血管内皮生长因子复合细胞支架复合物对修复大鼠股骨缺损的影响
作者单位：江苏大学
学位级别：硕士
导师姓名：徐晓峰
授予年度：2009年
主 题：血管内皮生长因子 鼠骨髓间充质干细胞 纳米晶胶原基骨 骨缺损 组织工程骨
摘 要：骨缺损在临床上十分常见,其治疗是骨科界的难题之一。目前常用的治疗方法是①保守治疗:包括更换外固定,绝对骨折端制动并延长固定时间等。②手术治疗:清理骨折端、内固定、植入物等;常用的植入材料主要有自体骨移植、异体骨移植和人工骨移植等。随着植入材料的不断创新,组织工程学成为当前的热点。组织工程学是应用生命科学和工程学的原理与技术,设计、构造、培育和保养活细胞,研究生物替代物,修复和重建人体组织器官的结构,维持或改善组织器官功能的一门新兴学科。现阶段研究主要集中在种子细胞、支架材料和构建方式三个方面。 目的:探讨血管内皮生长因子(vascular endothelial growthfactor,VEGF)复合骨髓间充质干细胞(marrowmesenchymal stem cells,MSCs)和纳米晶胶原基骨(nano-Hydroxyapatite/collagen,nHAC)的复合物对修复大鼠股骨骨缺损的影响。 方法:本实验对鼠MSCs进行体外培养、纯化,取第3代MSCs与nHAC体外复合培养,5、10天扫描电镜(SEM)观察二者复合程度;将30只SD大鼠按照随机数字表法分三组形成5mm骨缺损制成股骨缺损模型:A组,缺损处植入单纯nHAC;B组,植入复合MSCs的nHAC;C组,植入复合VEGF、MSCs的nHAC。术后2、4、8、12周分批处死动物,行一般情况、缺损区大体标本观察、X线、骨密度测量、组织学染色分析及术后12周行骨痂扫描电镜观察等指标检测,行统计学分析,比较各组修复骨缺损的效果。实验过程中对动物处置符合动物伦理学要求。 结果:①鼠MSCs贴壁生长,增殖速度快,生长曲线符合Logistic生长曲线;②鼠MSCs与nHAC体外复合培养,在第5、10d进行扫描电镜观察,发现10d时粘附于nHAC的MSCs细胞数量(36.42±5.32)明显高于复合培养5d时的MSCs细胞数(22.56±4.45),P0.01;③各组大鼠术后3h清醒,术后一般情况好,各组鼠术后恢复及进食均正常,伤口无炎症反应,愈合良好;④大体观察:大体观察:C组术后12周骨缺损完全修复,骨缺损修复情况明显好于A、B组,A、B组骨缺损区部分修复;⑤X线及放射学评分:各组术后各时间段骨缺损区X射线片表现:C组:2周骨缺损处略见骨痂形成,8周可见明显形成骨缺损区的桥接,12周骨缺损区完全被新生骨组织填充。A组:12周骨缺损区骨痂形成增多,但未出现桥接,并可见两端有骨质硬化现象;B组可见骨痂增多,未见塑型。A组有2例12周形成骨不连。A组2、4、8、12周放射学评分分别为:1.51±0.16、1.87±0.20、2.16±0.33、3.86±0.30;B组为:2.30±0.18、2.87±0.16、3.25±0.48、5.60±0.29;C组为:2.68±0.17、4.15±0.37、5.43±0.31、7.63±0.35。多因素方差分析结果显示各实验组在4个时间点上评价新骨生成差异有显著性意义(P0.05)。⑥骨密度测量:术后A组2周、4周、8周、12周的骨密度分别为0.448±0.111、0.872±0.361、1.192±0.109、1.233±0.056;B组为:0.773±0.075、1.227±0.078、1.496±0.394、1.736±0.169;C组为:0.862±0.013、1.476±0.076、1.820±0.070、2.187±0.188。多因素方差分析结果显示两两比较均有统计学意义(P0.01);⑦组织学染色:术后2周:各组组织内均可见充血水肿、大量的淋巴细胞与中性粒细胞浸润。术后4周:炎性反应明显减轻,植入物内开始有新生微血管生成;C组可见新生的类骨质形成。术后8周:支架材料已经部分降解,B组可见大量成骨细胞,C组可见编织骨样组织。术后12周:植入的支架材料已完全降解,A组成骨不完全,部分标本见少许充血及坏死组织;B组可见大量成熟骨细胞,新生编织骨多见;C组缺损区见大量编织骨与板状骨的混合结构。 ⑧术后12周环境扫描电镜(Environment scanning electronmicroscope,ESEM)观察结果:术后12周A组显示:骨纤维排列不规则,可见大量骨陷窝;B组:可见骨小梁结构,但仍可见间隙;C组可见哈佛系统,大量骨小梁排列规则。 结论:根据所进行实验的结果得出结论:鼠MSCs与nHAC体外复合培养结合程度较高,可以用来构建组织工程骨,复合了VEGF的MSCs/nHAC支架较单纯nHAC及MSCs/nHAC的支架对骨缺损的修复有更好的效果。对节段性骨缺损有较好的治疗效果。
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