新型鋅離子緩釋型羥基磷灰石涂層的骨整合實驗研究.pdf

1、近30年來，骨科手術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下兩個方面:外科技術(shù)的發(fā)展以及植入材料的進(jìn)步。骨科內(nèi)植入材料在臨床治療中具有重要的意義，是多種治療策略的實施載體。人工關(guān)節(jié)置換術(shù)已成為重建關(guān)節(jié)功能的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)之一，而內(nèi)固定手術(shù)也已成為高能量骨科創(chuàng)傷的主要選擇。在這些廣泛開展的臨床骨科診療技術(shù)中，金屬內(nèi)植入材料均被廣泛地應(yīng)用。然而金屬材料具有典型的生物惰性，與宿主骨之間難以形成緊密的骨整合。由此產(chǎn)生了通過涂層對金屬材料表面進(jìn)行一定改性的技術(shù)，通過涂層技

2、術(shù)使得金屬材料表面具有一定的生物活性，誘導(dǎo)材料表面的直接成骨，最終達(dá)到植入物與宿主骨之間的長期力學(xué)穩(wěn)定。目前羥基磷灰石(HA)涂層已廣泛應(yīng)用于臨床，取得了良好的療效。但HA涂層在體內(nèi)易溶解，成骨活性底，其骨整合速度較慢，另一方面鋅離子能促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化，具有成骨活性。本研究擬通過溶膠凝膠法，將磷酸三鈣(TCP)作為鋅離子的載體引入FHA涂層材料中，從而改善材料的骨整合。
　　 本研究首先采用共沉積無定形磷酸鈣前軀體的形式

3、在低溫下晶化制備納米尺寸的含有Zn離子的TCP顆粒，并通過溶膠凝膠法將ZnTCP顆粒引入含氟的HA涂層中，最終制備了ZnTCP/FHA涂層材料。通過改變ZnTCP添加量及ZnTCP顆粒中的Zn含量兩種方法來控制涂層中的Zn含量。對該種材料進(jìn)行電鏡觀察以及 Zn離子緩釋實驗研究，結(jié)果顯示Zn含量為6.2 wt％涂層具有最佳的Zn離子緩釋特性。
　　 其次，我們對制備的ZnTCP/FHA涂層材料與MG63細(xì)胞一起進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)實驗

4、。以MTT法檢測材料表面的粘附細(xì)胞數(shù)量，以及細(xì)胞增殖情況，并對材料表面的細(xì)胞生長進(jìn)行掃描電鏡觀察。結(jié)果顯示ZnTCP/FHA涂層材料與傳統(tǒng)的FHA涂層材料相比，其表面粘附有更多的成骨樣細(xì)胞，并且細(xì)胞增殖迅速，成骨細(xì)胞活性較高。采用鐵氰化鉀法檢測材料上細(xì)胞的堿性磷酸酶（ALP）活性，并通過逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)檢測細(xì)胞的Ⅰ型膠原及骨鈣素的基因表達(dá)。結(jié)果顯示ZnTCP/FHA涂層材料表面的細(xì)胞較FHA涂層材料分泌更多的ALP，其Ⅰ型膠原及骨鈣

5、素的表達(dá)也處于較高水平。ZnTCP/FHA涂層材料在體外研究中顯示了更好的生物相容性及成骨活性。
　　 最終，我們將ZnTCP/FHA涂層材料植入新西蘭大耳白兔脛骨內(nèi)，術(shù)后10周及術(shù)后11周在兔子皮下注射鹽酸四環(huán)素進(jìn)行熒光標(biāo)記。術(shù)后12周處死動物。對標(biāo)本進(jìn)行生物力學(xué)檢測，ZnTCP/FHA組具有更高的抗拔出力。對標(biāo)本進(jìn)行硬組織切片后在熒光顯微鏡下觀察，進(jìn)行HE染色后行光鏡觀察。熒光觀察顯示ZnTCP/FHA涂層材料及FHA涂層材

6、料表面骨小梁內(nèi)部有很多清晰的雙標(biāo)線，說明成骨旺盛。HE染色觀察發(fā)現(xiàn)ZnTCP/FHA涂層材料組鈦板周圍成骨最為旺盛，骨組織與鈦板結(jié)合緊密，并且連續(xù)分布，骨組織內(nèi)可見較多的骨細(xì)胞和哈弗氏系統(tǒng)。體內(nèi)實驗顯示ZnTCP/FHA涂層材料與宿主骨有更好的結(jié)合，與傳統(tǒng)材料相比具有材料表面成骨更為迅速，表面骨整合更為完全的優(yōu)點。
　　 本研究表明新型緩釋鋅離子羥基磷灰石涂層材料在體內(nèi)及體外實驗中均表現(xiàn)了良好的生物相容性，與傳統(tǒng)涂層材料相比具有