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研究背景骨折不愈合、骨缺损发生率为5%～10%,对大范围骨缺损的修复是世界性难题。自体骨移植具有骨传导和骨诱导的双重作用,被认为是修复骨缺损的金标准,但来源有限。异种骨或同种异体骨移植有众所周知的免疫排斥限制了其使用。清华大学材料科学与工程系按照仿生思路设计的纳米复合多孔材料,以胶原分子为模板,调制钙磷盐沉积到有序排列的胶原纤维上,自组成装具有天然骨分级结构和特性的纳米晶磷酸钙／胶原复合材料(nano-hydroxyapatite/collagen composite,简称nHAC),有良好的生物相容性和可吸收降解性,以nHAC为基础制备微创原位成型可注射骨修复材料(injectable bone regeneration composite, IBRC),既可以保持仿天然骨结构的特征,又赋予了材料可注射性能,具有广阔的应用前景。中药骨碎补(Drynaria fortunei (Kunze) J. S,简称DR)具有强筋壮骨、益肾固精、散瘀止痛的作用,现代药理研究证实骨碎补总黄酮(assemble flavone of rhizome drynaria,简称AFDR)对骨折的修复有促进作用,改善微循环障碍,治疗骨质疏松症,并有一定抗炎、镇痛等作用。骨形态发生蛋白2 (Bone morphogenetic protein,BMP2)是在骨折愈合和骨改建中发挥重要作用的生长因子,已成功用于骨折不愈合及骨缺损的治疗,骨缺损应用IBRC材料修复,结合使用AFDR或BMP2,可能减轻创伤反应,提高修复质量,是中西医结合治疗骨缺损一种模式的探索。研究目的观察和对比研究IBRC结合AFDR或BMP2对骨缺损的修复效果,初步探讨中西医结合治疗骨缺损的一种模式。研究方法1)随机对照实验,以SD大鼠80只,均行双侧直径5mm的颅骨缺损模型,左侧空置做对照。分为3组处理, A组(IBRC+AFDR, n=30):右侧颅骨缺损以IBRC材料修复,AFDR灌胃2-8周；B组[IBRC+去离子水(deionized water,DW), n=30)]:右侧颅骨缺损以IBRC修复,DW灌胃2-8周；C组[IBRC-HA (Hydroxyapatite, HA)+DW,n=20]：右侧颅骨缺损以IBRC-HA材料修复,DW灌胃灌胃2-8周。分2、4、8周三个时间点处死大鼠,抽取腹主动脉血化验血清钙、磷、碱性磷酸酶、肌酐、谷丙转氨酶；颅骨标本蜡块包埋并切片,进行苏木精-伊红(Hematoxylin-Eosin,HE)染色、Masson染色观察组织学变化,碱性磷酸酶和Ⅰ型胶原免疫组化染色,以及BMP2原位杂交,进行显微镜图像采集和分析光密度值,指标进行统计学处理。2)随机对照实验,以SD大鼠40只,颅骨行8mm直径的极量骨缺损,随机分为4组,A组(IBRC+AFDR,n=12)植入IBRC材料,AFDR灌胃2-8周；B组(IBRC+DW,n=12)：植入可注射IBRC材料,DW灌胃2-8周；C组(IBRC+rhBMP2, n=13)IBRC材料复合rhBMP2(15ug/ml);D组(n=3)：空白不植骨。分时间点2、4、6、8、12周处死大鼠,分别进行Micro-CT检查和HE及Masson染色组织学检查,观察修复效果。研究结果IBRC结合AFDR修复颅骨缺损实验中,血清钙、磷值及钙磷乘积在AFDR组2周时无变化,4周时均较对照组明显升高(P<0.05),8周时两组无明显差异；碱性磷酸酶在AFDR组2周时明显升高(P<0.05),4周及8周时无差异；肌酐在8周时AFDR组与DW组对比显著降低(P<0.05)。组织学观察骨缺损修复效果：IBRC+AFDR组优于IBRC+DW灌胃组,而HA组修复效果较前两者均差；碱性磷酸酶和Ⅰ型胶原免疫组化染色,以及BMP2原位杂交的图像分析表明,IBRC+AFDR组较后两组阳性表达明显。颅骨极量骨缺损的实验中,IBRC+rhBMP2组修复效果最为理想,IBRC+AFDR组优于IBRC+DW组。结论1)AFDR在IBRC材料修复骨缺损的过程中,2周时提高血清碱性磷酸酶的水平,4周时可以提高血清钙、磷及钙磷乘积水平,从而对骨修复有促进作用。2)IBRC材料结合AFDR修复骨缺损,能提高修复质量,缩短修复时间。3)IBRC材料结合AFDR修复骨缺损,可以提高BMP2的阳性表达,促进修复材料的诱导成骨作用。4)IBRC械料结合AFDR修复骨缺损,能够提高Coll-Ⅰ和ALP的阳性表达,有利于骨修复的骨基质形成和矿化。5)本实验观察IBRC材料修复骨缺损主要是软骨内成骨模式。6)IBRC材料可用于修复大鼠极量骨缺损,结合AFDR能明显提高修复速度及质量,但不及IBRC材料复合BMP2的修复速度及质量。7)IBRC材料结合AFDR修复骨缺损,其效果不及IBRC材料结合BMP2的修复效果,验证了rhBMP2的有效,同时对中药促进骨修复提出挑战,传统中医治疗骨折以复方为主,深入开展复方的研究成为必要。8)AFDR按人鼠换算剂量连续灌胃8周大鼠未见肝肾毒性,并可能有增加肾小球滤过功能的作用。