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【摘要】 骨形成蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)，作为转化生长因子β(TGF-β)超家族的成员，是一类多功能细胞因子。BMP能诱导未分化间充质细胞向骨和软骨发生不可逆转化，在细胞增殖、凋亡、分化和形态遗传方面具有重要作用。但是，目前BMP在临床应用上存在困难，主要因为单纯种植BMP易在体内扩散稀释，难以在新骨形成过程中充分发挥其诱导成骨作用， 因此需要合适的载体在发挥支架作用的同时使BMP得到缓慢释放。本文就构成天然、无机、合成和复合材料载体的条件、载体的特性进行综述，进一步拓展BMP的临床应用范围，并对BMP载体的应用前景进行简要分析。
【关键词】 BMP;载体;骨组织工程
骨形态发生蛋白(BMP)在骨组织再生和修复中发挥着重要的作用［1］，在临床上应用广泛。同时， BMP在骨再生过程中作用巨大，但其具体机制尚不明确，仍需更进一步的研究。然而，由于BMP的一些特有的性质限制了它的进一步应用，所以其运载系统的研究成了BMP研究的主要方向之一，旨在突破这些限制以开拓其更加广泛的应用空间。
1 BMP载体及其运载系统
因为BMP具有水溶性，且半衰期比较短，所以BMP容易弥散在体液中，从而不能有效地发挥其生物学活性。因此BMP需要与其控释载体相结合［2］。BMP的合适载体不仅能保持蛋白质在充足的时间内在其应用位置引导骨生成［3］，而且应该保持蛋白质结构的完整性和生物活性。
一个合适的载体应当满足以下条件：①生物相容性：使宿主不发生或仅发生轻微的炎症反应，使骨诱导的干扰因素最小化。②生物降解性：在体内以水解的方式降解，使其与周围的组织形成一个界面或者完全降解并完全侵入愈合组织，从而提供适当的孔隙，而使细胞能够吸附以及在新骨中形成血管。③可吸收性：使残余载体对于骨修复生物机制特性的影响最小化。④方便操作性：载体应该是方便消毒，便于操作，在受限的储存条件下保持稳定，适于商业化大规模生产，并被监管机构的批准［4］。
临床上可用的rhBMPs(recombinant human BMP-2，人基因重组骨形成蛋白)运载装置不是很理想，因为需要消耗大量的BMP才能达到预期的成骨效果［5］。为了开发出最佳的运载系统，使其能够降低rhBMPs的消耗，并能够保持一个稳定的释放模式，具有良好的骨引导性，科学家们也在努力探寻有效，简单，便宜的运载系统。目前的运载系统主要可分为四大类：
1.1 天然载体，如纤维蛋白凝胶，玻尿酸，纤维素，硫酸软骨素、蚕丝和琼脂糖等，其中最普遍使用的是牛胶原［6］。这些材料的优点是具有良好的生物相容性，缺点是天然来源，可能传播疾病，具有免疫原性［7］。其中值得一提的是煅烧骨(SB)，主要成分为羟基磷灰石(HA)，作为 BMP载体，它具有明显的优点：它保留天然骨组织较均匀的三维立体孔隙-网架结构，存在着较大的三维空间和表面积，有利于成骨细胞的黏附、增殖；孔隙大小适合肉芽组织长入和骨、软骨的分化形成，并可以被机体吸收降解。在BMP/SB复合材料中，BMP赋予SB诱导能力，SB可充当BMP的载体和缓释系统，能与BMP进行良好的复合，使材料内部的BMP分布更为均匀，并可为新骨的形成提供支架和场所。所以它是BMP天然的良好载体［8］。
1.2 无机材料，如钙磷酸盐，钙硫酸盐和生物活性玻璃，可以模仿天然骨结构，做成各种形态，其网状微观结构有助于BMP附着和BMP与靶细胞接触，能使BMP缓释的载体发挥支架作用，便于应用［9］。而作为BMP载体材料的一种，生物无机材料则以它良好的生物相容性和骨传导性成为人们研究的热点。单纯BMP被种植人体之后，会被组织液稀释及蛋白酶分解，在局部保持有效浓度的时间非常有限，不能有效发挥其骨诱导作用。必须有合适的载体材料与其复合，起到令其缓释及提供骨细胞生长支架的作用。
1.3 复合材料，是上面提到的材料的一种结合，这些材料取长补短，发挥最大作用。理想的复合材料应结合成骨(细胞)，成骨诱导(生长因子)和骨传导(结构)的特性，以促进组织再生。目前已研制出几种最新应用载体技术：陶瓷、BMP与胶原或纤维蛋白黏合剂复合；α-聚酯的复合；在α-聚酯与BMP复合物中加入生物聚合溶液、其他骨生成因子、激素。这些技术与骨促进膜联合应用，改善载体的性能，更有利于BMP诱导骨生成。有实验表明，Woo等人将BMP-2与PLGA微粒混合，发现该复合材料是有效的BMP-2运载和持续释放系统；BMP/bFGF和DBM/BC的复合材料可以有效修复兔大面积关节软骨损伤，具有很强的生物力学强度，极易塑形，材料内适宜新生血管长入和新生骨形成，具有良好的成骨诱导活性、良好的生物相容性，是较理想的生物载体；将具有传导成骨作用的CPC与具有较强的诱导成骨活性的BMP结合成的复合物，具有骨传导和骨诱导的双重作用。
最近，纳米颗粒作为控释载体广泛发展起来，最常用的被设计成纳米颗粒的材料包括合成材料，天然聚合物和羟基磷灰石的颗粒。羟基磷灰石纳米颗粒(HANPs)在作为药物输送系统的载体和在骨组织工程中作为支架材料方面具有巨大的应用潜能。在一项由Ruhe等人进行的研究，BMP-2的释放被观察到依赖于复合成分和纳米结构，以及释放介质的pH值［10］。在未来的骨组织工程中，纳米颗粒技术在BMP输送系统方面的应用将是最有前景的方法，为了找到理想的载体，进一步的研究必然集中在这上面。
BMP是维持骨骼稳态的主要参与者，并且对于固有的骨修复功能的成骨信号起着至关重要的作用。实验研究证明，BMP作为骨生长因子是安全和有效的。如何保证载体材料在体内的持续释放以及BMP的使用技巧和剂量的掌握仍需探索。综上所述，有关BMP复合生物无机材料已经取得了很大的进展，并在动物实验上也产生了良好的效果，相信不久将在临床上得到应用。
参 考 文 献
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