交叉韧带重建数量逐年增长,为进一步保证远期效果良好,众多学者希望术后获得直接腱骨愈合。目前仅少数方法能促进直接腱骨愈合,如干细胞移植。但该技术步骤较繁琐,限制了临床应用。近年研究表明聚磷酸盐联合bFGF能更好地促进BMSCs及成纤维细胞增殖,上调SIBLING家族基因表达,诱导成骨分化、成骨及新生血管生成,抑制破骨细胞活性;纤维蛋白胶可作为促BMSCs粘附增殖的支架及bFGF缓释载体。受干细胞移植及上述成果的启发,在前期研究基础上,本研究设想改进干细胞移植技术构建注射型聚磷酸钙-bFGF缓释纤维蛋白胶,术后即刻注入腱骨界面,通过促进腱骨界面BMSCs粘附、增殖、分化等多重机制,促进直接腱骨愈合。研究包括构建注射型聚磷酸钙-bFGF缓释纤维蛋白胶,探索其对BMSCs等细胞粘附增殖、成骨分化、新生血管生成的作用及其机理,并用兔前交叉韧带重建术后腱骨愈合模型评价其对促进直接腱骨愈合的影响。
anterior cruciate ligament;tendon-bone healing;bFGF;calcium polyphosphate;fibrin glue
本研究通过bFGF-CPP纤维蛋白胶构建、物理特性及缓释性能检测、体外细胞培养活性检测、体内生物相容性实验、体内动物实验验证等一系列研究,得出了较为理想的结果。本研究中我们通过bFGF与肝素、纤维蛋白胶的联合应用实现了bFGF的缓释作用。通过实验我们达到使bFGF在2周内完全释放,在局部环境中产生一个稳定的浓度,持续促进细胞增殖。同时纤维蛋白胶作为了聚磷酸钙的载体,聚磷酸钙可以缓释磷酸根,磷酸根作为成骨材料之一可以促进腱骨愈合过程。本研究显示作为bFGF和CPP的载体纤维蛋白胶可以持续缓释这两因子,调节纤维蛋白胶各成分构成比后可得到适合的孔隙大小,有利于BMSCs等细胞在其中生长,同时能通过上述bFGF和CPP促进BMSCs、成骨细胞及成纤维细胞中Collagen I、ALP、VEGF和RUNX2等相关基因表达增加,促进BMSCs成骨分化和调节成骨细胞活性。同时由于其较好的塑形能力,可以均匀填充于腱骨之间,使bFGF和CPP相对均匀分布。通过体外细胞培养发现bFGF和CaPP联合运用可以进一步促进细胞成骨基因和蛋白表达增加。兔肌袋研究发现其具有良好的生物相容性。髌腱-骨愈合模型显示bFGF-CPP纤维蛋白胶可以很好地促进腱骨之间愈合。进一步进行兔前交叉韧带重建模型验证时发现bFGF、CPP以及二者联合运用均能不同程度促进兔前交叉韧带重建术后腱骨愈合,其中bFGF和CPP联合运用在促进成骨、纤维软骨形成及提高生物力学强度方面较单一成分运用更具优势,有促进直接腱骨连接的作用。