研究背景:目前植骨材料主要由天然和人工合成两大类组成:天然的骨代用品主要为自体骨、异体骨、异种骨(如小牛骨)、异源整形材料如珊瑚骨等,人工合成的骨代用品主要为高分子聚合物,包括生物活性陶瓷、聚乳酸、聚乙醇酸等。一般的骨代用品仅具备骨传导作用,部分骨代用品具备可吸收、可重建特性。常用的骨移植材料不具备骨生成及骨诱导特性,所以必须以一定的组合方式应用。1、单纯自体骨移植:自体骨移植由于同时具备骨生成,骨诱导,骨传导,可吸收、可重建特性,是最好的骨移植材料,常作为评价骨移植效果的金标准。所以临床上只要有可能,应尽量采用自体骨移植。但临床上采取髂骨或肋骨等第二术野骨病员常难以接受,目前常用的口腔内局部取骨方法骨量有限,本法仅适用于需用骨量较少者。2、单纯骨代用品移植:目前多数骨代用品仅具备骨引导特性,所以单纯骨代用品移植仅限于骨缺损较小,缺损周围有骨壁者,如即刻种植时,种植体与拔牙窝间较小的间隙时或创伤性牙周炎楔形骨吸收等。单纯骨代用品移植缺乏骨诱导,所以现在的研究多倾向于把一些活性因子比如TGF-b,bFGF,以及骨形成蛋白BMPs复合于骨代用品上,以增加他们的成骨性能。其中BM P-2是较重要的具有骨诱导活性的BMP因子。BMP的作用无种属特异性。单纯的BMP很容易在体液中游离分解,难以维持一个有效持续的刺激骨生成效能,而大量使用BMP临床上不仅行不通,而且费用昂贵。目前应用BMP修复骨缺损的主要形式是将它与各类载体材料复合或再与体外培养的种子细胞复合后植入,增强局部诱导成骨。3、rhBMP-2(重组人骨形成蛋白-2)复合骨粉:rhBMP-2具有诱导成骨的特性,把含七个氨基酸的寡钛即胶原结合域(CBD)和rhBMP-2的N端结合,可以实现rhBMP-2和胶原结合紧密,从而固定在含胶原小牛骨上,从而使rhBMP-2能够持续稳定的释放,刺激骨形成。本实验利用兔胫骨干骺端骨缺损模型来研究小牛胶原骨粉与rhBMP-2复合后的成骨效能。对骨代用品的动物实验研究,一般利用骨缺损模型进行。本实验通过研究骨代用品在兔胫骨干骺端骨缺损模型中的表现,分析评估骨代用品的成骨效能,吸收降解反应以及髓腔恢复能力,同时希望能对研究骨代用品的动物模型带来新的思路。目的:1、建立兔胫骨干骺端骨缺损模型,探讨兔胫骨干骺端骨缺损模型对骨代用品研究的意义2、研究重组人骨形成蛋白-2结合胶原骨粉在兔胫骨干骺端中的成骨效能方法:1、实验动物及分组:把48只健康成年新西兰大白兔,(动物,麻醉及抗菌素用药均由广东省医学动物中心提供),体重3.0～3.5公斤,月龄5-6个月,分成A、B、C、D四组,每组12只,双后肢作骨缺损,得每组24个样本。A组rhBMP-2结合胶原骨粉,B组游离rhBMP-2胶原骨粉,C组小牛胶原骨粉,D组小牛无机骨粉。处死前10日、11日皮下注射四环素30mg/kg,处死前3日、4日皮下注射钙黄绿素8mg/kg。2、手术过程及动物模型建立以速眠新Ⅱ0.2ml/kg肌肉注射,3%戊巴比妥钠0.3ml/kg耳缘静脉注射麻醉(动物,麻醉及抗菌素用药均由广东省医学动物中心提供),利多卡因手术区域局部浸润麻醉。兔子采用仰卧位,张开四肢固定于手术台,常规术区脱毛、消毒、铺巾。