Ag-nHA-PU緩釋抗菌可控降解骨修復材料治療兔脛骨慢性骨髓炎的實驗研究.pdf

1、慢性骨髓炎作為骨科臨床工作中一個難題曾在一段時間內(nèi)困擾著臨床醫(yī)生，該病不僅發(fā)生于骨、骨髓、周圍軟組織甚至通過潛在間隙進入較遠部位身體，于死骨形成后進入慢性期，常見骨破壞與骨壞死。另有不少骨髓炎病例在局部好轉(zhuǎn)之后幾年甚至幾十年后，再次出現(xiàn)感染癥狀。因此要求針對該病的載有抗菌劑的緩釋修復系統(tǒng)，能殺滅殘留病原微生物還能修復骨缺損消滅死腔，目前抗菌骨移植替代物主要分無機抗菌骨修復材料與有機抗菌骨修復材料兩個大類。前者以載抗生素的羥基磷灰石、磷酸

2、三鈣等的研究較為廣泛，該類材料具有良好的生物相容性、不會帶給患者二次手術(shù)傷害等優(yōu)點。載抗生素骨水泥，化學名為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)為代表的有機抗菌骨修復材料，主要特點為有一定成型能力和機械強度。但前者缺乏生物活性，在體內(nèi)不能降解；后者雖有較強的生物降解能力，于體內(nèi)降解后，產(chǎn)物以H2O及CO2的形式排出，無毒性，但缺乏誘導生成能力，還存在一定的材料降解速率與新骨生成速率不匹配的問題。正因為如此，

3、越來越多的研究關(guān)注于材料本身在降解、促進成骨、力學性能、生物毒性方面的能力，根據(jù)以前實驗結(jié)果，通過將Ag-nHA與PU復合，得到一種新型骨修復活性材料。Ag+的抗菌性的研究已廣泛開展；而前期研究也證實了 nHA/PU可控降解及成骨活性，是比較理想的骨修復材料。為此，我們希望能夠在這些基礎(chǔ)之上將其制成骨修復材料，并通過對其體內(nèi)外緩釋、系統(tǒng)毒性、成骨降解方面進行研究，為以后應(yīng)用于臨床提供實驗依據(jù)。
　　目的：
　　對Ag-nHA

4、/PU抗菌復合骨修復材料體外 Ag+釋放特性并在兔脛骨慢性骨髓炎動物模型上，研究其治療骨髓炎并修復骨缺損的效果，及其在實驗動物內(nèi)的毒副作用，探究其日后臨床應(yīng)用的可能性。
　　方法：
　　⑴采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）法檢測Ag-nHA/PU復合緩釋抗菌可控降解骨修復材料在去離子水中銀離子的釋放特性。⑵對成功建立骨髓炎的動物模型，分別植入 nHA/PU復合骨修復材料和分別載有3%和10%Ag3PO4的Ag-

5、nHA/PU復合緩釋抗菌可控降解骨修復材料，進行血液、肝臟、腎臟、心、腦組織中銀離子檢測結(jié)合材料植入體內(nèi)以后的肝腎功檢測結(jié)果以及各組織器官的病理切片評判其系統(tǒng)毒性，通過對骨組織標本行micro CT及硬組織切片評價材料的降解及成骨能力，結(jié)合血液學檢查結(jié)果及病理切片評價治療骨髓炎效果。
　　結(jié)果：
　?、佥d銀納米復合骨修復材料體外在去離子水中具備良好的緩釋能力，且大于最低抑菌濃度，為在體內(nèi)發(fā)揮殺菌作用打下了堅實的基礎(chǔ)。②組織學

6、結(jié)果顯示，在4d時，可以看到所有組材料與骨組織間有較大間隙，與脛骨交界處均無明顯新生骨小梁。3%Ag-nHA/PU組和10%Ag-nHA/PU組的Ag3PO4顆粒在材料內(nèi)均勻散在分布，其與脛骨交界處均無明顯新生骨小梁。3w時，清創(chuàng)組骨皮質(zhì)開始發(fā)生形態(tài)變化、扭曲，Ag-nHA/PU組、3%Ag-nHA/PU組和10%Ag-nHA/PU組均觀察到有新生骨小梁的形成，圍繞材料表面爬行生長，但以3%Ag-nHA/PU組形成的骨小梁厚度更明顯，密

7、度更高。6w時，清創(chuàng)組和 nHA/PU組觀察到稀疏不規(guī)則的遠離骨皮質(zhì)的小梁生成，3%Ag-nHA/PU組周圍新生骨小梁開始大量生長，填充材料表面孔隙；10%Ag-nHA/PU組材料于骨皮質(zhì)間開始形成骨性連接，開始沿著材料表面向較遠距離孔隙爬行生長。12w時，清創(chuàng)組遠離皮質(zhì)處存在一些不連續(xù)的稀疏骨小梁；Ag-nHA/PU組中，觀察到新生骨小梁偶有長入材料表面微孔，與骨皮質(zhì)未形成連接。3%Ag-nHA/PU組和10%Ag-nHA/PU組中，

8、兩組均有大量新生骨長入材料表面甚至內(nèi)部微孔，與材料相互纏繞、結(jié)合緊密，骨的形態(tài)也較新生骨小梁更粗大，并與皮質(zhì)骨續(xù)為一體。12w時 HE染色鏡下可見清創(chuàng)組和 n-HA/PU材料組有大量炎癥細胞浸潤，n-HA/PU材料組與材料之間存在膠原并向材料界面微孔伸入，3%Ag-nHA/PU和10%Ag-nHA/PU組均見材料邊緣被大量膠原緊密包裹，膠原填充于材料表面微孔及鄰近的內(nèi)部微孔，兩組均未觀察到炎癥細胞的存在說明了新骨生成主要在含Ag的兩種材

9、料組內(nèi)發(fā)生，新骨的有效生成應(yīng)當發(fā)生在無菌的環(huán)境中，證實了含Ag材料的抗菌作用以及在此基礎(chǔ)之上的成骨作用。Ag-nHA/PU復合緩釋抗菌可控降解骨修復材料實驗動物體內(nèi)毒副作用研究血液中 Ag+濃度檢測各時間點均未檢測到。且術(shù)后各個時間點，無論是在肝、腎、腦、心中都未能測及Ag離子濃度。血清生化檢驗結(jié)果顯示，谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、尿素氮（BUN）及肌酐(Cr)水平，各組在各時間點兩兩比較均無顯著性差異（P＞0.05），

10、結(jié)合上述兩點，我們認為材料的系統(tǒng)毒性不明顯。
　　結(jié)論：
　?、臕g-n-HA/PU緩釋抗菌可控降解生物活性骨修復材料，在去離子水中銀離子呈持續(xù)釋放趨勢，釋放速度在前10天左右最快，突釋效應(yīng)分別于第5天，第4天被觀察到，并于2周之后釋放速度逐漸減慢，期間間歇性增高，能緩釋6w左右，且大于最低抑菌濃度，具備持續(xù)殺菌能力。⑵Ag-n-HA/PU緩釋抗菌可控降解生物活性骨修復材料是載銀納米復合骨修復材料兼具緩釋抗菌和可控降解骨修復