应用丝素蛋白/rhBMP-2微球复合双相磷酸钙进行椎体间融合的实验研究

脊柱融合术是治疗腰骶部退变性疾病的常用方法，其中植骨材料是融合成功与否的关键因素之一。目前应用的主要有自体骨、同种异体骨、异种骨和人工骨，但是延迟融合和假关节的发生率较高。随着组织工程学的发展，以不同载体复合rhBMP-2构建人工骨已成为近年研究的热点，但是仍然存在蛋白活性降低，不能持续诱导成骨以及成骨与降解能力不匹配等缺点。因此，本研究将丝素蛋白作为rhBMP-2的缓释载体，制备适合粒径的SF/rhBMP-2微球，在保持蛋白活性的同时使其缓慢释放，发挥持续骨诱导作用；再将微球与双相磷酸钙复合，制备多孔BCP/SF/rhBMP-2人工骨，通过测试材料抗压强度、生物降解性和异位成骨能力，探索微球与BCP的最佳配比；最后将人工骨植入绵羊腰椎体间融合模型，在术后不同时刻通过影像学、生物力学以及组织学分析融合情况。如果活性人工骨研制成功，将持续释放骨诱导因子，提高脊柱融合的成功率。

本项目针对目前BMP缓释微球的各种缺点或不足，采用冷冻干燥法制备了SF/rhBMP-2微球，测定微球的直径及载药率，研究了rhBMP-2的释放规律，并评估其异位成骨能力。通过溶液共沉淀法合成BCP，与微球配比，加入氯化钠为致孔剂，制备BCP/SF/rhBMP-2人工骨，测试抗压强度，孔隙率，孔径及骨诱导性能。建立绵羊L1,2、L3,4和L5,6腰椎前路椎体间融合模型，每只绵羊的三个椎间隙随机植入BCP、BCP/rhBMP-2、BCP/SF/rhBMP-2，通过手触检测融合率、CT扫描、生物力学测试和组织学分析脊柱融合状况。结果表明：SF/rhBMP-2微球呈规则圆形，随乙醇比例浓度的增加，直径减小，但载药率无统计学差异（P>0.05）。rhBMP-2的释放符合双相动力学释药规律，早期爆发性释放，晚期缓释。异位成骨试验提示有软骨细胞及成骨细胞形成。加入150%致孔剂的人工骨抗压强度（约30Mpa）大于松质骨，孔隙率为78.83%，生长在其表面的干细胞向成骨细胞分化。术后3月时BCP、BCP/rhBMP-2、BCP/SF/rhBMP-2融合率分别为6.7%、53.0%及73.3%；6个月时为13.3%、60.0%及80.0%。新骨生成量BCP/SF/rhBMP-2>BCP/rhBMP-2>BCP（P<0.05），而钙磷残留量BCP >BCP/rhBMP-2>BCP/SF/rhBMP-2（P<0.05）。.本课题组顺利地完成了既定计划，项目总体达到预期目标。研制出SF/rhBMP-2缓释微球，既能维持rhBMP-2的活性，又能缓慢释放，持续诱导成骨。研制出能应用于椎体间融合术的BCP/SF/rhBMP-2人工骨，满足如下要求：（1）合适的孔径和孔隙率，且强度达到松质骨水平；（2）良好的生物相容性（3）持续的骨传导和骨诱导能力，短期获得脊柱融合。相关结果发表SCI论文11篇，获得奖项3项，培养毕业博士1名，硕士9名。本课题组积极参加各种学术会议，通过交流提高了学术水平，共享了数据，促进了科研工作。