復(fù)合PRP的三維打印鈦金屬多孔骨重建股骨頭壞死的研究

Bikash Ale,張彥博,李瑞延,秦彥國(guó)

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 關(guān)節(jié)外科，吉林 長(zhǎng)春130041)

復(fù)合PRP的三維打印鈦金屬多孔骨重建股骨頭壞死的研究

Bikash Ale,張彥博,李瑞延,秦彥國(guó)*

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 關(guān)節(jié)外科，吉林 長(zhǎng)春130041)

股骨頭壞死發(fā)病誘因多樣，飲酒、激素等均為重要致病因素，且發(fā)病率不斷增高[1]。眾多研究顯示股骨頭缺血性壞死后生長(zhǎng)因子活性受到抑制及數(shù)量減少[2,3]。富血小板血漿通過(guò)釋放各種各樣的生長(zhǎng)因子，可以調(diào)節(jié)和促進(jìn) BMSCs分化、增殖[4]。三維打印鈦金屬多孔骨修復(fù)材料具有良好的生物相容性。本研究采用家兔富血小板血漿(PRP)復(fù)合三維打印鈦金屬多孔骨植入家兔股骨頭壞死標(biāo)準(zhǔn)模型中，探討PRP復(fù)合于三維打印鈦金屬多孔骨中在股骨頭壞死修復(fù)骨骼重建中的作用。

1 材料與方法

1.1 家兔異體PRP的提取 取2只家兔麻醉，兔耳抽取5 ml自體血，進(jìn)行PRP提取:將新鮮血分兩次離心，第一次離心(離心半徑15 cm，2 000 r/min，10 min) ，吸管吸取全部上清液，移至另一離心管，平衡后再次離心(離心半徑15 cm，2 000 r/min，10 min)，吸取上清液棄掉，搖勻剩余液體，即為PRP，搖勻備用。

1.2 三維打印鈦金屬多孔骨的制備 采用電子束熔融技術(shù)制作具有三維孔隙結(jié)構(gòu)的鈦金屬多孔骨，孔隙大小為500 μm，植入物為長(zhǎng)10 mm，直徑為6 mm的圓柱體。

1.3 PRP聯(lián)合三維打印鈦金屬多孔骨復(fù)合體的制備 將制備的PRP與三維打印鈦金屬多孔骨進(jìn)行復(fù)合浸潤(rùn)，備用。

1.4 動(dòng)物模型制作及分組治療 取40只家兔，于第 1、3周耳緣靜脈注射異種馬血清10 mL/kg，1次/d,連續(xù)3 d，第 5周腹腔注射醋酸潑尼松龍7．5 mg/kg，1次/d，連續(xù)3 d，期間注射青霉素200 U預(yù)防感染[5]。10周后選取其中骨壞死的家兔共計(jì)30只，隨機(jī)分為3組，分別為PRP聯(lián)合三維打印鈦金屬多孔骨治療組、單純?nèi)S打印鈦金屬多孔骨治療組及空白對(duì)照組，每組10只。3組家兔麻醉后，后側(cè)入路暴露后肢單側(cè)股骨頭壞死模型，對(duì)照組不做任何治療；單純?nèi)S打印鈦金屬多孔骨植入組在所鉆空內(nèi)植入； PRP聯(lián)合三維打印鈦金屬多孔骨組在所鉆孔內(nèi)植入復(fù)合植入體，常規(guī)關(guān)閉傷口。術(shù)后注射硫酸慶大霉素，預(yù)防感染。術(shù)后35 d，制備正常家兔股骨頭切片及 3 組家兔壞死股骨頭切片，經(jīng)蘇木精-伊紅染色后，光學(xué)顯微鏡(×200)下觀察骨細(xì)胞及小梁變化。

1.5 檢測(cè)指標(biāo) 大體觀察：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物術(shù)后一般情況觀察。普通X射線成像觀察：各組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物術(shù)后4，8，12周的股骨頭攝X射線片，觀察股骨頭外形變化情況。

組織學(xué)觀察：術(shù)后12周，空氣栓塞法處死動(dòng)物，標(biāo)本經(jīng)處理后進(jìn)行蘇木精-伊紅染色。

2 結(jié)果

2.1 X射線觀察 對(duì)照組：12周時(shí)6只9側(cè)兔股骨頭出現(xiàn)了明顯塌陷征象，達(dá)到股骨頭壞死診斷IV期標(biāo)準(zhǔn)。三維打印鈦金屬多孔骨聯(lián)合PRP復(fù)合體植入組與單純?nèi)S打印鈦金屬多孔骨植入組對(duì)比顯示：在4周時(shí)X線檢查充填區(qū)界限尚清楚，但較單純植入組可見(jiàn)周?chē)喙切×荷L(zhǎng)；而后在8周觀察時(shí)開(kāi)始有典型骨小梁長(zhǎng)入充填區(qū)，充填范圍優(yōu)于單純納米骨植入組(P<0.01)；達(dá)12周觀察時(shí)充填區(qū)已經(jīng)近似周?chē)M織，并且與周?chē)墙M織無(wú)明顯界限，整個(gè)充填區(qū)已分布有清晰骨小梁結(jié)構(gòu)，支撐效果明顯，無(wú)出現(xiàn)股骨頭塌陷現(xiàn)象。

2.2 組織學(xué)觀察結(jié)果 三維打印鈦金屬多孔骨聯(lián)合PRP植入組與單純?nèi)S打印鈦金屬多孔骨植入組對(duì)比顯示：術(shù)后4周，充填區(qū)周?chē)性錾匀庋拷M織形成更加明顯，并且周邊可見(jiàn)有明顯的成骨反應(yīng)；8周時(shí)成骨反應(yīng)向移植物中心部推進(jìn)，骨小梁長(zhǎng)入孔隙結(jié)構(gòu)中更加明顯；12周時(shí)板層骨和新生骨髓腔形成優(yōu)于單純納米骨植入組(P<0.01)。見(jiàn)圖1。

圖1 組織學(xué)觀察結(jié)果

3 討論

PRP富含血小板移植到骨壞死區(qū)域治療骨壞死，具有明顯優(yōu)勢(shì)，通過(guò)促進(jìn)血管形成[5]，進(jìn)而旁分泌多種細(xì)胞因子來(lái)達(dá)到促進(jìn)血管再生。從而通過(guò)重新建立血管形成的良性循環(huán)狀態(tài)，促進(jìn)了組織工程骨的快速再血管化[6]。 PRP富含血小板，可以分泌多種細(xì)胞因子[7]，促進(jìn)BMSCs分化、增殖，協(xié)同BMSCs的作用。實(shí)驗(yàn)采用的支架材料為三維打印鈦金屬多孔骨，在微結(jié)構(gòu)方面都與天然骨有相似的空間結(jié)構(gòu)。組織學(xué)結(jié)果顯示，三維打印鈦金屬多孔骨在股骨頭局部因空間孔隙結(jié)構(gòu)的相似有誘導(dǎo)成骨活性的能力,PRP聯(lián)合三維打印鈦金屬多孔骨在成骨方面更強(qiáng)。術(shù)后4周早期的新骨形成結(jié)果及12周修復(fù)了股骨頭的骨缺損區(qū)的組織學(xué)影像學(xué)證據(jù)明確，為臨床股骨頭重建骨骼支撐材料的研究提供了重要的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

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