生物玻璃和殼聚糖改性的多孔活性骨水泥實驗研究.pdf

1、在我國骨質疏松癥患者有8000萬,每年新發(fā)的椎體壓縮骨折患者有181萬。對椎體壓縮骨折的臨床治療最常用的方法是椎體成型術,目前臨床廣泛應用的椎體成形材料是聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥。該材料有固化速度快,力學強度高等優(yōu)點,但也存在著明顯的不足:無成骨活性,不可吸收,彈性模量高。研發(fā)出一種具有成骨活性,部分可吸收,合適彈性模量的椎體成型材料是骨科及材料學研究中熱點之一。生物玻璃是一種新型的生物活性材料,具有良好的生物相容性和生物活性,能誘導新骨

2、的生成。殼聚糖是一種天然的高分子材料,對成骨細胞有很好的粘附作用并促進其分化,具有良好的可降解性、生物相容性。通過材料復合的方法將生物玻璃和殼聚糖與聚甲基丙烯酸甲酯復合性,使聚甲基丙烯酸甲酯實現(xiàn)部分降解和內部多孔,有望獲得一種多孔、低彈性模量和促進骨長入的多孔活性骨水泥(PorousBioactiveboneCement,PBC)。
　　研究目的:通過研究不同配比的多孔活性骨水泥體內降解、新骨形成和體內生物力學特性,優(yōu)選成骨活性和

3、生物力學性能較好的多孔活性骨水泥。
　　研究方法:將聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)粉末、玻璃粉末和殼聚糖顆粒按照不同組分質量百分比(wt％)比例配制成3種PBC:PBCⅠ(50:40:10)、PBCⅡ(40:50:10)和PBCⅢ(30:60:10)。48只新西蘭大白兔,體重4.0±0.5Kg,雌雄不限;于雙側股骨髁部制備深度為10mm、直徑為4mm缺損模型。實驗動物模型隨機分為4組,每

4、組12個,分別于雙側缺損處植入單純PMMA骨水泥、PBCⅠ骨水泥、PBCⅡ骨水泥和PBCⅢ骨水泥。術后1周行膝關節(jié)正側位X線片檢查。術后3、6個月每組分別處死6只動物,原位取出各組骨水泥行生物力學檢測、顯微CT檢測和Van-Gieson染色組織學觀察;未植入的對應各組骨水泥行生物力學測試,作為對照。實驗數(shù)據(jù)用軟件SPSS13.0進行統(tǒng)計分析。
　　研究結果:
　　1.術后3個月,顯微CT顯示PMMA組在PMMA和骨組織之間有

5、明顯的空隙,PBCⅠ、PBCⅡ、PBCⅢ組可見骨組織和骨水泥之間形成緊密連接;組織學結果顯示PMMA組可見纖維結締組織環(huán)繞在PMMA和骨組織之間;PBCⅠ、PBCⅡ、PBCⅢ組可見殼聚糖顆粒有不同程度降解,PBCⅢ組降解最為明顯。術后6個月,顯微CT結果與術后3個月相似,PBCⅡ、PBCⅢ組骨水泥內可見大量的骨組織長入;組織學結果顯示PMMA組與術后3個月變化不大;PBCⅠ、PBCⅡ、PBCⅢ組可見骨組織沿殼聚糖降解后形成的空隙向骨水泥

6、內部生長,PBCⅡ、PBCⅢ組骨生長較PBCⅠ組更好。
　　2.未植入及術后3、6個月,PBCⅡ、PBCⅢ組的壓縮強度和彈性模量均較PMMA組明顯下降(P<0.05);PBCⅠ組的壓縮強度也較PMMA組明顯下降(P<0.05),但其彈性模量在未植入時與PMMA組比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);PBCⅡ組的壓縮強度和彈性模量與PBCⅢ組比較差異亦無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。與未植入組相比,PBCⅠ、PBCⅡ、PBCⅢ組在術后

7、3、6個月的壓縮強度和彈性模量均顯著下降(P<0.05),PMMA組無顯著變化(P>0.05)。與術后3個月相比,PBCⅡ、PBCⅢ組術后6個月的壓縮強度均有顯著上升(P<0.05)。
　　結論:以PMMA粉末、生物玻璃粉末和殼聚糖顆粒按照質量百分比(W/W,%)40︰50︰10比例制備的PBCⅡ及30︰60︰10比例制備的PBCⅢ骨水泥比目前臨床使用的PMMA骨水泥有更好的成骨活性和生物力學性能,使用PBCⅡ和PBCⅢ骨水泥行椎