切开双侧胫骨前内侧皮肤,皮下组织,骨膜,小心剥离骨膜,暴露胫骨干骺端前内侧,用直径约1mm的裂钻,从关节线下3mm处起,向远心端制造一个5mm宽,15mm长的骨开窗缺损,利用尖锐牙科挖匙切断骨髓的同时挖出骨髓及干骺端的松质骨;利用纯钛丝制作简易钛钉,在近中和远中离边缘1mm的中点处各放一个钛钉,作为中间标志点。然后在缺损区放入小牛无机骨粉,对位分层严密缝合。于处死前10日、11日皮下注射四环素30mg/kg,处死前3日、4日皮下注射钙黄绿素8mg/kg。3、把标本制成合适厚度的不脱钙骨组织切片,通过放射学,组织形态学及荧光染色观察骨粉成骨状态以及骨缺损修复情况,采用spss13.0对2周4周相关实验数据进行统计学分析。结果:各组动物均在术后2小时内苏醒;术后第二天,兔子正常饮食,术后2天即可站立;有轻微跛行。约2周,兔子已能自由活动。各组动物恢复及进食均正常。伤口无感染,一期愈合。无死亡动物,未出现病理性骨折。按照时间点2周,4周,6周每组各杀死4只兔子,每组得8个样本。1、放射学,组织形态学及荧光染色观察,利用兔胫骨干骺端骨缺损模型能清楚观察到骨代用品的成骨能力及降解特性。2、肉眼观察:2周时,A组:rhBMP-2结合胶原骨粉组与B组游离rhBMP-2胶原骨粉组骨缺损开窗处见大量疏松软骨样骨质隆起,骨膜难以分离。C组:胶原骨粉组骨缺损开窗处隆起疏松骨质较少,骨膜易于分离;D组无机骨粉则隆起骨质最少,骨膜最易分离,同时见少量软组织长入骨粉内,骨粉颗粒外露清晰可见。6周时,B组与B组骨开窗骨缺损均已经修复;C组胶原骨粉组部分已经修复;D组无机骨则仍然见骨粉外露,骨缺损未完全修复。3、放射学观察与荧光镜下观察:利用牙科CT扫描骨缺损内部骨粉。2周,各组表现无明显差异,骨粉与新生骨质难以分辨;4周时,除D组无机骨外,其余三个小组均开始出现骨密度影降低,提示骨粉降解,但骨粉与新生骨质仍然难以分辨;6周时,D组无机骨表现与之前基本一样,而其余三个小组则仅见少量骨密度影,提示骨粉大量降解,同时新生骨质被吸收。荧光镜下6周时也同样观察到除D组无机骨外,其余三组均明显显示骨粉颗粒降解,新生骨质伴随吸收。荧光镜下可见骨粉周边新生骨质呈亮绿色表现。4、各组骨粉颗粒新生骨质对比。2周时,rhBMP-2结合胶原骨粉与其它三组相比成骨活跃(p＜0.05);游离rhBMP-2胶原骨粉组与胶原骨粉组对比,成骨也有显著差异(p＜0.05),新骨面积比B组大于C组;无机骨粉与其它三组对比,新骨面积比最小(p＜0.05)。新骨面积比:A＞B＞C＞D.4周时,rhBMP-2结合胶原骨粉新骨面积比最大(p＜0.05);游离rhBMP-2胶原骨粉组的新骨面积比小于胶原骨粉组,有显著差异(p＜0.05)。无机骨粉组新骨面积比最小(p＜0.05);4周时,新骨面积比:A＞C＞B＞D.6周时,除无机骨粉组外,其余三小组骨粉均出现大量降解,同时新生骨质伴随吸收,无统计学意义,无机骨粉组降解不明显,仍能清晰观察到新生骨质沿着骨粉颗粒爬行生长。结论:1、采用兔胫骨干骺端骨缺损模型,解剖部位相对恒定,能提供清晰骨皮质边界,反映出骨代用品的成骨效能及降解反应;短期对易吸收骨代用品观察效果良好;难吸收骨代用品则适合长期观察。2、rhBMP-2结合胶原骨粉组在早期就表现出很强的成骨能力,明显优于其余三种骨粉;3、结合于胶原的rhBMP-2成骨效能强于游离的rhBMP-2;4、rhBMP-2结合胶原骨粉适合早期成骨的要求;5、胶原的存在影响骨代用品的降解吸收。