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摘要
目的研制复合重组人骨形态发生蛋白2(rhBMP-2)壳聚糖水凝胶的新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体, 并观察其修复beagle犬椎体骨缺损的能力。方法离子交联法制备壳聚糖水凝胶作为rhBMP-2的缓释载体, 扫描电镜下观察其微观形态, 检测其载药量、包封率及缓释速率。将HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体复合rhBMP-2壳聚糖水凝胶, 构建新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体。将12只beagle犬按数字表法随机分为3组, 每组4只;均采用手术造成半径9 mm、高23 mm的半圆柱状L4椎骨缺损模型, 其中A组植入复合rhBMP-2壳聚糖水凝胶的新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体, B组植入复合空白干燥壳聚糖的新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体, C组植入实验犬自体髂骨。术后6、12、24周对实验犬行大体观察、X线影像学观察;术后24周取实验犬椎体标本行离体Micro CT新生骨量检测及生物力学检测。结果制备所得壳聚糖水凝胶扫描电镜下呈3D网状结构, 内部均匀分布壳聚糖微球, 其负载rhBMP-2后包封率达91.88%±1.53%, 载药量为(39.84±2.34)ng/mg;释放率第1天为28.32%±3.01%, 第3天为48.92%±6.27%, 第12天为74.40%±6.29%。术后6周C组动物平均活动度恢复较A组和B组快(P值均<0.05), A、B组差异无统计学意义(P>0.05);术后12、24周B组与C组活动度比较差异均有统计学意义(P值均<0.05), A、C组差异均无统计学意义(P值均>0.05)。术后6、12、24周X线影像学观察显示, A组椎体置换术后骨痂生成逐渐增多, 植入材料与宿主骨之间的界线逐渐模糊, 至24周时人工椎体周围新生骨与自体骨融为一体;C组在24周时出现明显非承重部位的骨吸收, 出现较快的自体骨塑形;B组椎体置换术后人工椎体与自体骨的融合速度慢于A组和C组。术后24周标本Micro CT新生骨量检测结果显示, A组(145.38±18.52)mm3, B组(86.30±15.60)mm3, 两组比较差异有统计学意义(t=4.879,P<0.01)。术后24周A、B、C组手术节段椎体标本抗压强度分别为(14.03±1.67) MPa、(8.62±1.24) MPa、(13.79±1.43) MPa, A组和C组椎体极限抗压强度均高于B组(P值均<0.01), 而A组与C组比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论复合rhBMP-2壳聚糖水凝胶新型HA/ZrO2多孔泡沫陶瓷人工椎体能有效修复脊柱骨缺损, 有望代替自体髂骨移植运用于临床骨缺损的修复。
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