個性化人工胸骨復(fù)合材料的制備與研究.pdf

1、研究背景：
　　 胸骨是位于胸前壁正中的扁骨，形似短劍，分柄、體、劍突三部。胸骨兩側(cè)與肋骨相連接，構(gòu)成胸廓，對保護(hù)縱膈及胸腔內(nèi)臟器起作重要作用。如果胸骨發(fā)生病變，如：先天畸形、發(fā)育不良，難治性胸骨骨髓炎，外傷性胸骨粉碎性骨折，原發(fā)性、繼發(fā)性胸骨腫瘤時，傳統(tǒng)的內(nèi)科保守治療，治療效果不理想，預(yù)后不良，存在著較多的問題和并發(fā)癥，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)手術(shù)治療的患者取得了顯著的療效。人工材料對于胸廓的骨性支持較好，因此許多人工材料被嘗試應(yīng)用于胸壁重

2、建，但到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)一種十分理想的材料。目前臨床上使用的材料還存在各種問題：與組織結(jié)合能力差，難與組織有機(jī)結(jié)合，后期?？伤蓜?、移位、活動甚至脫出；長期植入后易導(dǎo)致血腫、瘺管、疼痛血管破壞及引發(fā)感染等并發(fā)癥。
　　 新型生物復(fù)合材料的出現(xiàn)，為人工材料的選擇，提供了更廣闊的范圍。它比傳統(tǒng)的材料具有更好的相容性、合適的降解速度、良好的塑形性。組織工程技術(shù)的臨床應(yīng)用在包括骨、軟骨、皮膚等多種組織的再生已經(jīng)取得了良好的效果。通過可行

3、的方法和技術(shù)，將這兩方面結(jié)合起來，獲得一種全新的人工材料和修復(fù)方法，并對該材料和方法作為胸骨損傷修復(fù)的可行性進(jìn)行一系列的研究。
　　 研究目的:
　　 一、對備選的人工材料進(jìn)行篩選，選擇滿足理化性質(zhì)、組織相容性良好，通過新型材料復(fù)合技術(shù)制備出個性化的修復(fù)材料；
　　 二、對所制備材料的生物安全性和組織相容性進(jìn)行評價，為臨床運(yùn)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)；
　　 三、運(yùn)用組織工程學(xué)的原理與技術(shù)，通過觀察骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞與

4、修復(fù)材料共同培養(yǎng)的情況，探討個性化修復(fù)材料用于胸骨修復(fù)的可行性。
　　 研究內(nèi)容與方法:
　　 一、個性化人工胸骨材料的設(shè)計、選材與制備
　　 通過細(xì)致的調(diào)查對比，選擇聚己內(nèi)酯(PCL)作為胸骨修復(fù)材料的基體材料，天然骨粉作為營養(yǎng)材料，通過熔融共混技術(shù)制備成個性化多孔結(jié)構(gòu)的支架材料，材料必須達(dá)到能夠穩(wěn)定胸廓的機(jī)械強(qiáng)度，并能為組織的修復(fù)提供一定的原料與養(yǎng)分。
　　 二、個性化人工胸骨材料的生物學(xué)評價

5、　　 按照醫(yī)療器械生物學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)ISO10993-1998和GB/T16886-2003標(biāo)準(zhǔn)和要求，對新型生物復(fù)合材料進(jìn)行生物安全性和組織相容性進(jìn)行試驗(yàn)研究，包括細(xì)胞毒性試驗(yàn)、急性全身毒性試驗(yàn)、溶血試驗(yàn)、熱源試驗(yàn)。目的在于確定該材料是否具有臨床運(yùn)用的可行性。
　　 三、組織工程化人工胸骨的初步研究
　　 將犬的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分離后，在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)、傳代。然后再體外種植于聚己內(nèi)酯/天然骨粉制備的個性化多孔性胸骨修復(fù)

6、材料上，觀察干細(xì)胞的生長、增殖情況。為下一步進(jìn)行組織工程化人工胸骨的研究和動物實(shí)驗(yàn)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。
　　 研究結(jié)果:
　　 一、在純PCL中添加天然骨粉作為營養(yǎng)材料，保持了純PCL自身的優(yōu)點(diǎn)，提高了復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度，其多孔結(jié)構(gòu)大大降低了材料降解時間，也增加了材料的表面積，更有利于組織的生長恢復(fù)。制備出來的材料較傳統(tǒng)材料有更大的優(yōu)越性；
　　 二、純PCL與添加了不同比例天然骨粉的PCL多孔復(fù)合材料均具有

7、較好的生物安全性。各組分材料無明顯細(xì)胞毒性，細(xì)胞形態(tài)、生長代謝和增殖也無異常表現(xiàn)，材料浸提液也未引起溶血反應(yīng)和全身急性毒性反應(yīng)，無明顯的熱源作用。復(fù)合材料中低比例的天然骨粉無明顯的力學(xué)增強(qiáng)作用，必須達(dá)到一定的比例才能顯著改善材料力學(xué)強(qiáng)度。
　　 三、犬的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在體外生長良好，在與支架材料共同培養(yǎng)的過程中，細(xì)胞貼附于支架材料，表現(xiàn)出良好的生物相容性，生長增殖旺盛，表明支架材料與細(xì)胞具有良好的協(xié)同性。通過對比，材料中的天然