摘要用层压技术研制的聚乳酸(D，L-PLA)泡沫材料与人基因重组骨形成蛋白-2(rhBMP-2)复合，形成新型复合人工骨，并通过兔颅骨缺损修复实验验证复合人工骨的骨缺损修复能力。结果表明，研制的复合人工骨具有较强的骨缺损修复能力。

Experimental Study of Repairing Bone Defcect with

rhBMP-2/D，L-PLA Composites

近年来，国内外相继表达并纯化了具有高效稳定诱骨活性的人基因重组骨形成蛋白-2(rhBMP-2)^［1，2］，但经长期实验发现，rhBMP-2需要合适的载体系统才能发挥出良好的骨修复能力。国外曾将聚乳酸(D，L-PLA)泡沫材料作为软骨细胞移植的支架材料加以研究^［3，4］。本文旨在通过兔颅骨缺损修复实验，探索D，L-PLA泡沫材料作为rhBMP-2载体材料的可行性。

1材料和方法

1.1实验材料

D，L-PLA泡沫：山东医疗器械研究所高分子室采用层压技术研制。

1.2rhBMP-2/D,L-PLA泡沫复合人工骨的制备

Ⅰ型胶原凝胶和rhBMP-2及D,L-PLA泡沫按1∶20比例进行复合。制成每块重量为100 mg的复合人工骨，人工骨为直径15 mm，厚2 mm的圆片，其中含4 mg rhBMP-2以及16 mg Ⅰ型胶原，D，L-PLA泡沫重量为80 mg。

1.3实验动物分组及手术步骤

选用新西兰家兔72只，随机分为三组。无菌条件下在兔颅顶骨处造成直径为1.5 cm圆形缺损区。分别植入复合人工骨、单纯D,L-PLA泡沫材料，并设空白对照组，分层缝合骨膜和皮肤。

1.4取材与标本处理

分别于术后2、4、8、12周处死各组动物。取材后，照X线片，将标本切割成二等分，分别作HE染色，光镜组织学检查、组织形态测量以及TGF-β免疫组织化学染色。组织形态测量采用数点法。免疫组织化学染色采用ABC法。对免疫组织化学染色切片进行灰度定量分析。

2结果

2.1X线观察

术后2周，复合人工骨组植入区内开始出现散在点片状、具有较高密度的X线阻射影(图略)；D，L-PLA泡沫植入组及空白对照组骨缺损界限清晰，未见新骨在缺损区内生长。术后4～8周，复合人工骨组植入区内高密度阻射影范围逐渐扩大，呈斑片状；D，L-PLA泡沫植入组缺损区边缘可见少量点片状影；空白对照组缺损区边缘也有少量点片状阻射影。术后12周，复合人工骨组缺损区内高密度阻射影范围进一步扩大，植骨区与原骨床界线变模糊(图略)；D，L-PLA泡沫组及空白对照组X线阻射影有所扩大，但大部分区域仍为透光区(图略)。

2.2组织学观察

术后两周，复合人工骨组；在整个材料植入区的泡沫孔洞内均可见大量散在的软骨细胞及局灶性新生软骨和骨组织形成(图略)。软组织中仅见少量中性粒细胞和淋巴细胞浸润；D，L-PLA泡沫组：纤维结缔组织包绕在泡沫表面并长入其孔洞内(图略)。术后4～8周，符合人工骨组随时间推移，泡沫材料孔洞内的新生软骨和骨组织进一步增多，形成编织骨(图略)；D，L-PLA泡沫组：材料周边部孔洞内新骨进一步长入，但大部分泡沫孔洞仍为软组织充填(图略)。术后12周，复合人工骨组：植入区内新生骨组织形成进一步增多，并逐渐改建成熟；D，L-PLA泡沫组：材料周边部孔洞内新骨进一步长入，泡沫占位进一步减少。空白对照组：缺损区中央区域均未见骨质形成。

2.3组织形态测量

(略)

2.4免疫组织化学染色

术后2～4周，复合人工骨植入组：材料植入区内成骨活跃，成骨细胞中有大量阳性颗粒，阳性染色范围广泛；D，L-PLA泡沫材料组：在近原骨床区成骨较为活跃，成骨细胞及间质中可见大量阳性颗粒；空白对照组：成骨细胞及近原骨床区间质中可见弥散的阳性颗粒。术后8～12周，复合人工骨组植入区内新骨形成进一步增多，呈现规则性着色；D，L-PLA泡沫组阳性反应主要局限于新骨边缘的成骨，细胞，阳性反应程度稍有下降；空白对照组，新骨长入不多，阳性反应主要局限于新骨组织区域。

3讨论

3.1rhBMP-2/D，L-PLA复合人工骨的骨修复作用

实验结果表明：D，L-PLA泡沫材料与rhBMP-2复合后，成为rhBMP-2的良好载体，rhBMP-2的存在也因此赋予了复合材料较强的骨缺损修复能力。单纯D，L-PLA泡沫组术后12周新骨生成量所占百分比已接近30%，明显优于空白对照组，表明D，L-PLA泡沫材料具有较好骨引导作用，但因缺乏具有诱骨活性的成骨因子，因此单独应用还难以满足临床需要。

3.2免疫组织化学

TGF-对骨修复、改建起突出作用。实验结果显示，TGF-阳性着色主要在成骨细胞、新生成上骨细胞胞浆内，在各时间点复合人工骨组织与单纯泡沫组及空白对照组相比阳性着色程度深，范围广，这从一个侧面也反应了复合人工骨在术后各时间点成骨活跃，骨修复能力强。

3.3新型复合人工骨的生物降解作用

一种理想的骨移植替代材料应具有可生物降解特性，能最终被新生骨组织完全取代。复合人工骨具备了这种特性。从本实验观察可见，复合人工骨植入术后2周，泡沫材料所占比例为40.5%，随着时间推移泡沫材料逐渐降解，并被新骨取代，直至12周时泡沫材料所占比例仅为23%，而新生骨组织所占比例在术后12周已由8.7%增至57%。实验结果表明：rhBMP-2/D，L-PLA泡沫复合人工骨具有骨传导和骨诱导作用，成骨能力较强。随着rhBMP-2生产工艺的改进，使人们得到商品化、大批量、高纯度的rhBMP-2成为可能，rhBMP-2/D，L-PLA泡沫复合人工骨可能被广泛用于临床骨缺损的修复和畸形整复。

参考文献

1Wozney JM. Bone morphogenetic proteins. Prog Growth Factor Res, 1989; 1∶267

2赵明等.重组人骨形成蛋白-2在大肠杆菌中的表达及其诱导成骨活性.生物化学杂志，1994；10(3)∶319

3Mikos AG et al. Laminated three-dimensional biodegrada-

ble foams for use in tissue. Biomaterials, 1993; 14∶323

4Han DK, Park KD, Hubbll JA et al. Surface characterisics and biocompatibility of lactide-based oly(ethylene glycol) scaffilds for tissue engineering. J Biomater Sci Polymer Edn, 1998; 9(7)∶667