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文檔簡介
1、隨著人口老年化不斷發(fā)展,以骨量降低、小梁結(jié)構(gòu)退化為特征的骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis,OP)發(fā)病率不斷升高。OP患者最常出現(xiàn)椎體壓縮性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCFs),不僅引起劇烈腰背疼痛的癥狀,降低患者的生活質(zhì)量,還可導(dǎo)致椎體高度下降,形成脊柱后凸畸形,嚴(yán)重影響患者心肺功能,增加患者的死亡率。
椎體成形術(shù)(Vertebroplasty,VP)
2、能夠顯著減輕患者疼痛、部分恢復(fù)椎體高度、避免后凸畸形加重而成為 OVCFs的主要治療術(shù)式。目前,VP術(shù)中主要采用聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate,PMMA)骨水泥,但研究發(fā)現(xiàn),PMMA在聚合過程中會產(chǎn)生3.82%~7.08%的體積收縮,而收縮過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力會導(dǎo)致骨水泥界面產(chǎn)生微裂隙,進而影響強化椎體的長期穩(wěn)定性及力學(xué)性能。同時,PMMA骨水泥還存在著彈性模量過高、聚合過程急劇放熱、不可吸收等諸多缺
3、陷,這也被認為是導(dǎo)致椎體臨近節(jié)段再骨折,神經(jīng)灼傷甚至骨壞死的主要原因。能否研發(fā)一種具有吸水自膨脹特性、低彈性模量的新型骨水泥是生物材料研發(fā)領(lǐng)域的熱點之一。
本研究借鑒工程建筑學(xué)中采用添加膨脹材料克服工業(yè)骨水泥凝固收縮的原理,擬用吸水樹脂聚丙烯酸(ploy acrylic acid,PAA)與PMMA骨水泥(PMMA bone cement,PBC)進行固態(tài)共混改性,進而獲得一種具有自膨脹、足夠力學(xué)強度、較低彈性模量、無急劇放熱
4、過程的新型骨水泥材料,并對其進行理化性質(zhì)、生物力學(xué)特性及生物相容性進行分析,以期獲得一種新型的、用于椎體強化的骨修復(fù)重建材料。
目的:研發(fā)一種新型吸水自膨脹的PMMA骨水泥,并分析其理化性質(zhì)、生物力學(xué)特征及其生物相容性,進而評估其臨床應(yīng)用的前景。
方法:以 PAA改性 PMMA,進而研發(fā)一種具有膨脹特性的骨水泥材料(expandable bone cement,EBC)。通過測定EBC的膨脹倍率評價骨水泥的膨脹性能;
5、根據(jù)骨水泥測試標(biāo)準(zhǔn)(ISO5833-2002)測定聚合溫度、面團時間、凝固時間等指標(biāo)評價EBC的理化性質(zhì);采用掃描電鏡及顯微CT觀察EBC材料PAA-PMMA結(jié)合界面與內(nèi)部三維結(jié)構(gòu);通過擠入實驗評價 EBC的可注射性;通過壓縮實驗測定 EBC的壓縮強度及彈性模量等生物力學(xué)的特征;同時,用含有EBC及PBC浸提液的培養(yǎng)基培養(yǎng)成骨細胞,CCK-8測定EBC的細胞毒性作用評價EBC的生物相容性。
結(jié)果:(1)EBC在模擬體液中浸泡2
6、4h吸液平衡后能夠?qū)崿F(xiàn)8.80%的體積膨脹。EBC的聚合溫度僅為51.7℃,顯著低于PBC(P<0.05),且適宜注射的面團時間顯著延長(P<0.05),兩者的凝固時間無顯著差異(P>0.05)。(2)掃描電鏡觀察顯示改性材料PAA與PMMA可相互共存,且在EBC凝固后仍具備吸水膨脹的功能。同時顯微CT掃描可見PAA能夠在PMMA中均勻分布,保證了EBC能夠在注射過程中吸水均勻膨脹。(3)EBC及PBC在模具中擠入長度分別為4.27±0
7、.12mm、5.04±1.44mm,兩者之間無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。(4)在經(jīng) PAA改性后,EBC的壓縮強度及彈性模量分別為36.15±11.19MPa和849.26±324.47MPa,均低于 PBC材料(P<0.05),但明顯高于正常椎體松質(zhì)骨。(5)CCK-8細胞毒性實驗顯示,PBC與EBC組之間相對吸光度無統(tǒng)計學(xué)差異。
結(jié)論:新型EBC具有良好的遇水膨脹性能,能夠有效克服PBC凝固收縮的缺陷。該材料具有較低的聚
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