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目的:
比较复合不同剂量血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)的纳米羟基磷灰石/胶原蛋白复合骨(nano-hydroxyapatite/collagen,NHAC)修复骨缺损的效果,初步探讨血管内皮生长因子用于骨缺损修复的适宜剂量。
方法:
将纳米羟基磷灰石粉末和胶原蛋白粉末按8:2的比例混合制备NHAC人工骨,再将混合粉末与含10ng、100ng、300ngVEGF的蒸馏水按1:1.8的质量比调和制备NHAC/VEGF人工骨。建立大鼠双侧桡骨0.5cm缺损动物模型30只,按随机原则分为5组。以NHAC/10ngVEGF、NHAC/100ngVEGF、NHAC/300ngVEGF人工骨植入骨缺损处进行修复作为实验组,以NHAC人工骨植入组及空白组作为对照组。术后2、4、8周各组行组织学及免疫组织化学检查,观察材料早期血管化及成骨情况。
结果:
组织学检查NHAC/300ngVEGF组在胶原纤维、成骨细胞及骨小梁的生成情况方面好于其他实验组和对照组,且NHAC组好于空白组。各时间点组织学评分以及血管计数均为NHAC/300ngVEGF人工骨组最高,于其他各组比较差异有显著性意义(P<0.05)。复合VEGF人工骨组在早期(2周)即有大量的血管生成,明显多于NHAC组(P<0.05);随着人工骨的降解,新生血管逐渐增多,因此在4周内各组血管逐渐增多(P<0.05);而随着新生骨的改造,不成熟的毛细血管逐渐被少数主要血管取代,血管数量减少,所以复合VEGF人工骨组在第8周时血管数量减少。其中NHAC/300ngVEGF组血管数量在各实验组各时间点最多。各实验组血管数量在4周时达到高峰,而NHAC组血管数量在8周时最多。
结论:
血管内皮生长因子能明显促进纳米羟基磷灰石/胶原蛋白复合骨早期血管化及新骨形成,比单纯应用纳米羟基磷灰石/胶原蛋白复合骨能更好的修复骨缺损,并且随着VEGF剂量的增加,新生血管数量和新骨形成量均相应增加。正是由于血管的大量长入,使人工骨再血管化,从而为骨修复提供所需的间充质细胞及成骨细胞,进而促进新生骨组织的形成。虽然本实验表明随着血管内皮生长因子剂量的增加,血管生成数量及新骨形成量增加,但血管内皮生长因子的剂量不能无限制增加,过大剂量的血管内皮生长因子不但价格昂贵,而且可能会出现局部血管瘤形成、全身毒性反应等并发症。由于本研究仅为动物实验结果,且仅进行三个剂量的实验,因而有效而安全的局部药物剂量以及用于人体的适宜剂量仍需要进一步研究。