整合不同生长因子的支架促进种植体周围骨再生的实验研究

发布时间：2020-03-31 14:46

【摘要】：【背景】据估计,全世界每年有2.2万的骨科、神经外科及口腔科患者因骨缺损行骨移植手术。目前常见的骨移植材料有自体骨、同种异体骨、脱矿化骨基质、异种骨、合成材料、组织工程产品等。自体骨移植存在自体骨来源有限、术后供区疼痛、供区骨并发症及潜在的手术失败的可能等缺点；同种异体骨移植术存在异体骨的抗原性、术区愈合时间延长以及潜在的疾病传播的风险等问题。自从灭活骨、脱钙骨能够诱导异位骨再生的现象被发现以来,科学家们认识到蛋白在诱导骨再生中起到关键作用,基于生物活性分子的骨组织工程成为研究的热点。骨是高度血管化的组织,血管生成对骨再生至关重要。缺乏血管生成会导致骨再生中骨形成和骨总量减少。新生的血管对于营养供应、分子信号的传输和干细胞的运输十分重要。血管生成对骨再生的意义重大,众多学者尝试利用促进血管生成的因子与骨再生的因子结合共同促进骨愈合。血管内皮生长因子(VEGF)被认为是骨形成过程中的血管生成的关键调节因子。它对膜内成骨、软骨化骨至关重要。骨形成蛋白(BMP-2)诱导的前成骨样细胞分化能增强内源性VEGF的表达。VEGF与BMP-2在骨再生中的紧密联系提示可利用外源性的VEGF和BMPs促进骨缺损的愈合。 [目的](1)制备整合VEGF和/或BMP基因的壳聚糖/胶原支架(2)观察该组织工程支架的生物相容性、对人骨髓间充质细胞增殖、成骨向分化的影响及生长因子蛋白的表达与释放(3)比较整合不同生长因子的组织工程支架在种植体周围骨缺损模型中成骨的差异。 [材料与方法](1)分别构建携带BMP-2、VEGF基因的重组腺病毒表达载体,制备携带BMP-2、VEGF基因的腺病毒。(2)分离培养人骨髓间充质细胞及体外扩增。(3)利用冷冻干燥法制备了五组支架,包括纯壳聚糖/胶原支架,整合BMP-2腺病毒的壳聚糖/胶原支架,整合VEGF腺病毒的壳聚糖/胶原支架,整合BMP-2腺病毒和VEGF腺病毒的壳聚糖/胶原支架以及整合BMP-2腺病毒和VEGF蛋白的壳聚糖/胶原支架。(4)人骨髓间充质细胞接种于组织工程支架,电镜观察接种后21天细胞贴附于支架的情况；检测1、3、7天支架对细胞增殖的影响以及7、14天细胞碱性磷酸酶的表达(5)人骨髓间充质细胞接种于支架3、7、14后,酶联免疫吸附试验检测VEGF和BMP-2蛋白的释放和表达水平(5)将五组支架植入种植体周围骨缺损处,观察4、8周成骨的情况及12周骨种植体接触、骨缺损修复的情况,以及种植体旋出扭矩值等,比较各组支架体内成骨能力的差异。 [结果](1)成功构建携带BMP-2、VEGF基因的重组腺病毒。(2)制备了整合VEGF和/或BMP基因的壳聚糖/胶原支架,支架具有良好的生物相容性。(3)培养于整合有BMP腺病毒的支架上的骨髓间充质细胞细胞ALP活性明显高于其他组,MTT检测支架对细胞增殖无影响。(4)ELISA结果显示,在整合VEGF蛋白的支架上,VEGF蛋白呈短暂的爆发性的的高表达；BMP-2蛋白在整合BMP-2腺病毒的支架中持续表达(5)植入体内种植体周围缺损实验中,组织形态学结果显示,整合了BMP-2腺病毒的支架的骨形成量均多于未整合BMP-2腺病毒的支架,并且同时整合VEGF蛋白和BMP-2腺病毒的支架相结合的骨生成量最高；牙种植体周围新骨形成,骨种植体接触以及平均峰值扭矩与其他组均有显著性差异。单独的VEGF不足以促进成骨。 [结论](1)整合病毒以及生长因子蛋白的支架生物相容性好,不影响细胞在支架上的增殖。(2)细胞接种于支架后,整合腺病毒的支架可持续稳定表达相应基因；整合生长因子蛋白的支架蛋白呈短暂爆发的释放。(3)整合VEGF蛋白和BMP-2基因的支架在促进骨愈合中具有有协同效应。(4)单独整合VEGF腺病毒的支架不足以促进成骨。
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R783

【共引文献】