三種新型可注射性硫酸鈣和磷酸鈣骨替代物的研究.pdf

1、骨缺損一直是骨科面臨的一個(gè)難題。近年來，伴隨著微創(chuàng)外科的發(fā)展，可注射性骨替代物(injectablebonesubstitute，IBS)越來越受到各國學(xué)者的關(guān)注，已成為當(dāng)今生物材料的研究熱點(diǎn)之一?？勺⑸湫粤蛩徕}骨替代物和磷酸鈣骨替代物是最常用的鈣磷系統(tǒng)的材料，其操作簡便，生物相容性好，能夠注射入骨缺損處，原位固化，適應(yīng)骨缺損進(jìn)行塑形。但二者均有不足之處，可注射性硫酸鈣骨替代物在體內(nèi)的吸收快于新骨的形成，不適合用于修復(fù)較大的骨缺損和愈合

2、時(shí)間較長的骨缺損；可注射性磷酸鈣骨替代物也叫可注射性磷酸鈣骨水泥(CalciumPhosphateCement，CPC)，其降解緩慢，在體內(nèi)存留時(shí)間長，達(dá)不到在治療期內(nèi)完全降解的要求，影響了新骨的長入，廣泛應(yīng)用受到一定程度的限制。 為了彌補(bǔ)可注射性硫酸鈣和磷酸鈣骨替代物的不足之處，我們研制了三種新型可注射性骨替代物，與上述二者進(jìn)行了體外理化特性和體內(nèi)生物相容性、成骨能力、生物力學(xué)的對比研究，為進(jìn)一步臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)研究

3、共分為三部分。 第一部分：含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨替代物的體外和體內(nèi)特性的研究 目的：研制新型的含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨移植替代物并測試該材料的理化學(xué)特性及其在體內(nèi)的組織相容性、成骨特性和生物力學(xué)。方法：制備含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨替代物，用Gillmore雙針法，萬能材料測試機(jī)，注射器推助法測定含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨移植替代物的凝固時(shí)間，抗壓強(qiáng)度和可注射

4、能力，掃描電鏡觀察材料表面的超微結(jié)構(gòu)；通過新西蘭大白兔骨采集盒和SD大鼠的骨缺損模型，術(shù)后第1天，第7天，第21天，第42天光鏡下觀察其組織相容性、松質(zhì)骨內(nèi)的降解和新骨形成情況，材料測試機(jī)測定其在體內(nèi)的生物力學(xué)變化，單純的可注射性硫酸鈣作為對照。結(jié)果：含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨移植替代物的體外的初凝時(shí)間6.6±1.3min，終凝時(shí)間25.5±2.6min，抗壓強(qiáng)度10.698±0.595MPa，可注射時(shí)間5.8±0.43分

5、鐘，掃描電鏡發(fā)現(xiàn)羥基磷灰石覆蓋在硫酸鈣的材料表面，術(shù)后組織形態(tài)學(xué)觀察兩組材料都與新骨組織結(jié)合緊密，未見到異常的巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)組中的硫酸鈣被吸收后可見新骨圍繞羥基磷灰石生長，新骨形成量較對照組有所增加，抗壓強(qiáng)度也大于對照組。結(jié)論：含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨移植替代物可操作性強(qiáng)，組織相容性好，符合作為可注射性骨替代物的條件，體內(nèi)修復(fù)骨缺損時(shí)可以減慢硫酸鈣的吸收速度，提高材料的骨傳導(dǎo)性，增加新骨形成，增加骨缺損

6、區(qū)的抗壓強(qiáng)度，更利于修復(fù)愈合時(shí)間較長或較大的骨缺損。 第二部分含20％重量硫酸鈣的可注射性磷酸鈣骨替代物的體外和體內(nèi)特性的研究 目的：研制新型的含20％重量硫酸鈣的可注射性磷酸鈣骨替代物并測試該材料的體外理化學(xué)特性及其在體內(nèi)的組織相容性、成骨特性和生物力學(xué)。 方法：制備含20％重量硫酸鈣的可注射性磷酸鈣骨替代物，用Gillmore雙針法，萬能材料測試機(jī)，注射器推助法測定該材料的凝固時(shí)間，抗壓強(qiáng)度和可注射能力，掃描

7、電鏡觀察材料表面的超微結(jié)構(gòu)通過新西蘭大白兔骨采集盒和SD大鼠的骨缺損模型，術(shù)后第1天，第4天，第7天，第21天，第42天，第84天光鏡下觀察其組織相容性、松質(zhì)骨內(nèi)的降解和新骨形成情況，材料測試機(jī)測定其在體的生物力學(xué)變化，，單純的可注射性磷酸鈣骨替代物作為對照。 結(jié)果：含20％重量硫酸鈣的可注射性磷酸鈣骨替代物的體外的初凝時(shí)間15.8±0.581min；抗壓強(qiáng)度23.4±2.3MPa；可注射時(shí)間4.29±2.3min，掃描電鏡可見材

8、料中含有降解較快的半水硫酸鈣。術(shù)后切片可見兩組材料與新骨組織結(jié)合緊密，未見到異常的巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)組的新骨形成量增加，抗壓強(qiáng)度大于松質(zhì)骨的抗壓強(qiáng)度。 結(jié)論：含20％重量硫酸鈣的可注射性磷酸鈣骨替代物可操作性強(qiáng)，組織相容性好，抗壓強(qiáng)度大于松質(zhì)骨的抗壓強(qiáng)度，增加了新骨形成，可以加快磷酸鈣的降解速度，有利于骨的爬行替代。 第三部分含1％重量硅的可注射性磷酸鈣骨替代物的生物相容性和成骨能力的研究 目的：研究可

9、注射性含1％重量硅磷酸鈣骨替代物的生物相容性和成骨能力。方法：體外掃描電鏡觀察材料的生物活性；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)在6只成年兔雙側(cè)脛骨近端植入骨采集盒，該盒有一個(gè)直徑1mm的通道，周圍骨組織可以通過此通道長入盒內(nèi)。將含1％重量硅的可注射性磷酸鈣骨替代物放入一側(cè)骨采集盒內(nèi)，并以單純的磷酸鈣骨替代物放入另一側(cè)作為對照。術(shù)后1，2，3周取出骨采集盒內(nèi)的組織，通過HE，Goldner，TRAP染色，進(jìn)行光鏡觀察和組織形態(tài)學(xué)測量。結(jié)果：掃描電鏡可見含1％重量