纖維增強(qiáng)型微管結(jié)構(gòu)仿生人工骨的制備及特性研究.pdf

1、骨缺損修復(fù)是當(dāng)前骨科領(lǐng)域研究的難題之一，傳統(tǒng)的自體或異體骨移植的治療方法都存在自身難以克服的缺點(diǎn)，因此，人們一直在進(jìn)行人工骨移植替代材料的研究。磷酸鈣骨水泥(CPC)是一種非陶瓷型羥基磷灰石(HA)類材料，生物學(xué)特性與骨的化學(xué)組成相似，其良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性引起人們的廣泛重視，同時(shí)具有可吸收性，良好的蛋白親和性，可復(fù)合骨形成蛋白而具有骨誘導(dǎo)性，制備簡(jiǎn)便、固化迅速、易塑形、在結(jié)晶過(guò)程中不產(chǎn)熱等許多明顯的優(yōu)勢(shì)使其廣泛用于骨缺損修復(fù)、骨

2、強(qiáng)化和骨替代。但常規(guī)制作的CPC 脆性高，微孔率僅約為40％，缺少促骨內(nèi)生的大孔，降解速度慢，吸收率很低，增加孔隙尤其是增加相互連通的大孔成為促CPC 吸收重建的一個(gè)重要研究方向。而追求高孔隙、連通的大孔道結(jié)構(gòu)又會(huì)極大地降低材料的強(qiáng)度，形成人工骨的機(jī)械性能與多孔結(jié)構(gòu)的矛盾要求。 本研究利用各種生物材料降解速度不同的特征，提出在纖維材料表面涂敷降解速度更快的涂層材料以加快人工骨多孔結(jié)構(gòu)和相互連通的大孔的形成，并使人工骨在短期內(nèi)因纖

3、維增強(qiáng)體的存在而擁有高強(qiáng)度。研究中利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)仿生模擬骨內(nèi)自然存在的相互連通的微管結(jié)構(gòu)并應(yīng)用快速成形制造技術(shù)和立體編織技術(shù)，制造了一種以自固化磷酸鈣骨水泥、殼聚糖纖維、Ⅰ型膠原蛋白和重組人骨形成蛋白2 (rhBMP-2)復(fù)合而成的纖維增強(qiáng)型微管結(jié)構(gòu)仿生人工骨。本文對(duì)這一新型人工骨進(jìn)行了系列研究，包括人工骨孔隙率測(cè)定、生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)、復(fù)合細(xì)胞培養(yǎng)、犬股骨下段腔隙性松質(zhì)骨缺損的修復(fù)及定量化分析等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，正交和同心兩種微管結(jié)構(gòu)模式

4、的仿生人工骨孔隙率約為64％，壓縮強(qiáng)度遠(yuǎn)高于CPC(約6MPa)可達(dá)30MPa，證明仿生人工骨的內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)對(duì)人工骨有明顯的增強(qiáng)作用；仿生結(jié)構(gòu)人工骨在促進(jìn)犬骨髓基質(zhì)細(xì)胞(BMSCs)增殖和成骨活性表達(dá)上均顯著優(yōu)于無(wú)結(jié)構(gòu)的復(fù)合人工骨(對(duì)照組)；植入體內(nèi)后，仿生結(jié)構(gòu)人工骨在短期內(nèi)保持其形態(tài)結(jié)構(gòu)而具有較強(qiáng)的力學(xué)性能，在較長(zhǎng)期的骨缺損修復(fù)過(guò)程中因纖維成分逐漸降解消失而形成多孔結(jié)構(gòu)，仿生結(jié)構(gòu)人工骨的活化與成骨特性和纖維結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，植入12 周后