辐照灭菌的冻干骨更多。
3、异种骨移植动物骨来源广,避免了自体骨取骨可能引起的并发症,也无同种异体骨可能传播人类疾病的危险。
但未经处理的异种骨移植后必然引起排斥反应,导致手术失败,是近百年来异种骨移植面临的主要难题。
参与异种骨移植免疫反应的因素,包括特异性细胞免疫和体液免疫。
曾采用冷冻、冻干和脱钙法处理异种骨,以消除其抗原性,均因效果不佳而不再使用。
还曾使用各种脱蛋白骨,如Kiel骨、Oswestry骨和Bio-Oss骨,虽然抗原性极弱,但也丧失了诱导成骨活性而仅能起被动的骨传导和保护性支架作用。
经如此处理的异种骨多以复合形式应用,如将Kiel骨复合自体红骨髓治疗包括假关节、良性骨肿瘤和创伤性骨缺损等多种伤病和关节融合术,疗效满意。
但自体红骨髓来源有限,这种复合异种骨未能在临床推广应用。
如何消除异种骨的抗原性同时保留其诱导成骨能力,是异种骨应用于临床必须解决的问题。
国内胡蕴玉等研制的“重组合异种骨”,突破了异种骨处理的传统观念,对异种骨的抗原性和诱导成骨活性分别进行处理,即从异种皮质骨中提取BMP,将异种松质骨制成无抗原载体,然后将二者重新组合。
小牛松质骨载体经脱脂、部分脱蛋白、表面脱钙和冻干等一系列处理,基本消除了抗原性,并保持了天然多孔结构,复合BMP后具有高效诱骨活性。
小鼠肌袋模型实验表明,仅含0.5mg BMP的重组合异种骨,异位植入14d即有骨组织形成,28d后诱导产生成熟的骨组织。
将其植入15mm兔桡骨缺损,4w后有新生骨软骨形成,16w缺损完全修复。
临床上重组合异种骨用于治疗骨不连、骨缺损和难愈性骨折,疗效好,移植骨多在2~6个月愈合,无明显排斥反应。
4、人工骨许多人工骨材料已被应用于骨重建,复合有成骨潜能的细胞或生长因子后效果较好,但其植入后的长期可靠性是一个问题。
人工骨材料须能满足以下基本要求:(1)具有良好的生物相容性;(2)具有一定的机械稳定性;(3)有微孔结构,使新生骨组织得以长入;(4)其吸收速度与新骨生长速度大致保持同步;(5)易于加工成所需大小和形状。
生物陶瓷和可降解高分子生物材料是目前常用的两大类人工骨材料。
生物陶瓷作为植入物能满足人工骨的一般要求,其优点是生物相容性好,缺点是机械性能较差,硬而脆,易断裂。
根据植入物与受体骨组织界面所发生组织反应的类型,可将生物陶瓷分为4型:(1)近乎惰性的晶体生物陶瓷:无生物活性,植入后与骨组织之间形成纤维膜,易松动脱落。
临床上得到广泛应用的是氧化铝,可用作人工髋关节假体部件。
(2)多孔陶瓷:包括多孔多晶氧化铝和羟基磷灰石(HA)涂层的金属,其特点为呈生物惰性,但在骨组织长入其孔隙时却形成高度迂曲的界面,从而提供了机械稳定性。
(3)表面活性陶瓷:包括生物活性玻璃(bioglass)、玻璃陶瓷(glass-ceramics)和羟基磷灰石,其化学组成与人体骨组织相近,可借助化学键直接与骨结合,即具有生物活性。
近年研制出一种称为ceravital的玻璃陶瓷,与骨结合性能甚好,已成功地应用于脊柱外科和制造人工骨盆。
HA陶瓷多与其它材料复合使用,如HA与自体骨、自体红骨髓、胶原、BMP、同种异体骨(脱钙骨基质或去抗原自溶脱钙同种骨)、煅石膏、聚合物和氧化铝陶瓷等复合,可克服HA缺乏骨诱导性和颗粒性材料成形困难的缺点。
HA植入后不吸收。
(4)可吸收的陶瓷:在宿主体内逐渐吸收而被形成的新骨替代,以磷酸三钙(TCP)为其代表。
TCP之生物学特性与HA大致相同,其优于HA之处为植入后在体内缓慢降解吸收。
现多用TCP作为载体复合各种生物活性因子使用,如TCP复合BMP,可发挥骨传导与骨诱导之双重作用。
可降解高分子生物材料生物相容性较好,可降解,且具有一定的机械强度,主要有聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA),植入体内可作为支架起骨传导作用。
但此二种材料降解后有酸性代谢产物积聚,特别是聚乳酸,可在体内形成无菌性窦道。
利用此种材料较理想的降解速度,用以作为载体与具强诱导成骨能力的生长因子结合制成复合材料,比其它人工骨具有更多优点。
二、骨生长因子生长因子能促进细胞增殖、分化和细胞外基质合成,对骨折修复的启动、发展、调控及改建起重要作用。
鉴于此,应用生长因子试图促进骨折愈合就是很自然的了,而生长因子动物实验和临床应用结果也表明,生长因子用于骨折延迟连接或骨不连的治疗确有良好效果。
虽然有许多生长因子参与调节骨折愈合,但目前只对少数几种的作用有所了解,其中研究较多的是骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein, BMP)、β转化生长因子(transforming growth f actor β,TGF-β)、成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF)胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor,IGF)和血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF)。
这几种因子由炎症细胞、成骨细胞和软骨细胞合成,在骨折愈合的整个期间均有表达。
1. BMP由动物骨提取的天然BMP是几种不同分子量蛋白质的混合物,其临床应用在80年代末就有报道。
Urist首先将BMP用于难愈性骨不连的治疗。
其后Johnson等将高度浓缩的人BMP(内含BMP-2、BMP-4和OP-1)复合非胶原蛋白和去抗原异体骨植入骨折部位,治疗28例骨不连与骨缺损,其中26例(93%)一次治愈,2例经再次手术植入BMP也治愈。
另一组47例胫骨和股骨不连接,植入天然BMP后均达到骨愈合。
国内用天然牛BMP复合去抗原牛松质骨制成“重组合异种骨”,治疗骨不连和骨缺损,效果也很好。
天然BMP产量毕竟有限,应用重组DNA技术生产的BMP(如rhBMP)与天然提取物相比,具有产量大、纯度高的优点,为广泛应用于临床提供了实际可能。
现已从牛骨分离出7种BMP,并已用重组DNA技术表达了相应的人BMP,其中BMP-2和BMP-7(成骨蛋白-1,OP-1)研究较为透彻,已有关于临床应用的报道。