低強度脈沖超聲波對鈦酸鋇-碳化硅壓電陶瓷復(fù)合材料成骨作用影響的體內(nèi)外研究.pdf

1、目的：
　　從體內(nèi)體外兩個方面研究低強度脈沖超聲(low intensity pulsed ultrasoundstimulation，LIPUS)對碳化硅(silicon carbide，SiC)及鈦酸鋇/碳化硅((bariumtitanate/silicon carbide，BaTiO3/SiC，BT/SiC)復(fù)合壓電材料成骨作用的影響，探究LIPUS能否激發(fā)鈦酸鋇(BaTiO3)的壓電效應(yīng)而進(jìn)一步提升BT/SiC復(fù)合材料的成

2、骨作用，為LIPUS下壓電效應(yīng)的研究和BaTiO3壓電陶瓷作為骨修復(fù)材料的研究提供有效數(shù)據(jù)。
　　方法：
　　1.分組:將SiC，BT/SiC材料隨機分為超聲組U(BT/SiC)，USiC，對照組C(BT/SiC)，CSiC，另設(shè)置空白組C與超聲空白組UC，保證每組樣品數(shù)量不低于3。分別在實驗組和對照組表面進(jìn)行小鼠前成骨細(xì)胞(mouse embryoosteoblast precursor cells，MC3T3-E1)的接

3、種和培養(yǎng)，超聲組接受1次/d的超聲輻照，對照組接受1次/d的不開電源假輻照。
　　2.噻(硅)藍(lán)(methyl thiazolyl tetrazolium，MTT)法分析LIPUS對兩種材料及空白孔上成骨細(xì)胞增殖的影響。
　　3.堿性磷酸酶(alkaline phosphatese，ALP)含量測定法分析LIPUS對材料及空白孔上成骨細(xì)胞分化的影響。
　　4.選用體重相近的10只健康成年大耳白兔，雙側(cè)下頜骨全麻下手術(shù)制

4、備全層骨缺損模型并植入BT/SiC。術(shù)后連續(xù)3d肌注抗生素，第1d開始超聲加載，一側(cè)下頜骨術(shù)區(qū)接受每天20 min的超聲輻照，LIPUS參數(shù)為頻率1 MHz，強度為30 mW/cm2，脈沖寬度為1 ms，脈沖重復(fù)頻率為100 Hz。另一側(cè)接受不開電源的假輻照。
　　5.制作硬組織切片，染色:在6w和9w時取材并制作硬組織切片，保證最終切片厚度為30～40μm，用甲苯胺藍(lán)、亞甲基藍(lán)-酸性品紅兩種染色方法進(jìn)行染色。
　　6.骨組

5、織形態(tài)學(xué)觀察與面積定量分析:將兩種染色結(jié)果在光學(xué)顯微鏡下觀察，觀察材料內(nèi)骨面積與骨成熟度。在顯微鏡下定量分析并計算成骨面積。
　　以上所有實驗數(shù)據(jù)結(jié)果均用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差((x)±s)表示。組間比較使用SPSS21.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行單因素方差分析和T檢驗，檢驗水準(zhǔn)α=0.05。
　　結(jié)果：
　　1.MTT檢測結(jié)果顯示:MTT檢測結(jié)果可見各組的MC3T3-E1細(xì)胞數(shù)量均隨著培養(yǎng)時間的延長而增多。第1，4，7d，SiC材料組

6、均高于無材料的空白組(C)，并且在4，7d其差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。第1，4，7d，兩組材料之間比較，BT/SiC均高于SiC，且具有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。第1，4，7d，超聲組均高于相應(yīng)的非超聲組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。
　　2.ALP檢測結(jié)果顯示:ALP檢測結(jié)果可見各組的MC3T3-E1細(xì)胞的ALP值均隨著培養(yǎng)時間的延長而提高。第1，4，7d，SiC材料組均高于無材料的空白組(C)，并且其差異具

7、有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。第1，4，7d，兩組材料之間比較，BT/SiC均高于SiC，且具有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。在第1d，超聲組與相應(yīng)的非超聲組之間無統(tǒng)計學(xué)差異;在第4，7d，超聲組均高于相應(yīng)的非超聲組，其差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。
　　3.骨組織形態(tài)學(xué)觀察:兩種染色結(jié)果均顯示材料內(nèi)有新生骨組織長入，并且隨著時間延長面積增多，骨質(zhì)成熟度也隨著時間的延長而更加成熟。相同時間點的LIPUS組成骨面積與成熟度均高于

8、對照組。
　　4.骨組織形態(tài)計量分析:對甲苯胺藍(lán)染色、亞甲基藍(lán)-酸性品紅染色切片進(jìn)行面積測量，可見相同時間點LIPUS組成骨面積大于對照組，兩組樣本的9w成骨面積也高于6w，具有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。
　　結(jié)論：
　　1、LIPUS可以促進(jìn)BaTiO3/SiC復(fù)合材料的成骨作用。LIPUS激發(fā)了BaTiO3壓電效應(yīng)，該效應(yīng)參與了骨生成。
　　2、SiC可以促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化。BaTiO3/SiC復(fù)合材