《Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials》：Resorption Pattern and Bone Regeneration Using a Synthetic Bone Substitute Block With or Without rhBMP-2 and Bisphosphonates: An in Vivo Experiment
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摘要：本研究旨在探讨向合成骨替代块（synthetic bone block substitute）中添加重组人骨形态发生蛋白?2（recombinant human bone morphogenetic protein?2，rhBMP?2）或双膦酸盐（bis
摘要：本研究旨在探讨向合成骨替代块（synthetic bone block substitute）中添加重组人骨形态发生蛋白?2（recombinant human bone morphogenetic protein?2，rhBMP?2）或双膦酸盐（bisphosphonate）是否影响新骨形成及移植材料降解模式。研究人员在兔颅骨临界骨缺损模型中建立四组处理：生理盐水浸泡合成骨块（SBB组）、帕米膦酸钠浸泡合成骨块（BPS组）、rhBMP?2浸泡合成骨块（BMP组）及未处理空白对照（control组）。术后8周行同步辐射微计算机断层扫描（synchrotron?based micro?computed tomography，micro?CT）及组织学分析，分别评估骨内区域（嵌于受区骨内部分）与骨外区域（突出于骨表面外生部分）。同步辐射micro?CT分析显示各组合成骨块吸收均有限——SBB组、BPS组及BMP组合成骨块吸收百分比均值分别为8.56％、11.13％及9.11％，组间无显著差异，移植物圆柱形态在外生骨外部分亦得以保留。组织学评估表明rhBMP?2显著促进新骨形成，尤以骨内区域为著（新骨面积均值：SBB组2.65 mm2、BPS组1.37 mm2、BMP组4.41 mm2）；尽管成骨活性存在差异，双膦酸盐与rhBMP?2均未明显加速移植物吸收，残留骨移植材料保存良好。综上，无论是否添加生物活性介质，合成骨块在骨内及骨外区域均可提供体积稳定性；rhBMP?2则可增强骨再生。
论文解读：合成骨替代块联合或不联合rhBMP?2及双膦酸盐时的吸收模式与骨再生
本研究发表于Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials。目前牙槽嵴增量术式中，自体骨块被视为金标准，兼具成骨、诱导及传导特性且无免疫排斥，但其临床应用受限——供区并发症明显、可用骨量有限，且吸收不可预测（术后6个月内体积丧失可达50%）。因此异种及合成骨替代块被开发以规避上述问题，其中由羟基磷灰石（hydroxyapatite，HA）与β?磷酸三钙（β?tricalcium phosphate，β?TCP）构成的合成骨块可定制形状与尺寸、无供区损伤，并在水平及垂直向牙槽嵴增量中证实有效。然而既往研究多关注颗粒状或胶原软化块，硬型合成骨块在加载rhBMP?2或双膦酸盐后的体积稳定性与新骨形成交互作用尚不明确。为此，研究人员采用兔颅骨临界尺寸缺损模型，比较单纯合成骨块、rhBMP?2负载合成骨块及双膦酸盐负载合成骨块的新骨形成能力与移植物吸收模式，以明确生物活性介质是否影响合成骨块的体积维持功能。
为开展研究，研究人员选用8只雄性新西兰大白兔（New Zealand White rabbits），于每只颅骨制备4个直径4 mm临界尺寸圆形缺损，随机分配至对照组（血凝块自然愈合）、生理盐水浸泡合成骨块组（SBB组）、帕米膦酸钠浸泡合成骨块组（BPS组）及rhBMP?2浸泡合成骨块组（BMP组）；植入材料为HA/β?TCP（60％/40％）三维打印圆柱状合成骨块（?4 mm×高3 mm）。术后8周处死动物取材，采用同步辐射micro?CT（synchrotron?based micro?CT）进行三维体积配准测算移植物整体、骨内及骨外吸收率，并行组织学（HE及Masson三色染色）与组织形态计量学分析，分别量化总增宽面积（total augmented area，TAA）、新骨面积（new bone area，NBA）及残留材料面积（residual material area，RMA），统计学采用线性混合模型（linear mixed model，LMM）与非参数检验。
3 Results
3.1 Clinical Observations
术后8周观察期内所有实验兔术区无感染、出血、肿胀及其他全身或局部不良反应。
3.2 Synchrotron?Based Micro?CT Analysis
同步辐射micro?CT测得SBB组、BPS组及BMP组合成骨块吸收百分比（percentage of synthetic bone block resorption，PSR）均值分别为8.56％、11.13％及9.11％，组间无统计学差异（p＝0.470）；骨内吸收率（intrabony resorption rate，IRR）分别为10.34％、10.61％及9.68％，骨外吸收率（extrabony resorption rate，ERR）分别为7.64％、12.04％及9.15％，IRR与ERR各组间亦无显著差异（p＞0.05）。提示无论浸泡液种类如何，合成骨块8周内体积吸收极少且圆柱外形基本保留，rhBMP?2与双膦酸盐均未显著加速移植物降解。
3.3 Descriptive Histology
组织学示各组成成骨块均与兔颅骨实现良好整合，材料孔隙相互连通，新骨长入孔隙内部；移植物表面及周围可见新骨形成与异物巨细胞（foreign body multinucleated giant cells，FBGCs）。BPS组FBGCs主要分布于骨内区域，BMP组骨内区FBGCs极少而主要见于骨块外缘。
3.4 Histomorphometric Analyses
三组植入标本TAA均显著大于对照组（p＜0.05）。总体NBA均值：对照组1.65 mm2、SBB组2.89 mm2、BPS组1.68 mm2、BMP组5.33 mm2，BMP组显著高于其余各组（p＜0.05），BPS组与SBB组及对照组无差异。分层分析示骨内区域NBA：SBB组2.65 mm2、BPS组1.37 mm2、BMP组4.41 mm2（p＜0.05）；骨外区域NBA各组差异未达显著。残留材料面积（RMA）三组间无论整体或分区均无显著差异（p＝0.588）。表明rhBMP?2可显著促进新骨形成（尤骨内区），双膦酸盐在该观察时点对新骨形成无促进作用，且两种生物活性介质均不增加移植物吸收、残留材料保存相当。
4 Discussion（结论总结）
研究人员指出，HA/β?TCP合成骨块在兔颅骨模型中即使加载rhBMP?2或双膦酸盐，8周内仍保持极低吸收率与原始形态，骨内与骨外区域吸收模式无差异，证明其具备可靠的容积稳定性，可作为空间维持载体。rhBMP?2显著增强新骨形成，且在血供更丰富的骨内区域效应更明显；双膦酸盐因抑制破骨细胞活动在早期可能延缓骨改建，8周时对新骨面积呈轻度抑制趋势，长期效应待进一步观察。同步辐射micro?CT消除了常规micro?CT射线硬化伪影，精确定量显示移植物体积变化。该研究证实合成骨块联合rhBMP?2可在维持移植体积的同时提升骨再生量，为临床牙槽嵴重度缺损增量中应用负载生物活性因子的合成骨块提供了临床前依据。
