聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯膜引导骨组织再生的初步研究

doi:10.3877 / cma.j.issn.1674-1366.2009-03-008

目的

探讨聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯（PHBV）膜的生物相容性及其成骨能力。

方法

采用骨髓基质细胞体外培养技术，通过MTT 法检测细胞相对增殖度，对PHBV的细胞毒性进行分级评价；并制备犬胫骨骨缺损模型，观察PHBV 膜引导骨再生的效果。

结果

PHBV 膜的细胞毒性分级为0 ～1 级；PHBV 膜覆盖组术后第2 周即可见新骨形成，12 周时骨缺损区已完全为新骨充填，骨修复质量明显优于对照组。

结论

PHBV 膜对骨髓基质细胞无明显毒性，能引导骨组织再生，有望成为一种较理想的引导骨组织再生的天然膜材料。

关键词: 聚羟基丁酸酯-羟基戊酸共聚酯, 骨髓基质细胞, 生物相容性, 骨缺损, 引导骨组织再生

Objective

To study the biocompatibility of poly （hydroxybutyratehydroxyvalerate）（PHBV）， a novel biopolymer membrane， and evaluate its efficiency of promoting bone regeneration in vivo.

Methods

Cell relative growth rate （RGR） was measured by MTT method to quantitatively evaluate the cytotoxicity of the biomaterials. Eight healthy dogs were used as experimental animals. Four bone defects were made on bilateral tibias in each dog.The PHBV-membrane-guided bone generation effect was assessed by histological observation.

Results

The toxicity gradation of PHBV membrane ranked from grade 0 to grade 1； new bone regeneration was observed in the defects covered with PHBV membranes at 2^nd week post-surgery.The defects covered with PHBV membranes were filled with mature bone at 12^th week postsurgery. The bone rehabilitation in experimental groups was earlier and better than that in control group.

Conclusion

PHBV membrane， which has no cytotoxicity to MSCs in a wide range of extract concentration， may be applied as a promising biopolymer membrane for guided bone regeneration.

Key words: Poly （hydroxybutyrate-hydroxyvalerate）, Bone marrow stromal cells, Biocompati-bility, Bone defect, Guided bone regeneration

图1 培养MSCs 的生长标准曲线图（MTT 法）

表1 PHBV 膜的细胞毒性实验结果（MTT 法）

组别	培养时间（d）	A值（ $\bar{x}$ ±s）	细胞相对增殖率（%）	毒性分级
A	1	0.397±0.065	99.37	1
	3	0.409±0.102	98.26	1
	5	0.794±0.125	98.91	1
B	1	0.400±0.065	100.06	0
	3	0.410±0.082	98.50	1
	5	0.796±0.073	99.19	1
C	1	0.400±0.045	100.06	0
	3	0.415±0.072	99.76	1
	5	0.796±0.079	99.19	1
D	1	0.400±0.042	100.00	0
	3	0.416±0.068	99.88	1
	5	0.801±0.081	99.84	1
E	1	0.400±0.043
	3	0.418±0.045
	5	0.805±0.053

表1 PHBV 膜的细胞毒性实验结果（MTT 法）

组别	培养时间（d）	A值（ $\bar{x}$ ±s）	细胞相对增殖率（%）	毒性分级
A	1	0.397±0.065	99.37	1
	3	0.409±0.102	98.26	1
	5	0.794±0.125	98.91	1
B	1	0.400±0.065	100.06	0
	3	0.410±0.082	98.50	1
	5	0.796±0.073	99.19	1
C	1	0.400±0.045	100.06	0
	3	0.415±0.072	99.76	1
	5	0.796±0.079	99.19	1
D	1	0.400±0.042	100.00	0
	3	0.416±0.068	99.88	1
	5	0.801±0.081	99.84	1
E	1	0.400±0.043
	3	0.418±0.045
	5	0.805±0.053

图2 PHBV 膜组不同时期的X 线改变 A：2 周； B：4 周； C：8 周； D：12 周

图3 对照组不同时期的X 线改变 A：2 周； B：4 周； C：8 周； D：12 周

图4 PHBV 膜组术后2 周时，可见增厚的骨膜和新生类骨基质（HE ×100）

图5 PHBV 膜组术后4 周时，可见骨小梁细小，排列有序（HE ×100）

图6 PHBV 膜组术后12 周，骨缺损区表层骨皮质形成，其下方骨改建尚未完成（HE ×40）

图7 空白组术后12 周，骨缺损区表面骨皮质缺损明显（HE ×40）

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