在兔股骨的严重骨缺损修复中，使用3D打印生物活性玻璃支架的诱导膜技术，比较rhBMP-2与羟基磷灰石/β-三钙磷酸盐/水凝胶载体移植物和自体骨移植物的效果

《Injury》：Comparison between rhBMP-2 with a hydroxyapatite/β-tri-calcium phosphate/hydrogel carrier graft and autogenous bone graft in the induced membrane technique using a 3D-printed bioactive glass scaffold for critical-sized bone defects in rabbit femurs

本研究比较了rhBMP-2/HA/β-TCP载体与自体骨移植在诱导膜技术治疗兔股骨临界大小骨缺损的效果，结果显示两者在放射学、生物力学等方面相当，但rhBMP-2组在RUST评分、骨密度等指标上更优，提示其可作为替代材料，需进一步临床验证。

　　在骨科领域，治疗复杂性骨缺损（Critical-Sized Bone Defects, CSBDs）一直是临床研究的重点。由于自体骨移植（Autogenous Bone Graft, ABG）作为传统方法存在一定的局限性，例如骨源有限、供区并发症等问题，因此寻找替代的骨移植材料成为当前的重要方向。在这些替代材料中，重组人骨形态发生蛋白-2（Recombinant Human Bone Morphogenetic Protein-2, rhBMP-2）因其强大的骨诱导和骨生成能力而备受关注。然而，rhBMP-2在诱导膜技术（Induced Membrane Technique, IMT）中的应用效果尚未明确，尤其是与自体骨移植相比，其是否能够达到相似的治疗效果仍存疑。

诱导膜技术是一种基于生物活性膜和自体骨移植的骨修复方法，通过诱导膜的形成，可以促进骨组织的再生和修复。该技术利用了诱导膜的血管化特性以及其分泌的生长因子和骨诱导因子，如转化生长因子-β-1（TGF-β-1）和骨形态发生蛋白-2（BMP-2），从而实现骨组织的再生和重建。然而，自体骨移植的体积有限，尤其是在需要多次取骨或缺损较大的情况下，这种限制更加明显。此外，大量取骨可能带来供区的并发症，如感染、神经损伤等，这些因素限制了自体骨移植的广泛应用。

因此，寻找一种既能克服自体骨移植局限性，又能够保持良好骨修复效果的替代材料成为迫切需求。rhBMP-2作为一种被广泛研究的骨诱导蛋白，在没有使用诱导膜技术的情况下，已经被证明在临床和动物实验中具有良好的效果。然而，在诱导膜技术中，rhBMP-2的使用效果仍然存在不确定性。一些研究假设，诱导膜可能是一个不利于rhBMP-2发挥功能的环境。这种假设认为，诱导膜的形成可能会限制rhBMP-2的扩散，使其在局部浓度较高，从而引发过量的破骨细胞生成和早期骨吸收。此外，诱导膜分泌的生长因子可能对rhBMP-2产生拮抗作用，例如转化生长因子-β-1可能干扰rh BMP-2的骨生成能力，阻碍成骨细胞的分化和成熟。

基于上述背景，本研究旨在评估在诱导膜技术中使用rhBMP-2与HA/β-三钙磷酸盐（β-TCP）和水凝胶载体进行骨移植的效果，并将其与自体骨移植进行比较。研究使用了16只雄性新西兰白兔作为实验对象，这些兔子年龄为3至4个月，体重在3.0至3.5公斤之间。所有实验均在符合动物伦理和护理标准的环境下进行，确保实验的科学性和动物的福利。实验过程中，兔子的右股骨被两次手术处理，间隔时间为4周，以模拟慢性骨缺损的修复过程。

在手术过程中，所有兔子均接受了麻醉，使用的是盐酸替咪丁（Tiletamine Hydrochloride）和盐酸佐他赞（ZolaZepam Hydrochloride）的组合，剂量为每公斤体重5毫克用于麻醉诱导和维持，并在术后三天内使用恩诺沙星（Enrofloxacin）进行肌肉注射，以预防感染。在手术过程中，所有兔子均接受了3D打印的生物活性玻璃支架，该支架形状与切除段的髓腔相匹配，以确保骨移植的准确位置和体积，从而提高实验的可比性。

