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本实验在研究兔下颌牵张成骨过程中BMP-2和bFGF的时空表达的基础上,应用外源性rhBMP-2和rbFGF定量缓释来促进牵张成骨中新骨的成骨速度和质量。
第一部分:通过免疫组织化学方法观察BMP-2、bFGF在兔下颌骨牵张成骨中的时空表达。
研究材料与方法:将12只新西兰大白兔分为牵张成骨组和部分下颌骨缺损组。其中牵张成骨组8只,部分下颌骨缺损组4只,实验组安置口外牵张器,经7天间歇期后,按0.5mm/12h的速率延长下颌骨6mm。在牵张期第1天、第6天、固定期第7天和第28天分别处死牵张成骨组动物2只和部分骨缺损组动物1只,取牵张区及骨缺损区骨痂用免疫组化方法检测不同时间内BMP-2、bFGF表达水平的变化。
研究结果:下颌骨牵张后BMP-2和bFGF表达增强,其阳性信号主要定位于间充质细胞和新生骨小梁边缘的成骨细胞。结果表明BMP-2和bFGF的阳性信号在牵张期和固定期早期较间歇期和固定期后期表达更强烈。
研究结论:实验结果表明在牵张成骨中bFGF和BMP-2是局部调整的角色。压力刺激成骨细胞和其他类型细胞分泌bFGF和BMP-2。这两种因子在牵张期及固定期早期起重要作用,能诱导间充质细胞分化为成骨细胞。
第二部分:采用溶剂挥发法制备rbFGF/PLGA植入片,探讨rbFGF/PLGA植入片定量缓释情况及其对兔下颌牵张成骨促进成骨的作用。
研究材料与方法:18只新西兰大白兔随机分为两组,每组9只,建立兔下颌双侧牵张成骨动物模型。通过溶剂挥发法制备rbFGF/PLGA植入片,并植入实验组,对照组植入空白PLGA。所有动物采用标准的牵张方式(间歇期7天,牵张速率0.5mm/12h,共牵张6天),在固定期第1周、第3周、第6周分别处死两组动物各3只,取材,对标本进行组织学、影像学、生物力学检查,并进行ALP活性测定及骨钙素含量测定评估新生骨质量。
研究结果:rbFGF/PLGA植入片表面光滑圆整,均匀度好,体外具有定量缓释作用。兔下颌骨延长后牵张间隙均有新骨形成,实验组新生骨组织比对照组更为成熟,新生骨形成速度和骨小梁密度均优于对照组。
研究结论:rbFGF/PLGA植入片制备工艺良好,植入片中rbFGF生物活性保存良好,体外具有定量缓释作用,能明显促进兔下颌牵张成骨质量。
第三部分:制备可以定量缓释的rhBMP-2聚氰基丙烯酸正丁酯纳米微粒缓释剂,考察其一般性质和体外释药特性。研究局部使用缓释rhBMP-2纳米微粒对兔下颌牵张成骨中促进成骨的作用。
研究材料与方法:采用乳化溶液聚合法制备rhBMP-2纳米微粒,18只新西兰大白兔随机分为两组,每组9只,建立兔下颌双侧牵张成骨动物模型。以0.5mm/12h的速率牵张共延长兔下颌骨6mm。于牵张期开始连续10天于牵张间隙注射rhBMP-2纳米微粒,对照组分别注射等量不含rhBMP-2聚氰基丙烯酸正丁酯乳液。固定期第1周,第3周,第6周分别处死两组动物各3只,检测血清骨钙素含量和ALP活性,取材后进行影像学、组织形态学观察,取下颌新骨进行生物力学和骨矿物密度(BMD)检测。
研究结果:电镜观察表明rhBMP-2纳米微粒形态规整,rhBMP-2的包封率为78%,体外缓释试验表明纳米微粒中rhBMP-2至少可以维持十天以上。应用rhBMP-2纳米微粒组的新骨形成速度、质量及骨小梁的密度均高于对照组。
研究结论:采用聚氰基丙烯酸正丁酯制得rhBMP-2纳米微粒具有确定的缓释作用,能够有效维持rhBMP-2浓度,在体内外可以延长rhBMP-2的作用时间,可作为注射性骨诱导制剂。局部应用rhBMP-2可以促进下颌牵张成骨的成骨速度及质量。