孔径对复合rhBMP-2的多孔CPC材料的成骨活性的影响研究

【作者】 白峰； 刘建； 孟国林； 刘昌胜； 袁媛； 张金康；

【机构】 第四军医大学西京医院骨科； 上海华东理工大学生物材料研究所；

【摘要】 [目的]多孔支架材料的三维结构对于材料的生物学性能有重要的影响。孔隙大小是材料结构的—项重要参数,本研究分析了作为缓释载体材料的多孔CPC的孔径与rhBMP-2缓释动力学的相关性,并比较了不同孔径大小的活性材料体内成骨活性。[方法]制备三种不同孔径(200-300μm、300-450μm、450-600μm)的复合rhBMP-2的多孔活性CPC材料。将材料浸入PBS缓释介质中,于不同时间点收集上清液,并行ELISA法检测rhBMP-2的累计缓释量,了解不同孔径的复合材料体外rhBMP-2的缓释动力学差异。另将三种不同孔径的rhBMP-2/CPC活性人工骨材料分别植入小鼠大腿肌袋内,通过x线、组织学观察、荧光双标、micro-CT扫描后三维重建比较2,4,8和14周不同结构活性材料的异位成骨情况。[结果]三种孔径的复合材料早期均存在rhBMP-2的突释现象,尤以大孔径(450～600μm)的多孔CPC材料最为明显48 h内释放的rhBMP-2已超过70%,而小孔径材料(200～300μm)复合的rhBMP-2释放的较为持久。体内实验发现,植入后不同孔径材料周围均有骨性包鞘包裹材料,而且随着时间的延长,材料内部孔隙新生骨组织形成量增加,材料周围骨组织逐渐改建,成熟、退化,骨性包鞘变薄。不同孔径的活性材料的成骨表现也有一定差异:2周时,大孔径活性CPC材料周围成骨量较高,随着孔径的减小,材料周围组织成骨量也随之减少(P<0.05),但新生骨组织主要以纤维软骨和不成熟的编织骨为主。随着时间延长,材料周围骨组织较早期明显减少,骨鞘变薄,但材料内部成骨量增加,尤以较小孔径材料(200～300μm)的内部孔隙内成骨量较多(P<0.05)。[结论]载体材料的孔隙大小对复合的rhBMP-2缓释动力学和诱导成骨性能有一定的影响,随着载体材料孔径的增大,复合的rhBMP-2早期释药量增加而持续时间缩短。在体内,孔径大的复合rhBMP-2活性人工骨材料早期材料周围成骨明显,孔径小的活性人工骨材料后期材料内部成骨显著。更多还原