載骨碎補(bǔ)磷酸骨水泥的研究.pdf

1、磷酸鈣骨水泥(CPC)具有自固化,可塑形的特性,且水化產(chǎn)物是自然骨的主要無機(jī)成分,是一種較理想的骨缺損填充材料。臨床在填充骨缺損的同時(shí)常需要載入藥物局部釋放,以治療骨科疾病或預(yù)防感染,達(dá)到修復(fù)骨缺損和藥物治療的雙重目的。CPC因制備過程無需高溫加熱,利于藥物的加入,在填充骨缺損的同時(shí)又能保持病灶部分藥物濃度,延長(zhǎng)藥物有效治療時(shí)間,因此CPC是一種良好的骨科藥物載體。臨床中醫(yī)常采用中藥治療骨科疾病或促進(jìn)骨修復(fù)。中藥骨碎補(bǔ)(GSB)在促進(jìn)骨

2、愈合方面療效顯著,故本研究擬選取骨碎補(bǔ)作為模型藥物,選用CPC作為藥物載體,制備載骨碎補(bǔ)CPC,并對(duì)其理化性能、體外模擬釋放及體內(nèi)外生物學(xué)活性進(jìn)行研究,旨在評(píng)價(jià)載骨碎補(bǔ)CPC材料修復(fù)骨缺損的效果和臨床可行性。
　　 本研究采用D型CPC配方,固相由α-磷酸三鈣(α-TCP)、二水磷酸氫鈣(DCPD)、羥基磷灰石(HA)和碳酸鈣(CaCO3)按58Wt％:25wt％:8.5wt％:8.5wt％的比例混合而成,液相為磷酸鹽緩沖液(P

3、BS,pH=7.4),固液兩相按照0.3mL／g的比例調(diào)和而成,采用兩種載藥方式制備載不同濃度骨碎補(bǔ)的CPC。首先是DCPD載藥法,即在濕法合成的DCPD膏體中載入骨碎補(bǔ),樣品標(biāo)記為CPC-GSB,含不同濃度骨碎補(bǔ)的CPC依次標(biāo)記為CPC-5wt％GSB、CPC-10wt％GSB和CPC-15wt％GSB；另一種是直接混合法,即將CPC固相粉末與骨碎補(bǔ)直接均勻混合,樣品標(biāo)記為CPC+GSB,含不同濃度骨碎補(bǔ)的CPC依次標(biāo)記為CPC+5w

4、t％GSB、CP+10wt％GSB和CPC+15wt％GSB。
　　 本研究分別采用Gilmore針、X射線衍射儀(XRD)、紅外光譜儀(FFIR)、萬能材料試驗(yàn)機(jī)、掃描電子顯微鏡(SEM)和紫外分光光度計(jì)(UV-Vis)研究載骨碎補(bǔ)CPC的材料學(xué)性能和藥物體外模擬釋放行為,以未載藥的CPC作為空白對(duì)照。將載藥CPC與MC-3T3成骨細(xì)胞進(jìn)行體外共培養(yǎng),通過倒置顯微鏡觀察CPC周圍細(xì)胞的生長(zhǎng)形貌,掃描電子顯微鏡觀察細(xì)胞在CPC表

5、面的粘附,AlamarBlue法檢測(cè)藥物的載入對(duì)細(xì)胞增殖的影響,通過測(cè)定堿性磷酸酶(ALP)活性檢測(cè)與載藥CPC共培養(yǎng)的細(xì)胞分化能力。建立兔股骨缺損模型,植入圓柱形CPC-GSB材料,以未載藥CPC作為空白對(duì)照,分別在植入材料后的2周、4周和8周取材進(jìn)行一般觀察、X光片觀察和組織學(xué)觀察,對(duì)該材料的體內(nèi)組織相容性和成骨活性進(jìn)行系統(tǒng)研究,并初步考察藥物在骨愈合過程中產(chǎn)生的影響。
　　 研究發(fā)現(xiàn)骨碎補(bǔ)的載入延長(zhǎng)了CPC的凝結(jié)時(shí)間,CP

6、C-GSB和CPC+GSB的初凝和終凝時(shí)間均隨載藥量的增加而延長(zhǎng),且與對(duì)照組相比有極顯著性差異,CPC-5wt％GSB的凝結(jié)時(shí)間能滿足臨床要求；水化24h時(shí)兩種載藥方式均未改變CPC的相成分,但對(duì)α-TCP的轉(zhuǎn)化具有一定阻礙作用,CPC各成分逐漸向HA轉(zhuǎn)化；CPC-GSB和CPC+GSB水化24h的微觀形貌中出現(xiàn)大量薄片狀晶體,結(jié)構(gòu)均較對(duì)照組致密；兩種載藥CPC的力學(xué)性能較空白組有顯著性提高,抗壓強(qiáng)度隨載藥濃度的增大而提高,CPC—GS

7、B的抗壓強(qiáng)度高于對(duì)應(yīng)載藥濃度的CPC+GSB。兩種載藥CPC的藥物釋放均可分為突釋階段和穩(wěn)定釋放階段,釋放行為符合Higuchi基質(zhì)擴(kuò)散釋放模型；在藥物釋放過程中,CPC的相成分逐漸向HA轉(zhuǎn)化,除生成大量.HA外仍殘余少量α-TCP,載藥量越大殘余α-TCP的量越多；藥物的載入沒有改變CPC中相成分的官能團(tuán)；釋放至第15d時(shí)CPC-GSB的晶體呈細(xì)針狀,而在CPC+GSB中有大量不規(guī)則片狀結(jié)構(gòu),均比空白對(duì)照組致密；CPC-GSB和CPC

8、+GSB的抗壓強(qiáng)度較藥物釋放前均有顯著性提高,且隨載藥濃度的增大而升高,CPC-GSB較對(duì)應(yīng)載藥濃度的CPC+GSB抗壓強(qiáng)度高。
　　 成骨細(xì)胞與DCPD載藥法制備的載骨碎補(bǔ)CPC(CPC-GSB)共培養(yǎng)結(jié)果表明,載骨碎補(bǔ)CPC能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖,并存在劑量和時(shí)間依賴關(guān)系,培養(yǎng)至第5d時(shí),CPC-5wt％GSB和CPC-10wt％GSB兩組材料培養(yǎng)的細(xì)胞增殖非常明顯,第7d時(shí)細(xì)胞增殖減弱:與CPC-5wt％GSB共培養(yǎng)7d的

9、成骨細(xì)胞分化能力較好；細(xì)胞能夠較好地粘附于CPC材料表面,表明該材料體外細(xì)胞相容性良好。體內(nèi)植入實(shí)驗(yàn)X光片觀察發(fā)現(xiàn),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),材料與骨組織的間隙逐漸模糊,直至最后連接緊密。組織學(xué)觀察表明,骨缺損修復(fù)區(qū)周圍有新骨生成,成骨細(xì)胞活躍,隨時(shí)間的推移,新骨逐漸成熟,新生骨小梁從缺損邊緣向材料內(nèi)部生長(zhǎng),8周時(shí)成熟骨數(shù)量明顯增多,達(dá)到骨性連接,而空白對(duì)照組新生骨小梁較少,研究表明CPC中骨碎補(bǔ)的載入能夠加快骨修復(fù)。
　　 本研究成功研