实验分为两组：自体骨移植组（ABG组）和rhBMP-与HA/β-TCP水凝胶载体骨移植组（BMP组）。在ABG组中，使用的是从髂骨嵴取下的自体骨作为移植材料；而在BMP组中，使用的是rhBMP-2与HA/β-TCP水凝胶载体结合的骨移植材料。所有兔子均接受了相同的生物活性玻璃支架，以确保实验的标准化。

在实验的早期阶段，即术后2周和4周，两组之间的RUST评分（Radiographic Union Score）没有显著差异，ABG组的平均评分为6.25 ± 1.03，而BMP组的平均评分为7.12 ± 0.83，P值分别为0.084和0.161。然而，在术后6周和8周，BMP组的RUST评分显著高于ABG组。在6周时，ABG组评分为平均8.75 ± 0.70分，而BMP组评分为平均分的10.37 ± 分（P值为0.010）。在8周时，评分分别为10.12 ± 除和分（P值为0.003）。这些结果表明，rhBMP-2与HA/β-TCP水凝胶载体的结合可能在促进骨修复方面优于自体骨移植。

除了RUST评分外，实验还评估了骨矿物密度（Bone Mineral Density, BMD）以及动态和静态刚度等参数。结果显示，BMP组在骨矿物密度方面显著优于ABG组（P值为0.161）。在动态刚度方面，BMP组在术后1、3、6、9 Hz的测试中均表现出显著的优越性，而ABG组则没有这种优势。此外，在术后去除钢板后，BMP组在6 Hz和9 Hz的动态刚度测试中仍保持显著的优越性，而ABG组则没有。在静态刚度方面，BMP组在术后去除钢板后也表现出显著的优越性，而ABG组则没有。这些结果进一步支持了rhBMP-2与HA/β-TCP水凝胶载体在骨修复中的优势。

在组织学和免疫组织化学评估中，BMP组在骨形成和骨成熟方面表现出显著的优越性。例如，BMP组在骨形成率、再生骨体积、骨形成和骨成熟的比例等方面均优于ABG组。此外，BMP组在骨形成相关蛋白如骨桥蛋白（Osteopontin, OPN）的表达方面也表现出显著的增强。这些结果表明，在诱导膜技术中使用rhBMP-2与HA/β-TCP水凝胶载体可能能够更有效地促进骨组织的再生和修复。

尽管rhBMP-2在某些方面表现出优势，但两组在其他参数上没有显著差异。例如，两组在骨融合率、再生骨的体积测量、粘弹性、动态刚度在术后去除钢板后在低频（1 Hz和3 Hz）测试中、静态刚度在术前测试、矿化区域比例、骨细胞、成骨细胞和破骨细胞的细胞计数、成熟骨区域比例以及骨钙素（Osteocalcin）的表达方面均没有显著差异。这些结果表明，虽然rhBMP-2在某些方面表现出更好的效果，但在其他方面与自体骨移植的效果相当或相似。

本研究的结果表明，在诱导膜技术中使用rhBMP-2与HA/β-TCP水凝胶载体进行骨移植可以达到与自体骨移植相似的治疗效果。尽管rhBMP-2在某些参数上表现出显著的优越性，但在其他参数上与自体骨移植的效果相当。因此，rhBMP-2与HA/β-TCP水凝胶载体可以作为自体骨移植的一种合理替代材料。考虑到自体骨移植的局限性和供区并发症的风险，这种替代材料可能具有更大的临床应用价值。

此外，本研究还强调了实验的伦理性和数据透明度。所有实验均获得了CRONUS机构动物护理和使用委员会的批准，并遵循了相关机构和国家的伦理和护理指南。所有实验数据均在发表的文章和补充材料中公开，以确保研究的可重复性和科学性。实验过程中，所有作者均遵循了ARRIVE指南，以确保动物的伦理和人道待遇。

本研究的成果还获得了学术界的认可。该研究获得了2022年AO创伤研究奥林匹克赛的金牌，以及2022年AO创伤亚太科学会议的最佳论文奖。这些奖项进一步证明了本研究在骨科领域的价值和意义。同时，本研究的作者声明他们没有已知的与本研究相关的竞争性财务利益或个人关系，以确保研究的客观性和公正性。

综上所述，本研究通过在兔子模型中评估rhBMP-与HA/β-TCP水凝胶载体骨移植与自体骨移植的效果，为诱导膜技术在治疗复杂性骨缺损中的应用提供了新的思路和证据支持。（全文共约2千个tokens）