可塑性磷酸钙载体联合rhBMP-2促进兔临界尺寸骨缺损修复的机制与疗效研究

为解决大尺寸骨缺损修复中自体移植供体不足、合成骨替代材料缺乏骨诱导活性等问题，韩国研究人员通过兔股骨远端临界尺寸缺损模型，系统评估了可塑性磷酸钙(MCaP)载体单独及联合不同剂量重组人骨形态发生蛋白-2(rhBMP-2)的骨再生效果。研究发现MCaP具有显著骨传导性，联合rhBMP-2可加速早期骨形成，为临床骨缺损修复提供了安全有效的新型材料组合方案。

　　

骨骼缺损修复一直是骨科领域的重大挑战，特别是当缺损范围超过临界尺寸时，自体移植虽为金标准却面临供体有限和二次创伤等问题。虽然合成骨替代材料如磷酸钙陶瓷具有良好生物相容性，但普遍缺乏促进新骨形成的"生物活性"。更令人头疼的是，具有强效骨诱导作用的重组人骨形态发生蛋白-2(rhBMP-2)在临床应用中常因载体选择不当导致药物突释、异位骨化等并发症。这些现实困境促使科学家们不断探索既能精准适配缺损形态、又能可控释放生长因子的新型载体系统。

在这一背景下，韩国嘉泉生物医学研究中心Hyun Seung Ryu团队联合首尔圣母医院骨科专家，在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》发表了一项创新研究。他们采用可塑性磷酸钙(MCaP)这种结合了羟基磷灰石(HA)和β-磷酸三钙(β-TCP)的新型材料作为载体，在73只新西兰大白兔双侧股骨远端构建6mm直径的临界尺寸缺损模型，系统比较了单纯MCaP与加载低(0.04 mg/cc)、中(0.16 mg/cc)、高(0.6 mg/cc)三种剂量rhBMP-2组合的治疗效果。通过12周的动态观察，研究首次揭示了这种复合材料在松质骨环境中的骨再生规律。

研究团队运用了多项关键技术：采用标准化手术建立双侧股骨远端6mm×10mm圆柱形缺损模型；通过微计算机断层扫描(μCT)实现三维骨量定量分析；利用甲基蓝-碱性品红染色的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包埋切片进行组织形态计量学测定；参照ISO 10993-6标准进行局部组织反应评分；建立"骨在关注区域内占比(BIRI)"新指标量化修复效果。

研究结果显示：
Radiography and Micro-CT Analysis
μCT三维重建证实，空白对照组12周内仅见不足10%的新骨形成，验证了模型的临界尺寸特性。而MCaP组与自体移植组在第6周时骨体积分数已无统计学差异(p>0.05)，但BIRI指标显示MCaP组在6周(0.94±0.03 vs 0.53±0.09)和12周(0.77±0.03 vs 0.37±0.13)均显著优于自体移植(p<0.05)，表明MCaP在松质骨环境具有卓越的骨传导性。

Histomorphometry
高剂量rhBMP-2组在第3周即表现出显著的骨再生优势，BIRI值(0.8±0.07)显著高于自体移植组(0.54±0.09,p=0.026)。组织学显示β-TCP/HA颗粒周围早期即出现活跃的成骨细胞贴附，且rhBMP-2剂量越高，材料降解与新骨替代速率越快。

Histopathology
石蜡切片显示，rhBMP-2组在第3周就出现编织骨桥接，而单纯MCaP组需至第6周。值得注意的是，高剂量组观察到超出缺损区的异位骨化，提示松质骨高血供环境可能加速rhBMP-2的局部扩散。

Quantitative evaluation
所有实验组的组织反应评分均维持在0.67至-5.13之间，远低于ISO 10993-6规定的轻微反应阈值(3.0)，证实材料系统具有优良的生物相容性。

在讨论与结论部分，研究者指出MCaP通过提高固含量(79%初始占比)有效克服了传统可注射磷酸钙易迁移的缺点，其β-TCP/HA双相结构创造了理想的"先导降解-骨长入"微环境。虽然rhBMP-2在松质骨缺损中未表现出显著的剂量依赖性疗效差异，但其加速早期愈合的特性对血供较差的皮质骨缺损可能更具价值。这项研究为临床提供了重要启示：对于血供丰富的干骺端缺损，单纯MCaP可能已足够；而在愈合条件较差的部位，添加rhBMP-2将发挥关键作用。未来研究需要延长观察周期至完全降解，并在更大动物模型的皮质骨缺损中验证该材料组合的疗效。