納米羥基磷灰石聚酰胺材料用于山羊頸前路植骨的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、患有頸椎疾病并需要手術(shù)的患者越來(lái)越多。前路減壓植骨內(nèi)固定是治療這類(lèi)疾病最重要的術(shù)式之一。自從Smith和Robinson在1958年首創(chuàng)頸前路椎間盤(pán)切除植骨融合術(shù)以來(lái)，自體髂骨一直是頸前路植骨融合術(shù)中植骨材料的金標(biāo)準(zhǔn)。但取自體髂骨存在如下缺點(diǎn)：局部疼痛、出血、感染、神經(jīng)損傷、撕脫骨折、增加手術(shù)時(shí)間、影響美觀等。由于這些缺點(diǎn)，人們一直努力尋找理想的替代物。 國(guó)外應(yīng)用較多的是同種異體骨。但對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，由于遺體捐贈(zèng)的人少，其來(lái)源有限

2、，而且存在傳染疾病(HIV、HBV、HCV等)的危險(xiǎn)。異種骨免疫排異反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)較大，目前很少使用。 鈦網(wǎng)填充局部自體骨是另一常用的方法。但局部可供使用的松質(zhì)骨往往較少。更大的問(wèn)題是鈦網(wǎng)容易移位、沉降。 人體骨中的無(wú)機(jī)成分以羥基磷灰石的形式存在，羥基磷灰石具有天然的生物活性。又由于純羥基磷灰石質(zhì)脆易碎，力學(xué)性能不佳，人們自然想到把羥基磷灰石和其他成分組合起來(lái)使用。聚酰胺具有與骨膠原的特征化學(xué)鍵相似的酰胺鍵和羧酸基團(tuán)，兩者結(jié)

3、合使材料有高度的仿生性能。本課題擬開(kāi)發(fā)一種納米羥基磷灰石聚酰胺復(fù)合材料(nHA-PA66)用于頸前路植骨。觀察材料在山羊體內(nèi)放置后的力學(xué)性能變化和組織學(xué)改變。 研究工作由兩部分組成： 一、nHA-PA66植入山羊后的生物力學(xué)評(píng)價(jià) 目的：比較nHA-PA66在體外以及植入山羊體內(nèi)后的力學(xué)性能變化，了解其能否滿足臨床需要。 方法：探索適當(dāng)?shù)臈l件，水熱法制備針狀納米級(jí)羥基磷灰石，并與溶解后的PA66進(jìn)行復(fù)合。經(jīng)

4、過(guò)洗滌，干燥，成型，烘焙等過(guò)程，制成nHA-PA66復(fù)合材料。將材料修剪成0.8cm×1.0cm×1.5cm大小，分別植入12只山羊的髂嵴，仔細(xì)縫合，不用固定。3個(gè)月時(shí)，處死其中6只(3個(gè)月組)，6個(gè)月時(shí)處死其余6只(6個(gè)月組)。取出材料。另準(zhǔn)備6塊同樣大小的材料，未經(jīng)植入體內(nèi)。三組同時(shí)進(jìn)行力學(xué)測(cè)試。將材料固定在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)加載頭之間進(jìn)行極限載荷-位移測(cè)試。施加載荷時(shí)保持連續(xù)勻速加載，速度為1mm/min，加載從零載荷開(kāi)始，記錄

5、載荷-位移曲線。載荷信號(hào)和位移信號(hào)有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄。求得最大抗壓縮強(qiáng)度和彈性模量。 結(jié)果：未植入組、3個(gè)月組、6個(gè)月組的最大抗壓縮強(qiáng)度分別是：94.0±11.6MPa、37.5±5.2 MPa、31.6±5.4 MPa；彈性模量分別是：37.0±3.6 GPa、30.8±3.3 GPa、28.9±3.4 GPa。表明3個(gè)月組較未植入組最大抗壓縮強(qiáng)度明顯下降，6個(gè)月組較3個(gè)月組有下降；彈性模量：未植入組較三個(gè)月組和六個(gè)月組

6、大，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，三個(gè)月組和六個(gè)月組之間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。 結(jié)論：通過(guò)水熱合成法、微粒共溶法等方法，可以制成力學(xué)性能優(yōu)良，同時(shí)具有很高生物活性和生物相容性的硬組織替代材料n-HA/PA66。材料有很好的力學(xué)性能，易于修剪。材料植入山羊髂嵴后，抗壓縮強(qiáng)度和彈性模量有所下降，但材料在山羊體內(nèi)6個(gè)月內(nèi)的力學(xué)性能均能滿足臨床實(shí)用的需要。 二、nHA-PA66植入山羊頸椎的組織學(xué)評(píng)價(jià) 目的：了解nHA-PA66植入山羊頸椎6

7、個(gè)月的組織學(xué)變化。 方法：對(duì)12只山羊行頸前路手術(shù)，椎體次全切除，缺損處以nHA-PA66材料填充、支撐，鋼板螺釘固定。分3個(gè)月、6個(gè)月兩批處死動(dòng)物。將材料和周?chē)琴|(zhì)整體取出，鋸成小塊。橫切面包含骨與材料接觸的界面。做脫鈣后的HE染色和不脫鈣的硬組織切片、品紅染色。鏡下觀察骨和材料的組織學(xué)變化。進(jìn)行組織學(xué)定量分析，測(cè)量骨和材料直接接觸占全部界面的比例。 結(jié)果：在正常的骨質(zhì)，可以看到成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、骨小梁、

8、類(lèi)骨質(zhì)等的典型表現(xiàn)。有些區(qū)域還可看到典型的軟骨組織。在骨和材料的界面，可見(jiàn)大部分區(qū)域，宿主骨和材料之間有一薄層纖維組織，小部分區(qū)域，宿主骨和材料直接接觸。3個(gè)月時(shí)，宿主骨和材料的接合較為松散，直接接觸占的比例較小。有破骨細(xì)胞向材料表面聚集。細(xì)胞可以長(zhǎng)入材料內(nèi)部。材料被分割成塊。材料降解的過(guò)程和膜內(nèi)成骨的過(guò)程同步進(jìn)行。6個(gè)月時(shí)材料表面的降解比較明顯，有很多碎片出現(xiàn)，被纖維組織包圍，材料碎片、纖維軟骨、早期紊亂的編織骨、成熟的骨小梁混雜存在