前言

骨缺損修復是骨科、口腔醫學及生物材料領域的重要研究方向。構建高度仿真的骨缺損動物模型，是評估新型骨修復材料，探究骨再生機制的關鍵基礎。本文聚焦于骨缺損動物模型的構建策略與技術要點，旨在助力科研人員優化實驗設計，加速骨再生研究成果的轉化。

常用動物模型以及選擇要點

在骨缺損研究中，大小鼠模型憑借其遺傳可控性、成本效益及成熟評價體系，是較為常用的實驗動物類型。建議根據研究目標以及經費預算綜合決策。

*哈弗氏系統：是人類骨骼中特有的結構，對骨骼的重建和營養供應起到重要作用。大小鼠缺乏該系統，因此在模擬人類骨骼重建過程方面存在一定局限。

模型構建的核心技術要點

一、 精準缺損制備

（1）使用定制鉆頭，減少熱損傷，保留骨膜完整性

（2）臨界尺寸控制：損過小觀察期內自行愈合過快會影響實驗結果，對藥物或者材料是否具有成骨作用的評估容易導致誤判。因此1986年有學者提出臨界性骨缺損（bone size defect，CSD）的概念，指動物一生中不會自動愈合的最小尺寸的骨缺損。CSD定義為周徑的1.5-2.5倍或缺損長度為模型對象的1/10以上，超過該范圍會出現缺損不愈合

*臨界性骨缺損（CSD）：指動物一生中不會自動愈合的最小尺寸的骨缺損。其定義為骨缺損周徑達到正常骨周徑的 1.5 - 2.5 倍，或者缺損長度超過模型對象骨骼長度的 1/10，超出這個范圍，骨缺損通常難以自行愈合。

二、 標準化操作流程

麻醉監護，無菌操作，術后護理，保障動物福利與數據可重復性。

拓普骨缺損動物模型案例

骨缺損模型造模方法分為非手術法和手術法，非手術法主要包括藥物誘導和物理方法。例如，通過注射特定藥物（如木瓜蛋白酶）誘導骨缺損。這種方法操作相對簡便，但無法精確控制缺損的大小和形狀，模擬臨床骨缺損的復雜性和修復過程方面存在一定的局限性。最常用的為手術法。

科研思路：

一 、模型構建

首先確定使用的動物，缺損部位與大小

圖 1：大鼠股骨遠端圓柱形骨缺損制備示意圖

用3mm骨鉆在大鼠股骨遠端鉆孔，制備直徑3mm，深度3mm的圓柱形缺損（如有植入材料，需確認植入材料的大小，方向，選擇合適的鉆頭）

圖 2：小鼠下頜第一磨牙缺損位置示意圖

小鼠下頜第一磨牙缺損以遠中尖為參考點，缺損位于遠中尖水平、牙槽骨冠方邊緣下1mm處，缺損直徑為0.5mm，深度為0.25mm

二、 實驗設計

分組設計：一般設置假手術組和實驗組

三、 觀察指標

包括骨缺損愈合情況、新骨形成、骨組織結構、生物力學性能等。評價的方法可有：

（1）影像學檢測：DR檢測，動態檢測新骨形成速率；Micro CT（定量分析骨密度，骨小梁厚度、骨體積分數等數據）

根據Micro CT結果，與對照組相比，治療后Micro CT骨小梁體積、厚度和數量明顯增加，骨小梁分離減少 

https://doi.org/10.1111/cpr.13035

（2）病理驗證：骨缺損處組織HE染色，Masson染色，進行聯合分析，計算軟組織占比，編織骨占比，皮質骨占比，評估新骨形成的質量和成熟度。

HE染色

（3）生物力學檢測 ：三點彎曲試驗，壓縮試驗評估修復后骨強度恢復情況

（4）生化檢測：成骨活性和骨代謝指標（堿性磷酸酶、Ⅰ型原膠原羧基端前肽、Runx2、OCN等）

展望

多學科融合：未來骨缺損研究將更加注重多雪珂融合，結合材料科學、生物學、醫學等多學科只是、開發更接近人體生理環境的骨修復材料。

個性化治療：隨著基因檢測和生物信息學的發展，有望實現骨缺損的個性化治療，根據患者的基因特征和病情選擇最適合的治療方法。

臨床轉化：進一步加強基礎研究與臨床應用的結合，將實驗室研究成果更快地轉化為臨床治療方法，造福患者。

總之，骨缺損動物模型在骨組織工程研究中具有重要地位。通過合理構建大小鼠骨缺損模型，深入探索骨修復機制和材料性能，有望為骨缺損的臨床治療提供更有效的解決方案。作為骨科再生醫學研究領域的專業合作伙伴，深圳靈賦拓普提供從模型設計、手術造模到表型分析的一站式動物實驗服務，可精準構建嚙齒類動物（大鼠/小鼠）、中大型動物（兔，犬、綿羊）的顱骨、脛骨、股骨、牙槽骨等部位的標準化或定制化骨缺損模型，助力科研突破，促進高效轉化。

參考文獻：Hanghang Liu, Shibo Liu, Huanzhong Ji,et al. An adiponectin receptor agonist promote osteogenesis via regulating bone-fat balance.Cell Proliferation. 2021;54:e13035.

如果您在骨缺損動物模型構建過程中有任何經驗或疑問，歡迎在留言區分享交流。