Ti6A14V表面人重組骨形態(tài)蛋白-2微球涂層的生物性骨長入的研究.pdf

1、[研究背景]接受人工全髖關節(jié)置換手術的患者逐年增加，由于非骨水泥假體的近期和遠期效果良好，即使是年輕患者，接受關節(jié)置換手術的也在逐年增多。目前很多醫(yī)師推薦術后早期下地負重，但對于非骨水泥股骨柄來說，存在著早期假體移位、松動的風險。因此，有些作者對假體表面進行處理，如等離子噴涂多孔鈦，同時進行羥基磷灰石涂層，這種方法可以通過骨長入來增強周圍骨質(zhì)與假體的固定，然而，關節(jié)假體的移位和松動仍然是個難題。骨形態(tài)蛋白(BMPs)屬于轉(zhuǎn)化生長因子超家

2、族中的成員，其中BMP-2具有最強、最快速的骨誘導能力。然而臨床上，如果將BMP-2直接應用于局部，將很快被分散和吸收，其誘導骨生成的作用非常有限。為了獲得BMP-2的最大骨誘導能力，需要尋找一種理想的載體。據(jù)報道，生長因子可以通過不同的非共價保留機制來穩(wěn)定其活性，包括物理包埋、吸收配位等。除此之外，也可采用聚乳酸羥基乙酸(PLGA)將BMP-2制備成微球。這種微球技術可以獲得BMP-2的緩釋，從而使其骨形成能力獲得最大化。Ti6Al4

3、V合金具有良好的機械學韌性、抗腐蝕性、化學穩(wěn)定性及生物兼容性，使鈦合金能夠應用于航空及生物醫(yī)學領域。鈦合金表面的粗糙度可以明顯地影響成骨細胞的反應及附著。在假體表面涂上具有活性的生長因子，可能會影響骨-植入物界面的重塑，從而促進骨與植入物的結合。
　　[研究目的]本研究的目的是研發(fā)一種可以促進內(nèi)植物表面骨長入的生物材料，為生物型股骨柄假體及內(nèi)固定物的研制提供實驗依據(jù)。
　　[材料與方法]對Ti6Al4V表面進行吹砂處理(參數(shù)

4、為砂粒60目，壓力5Pa，角度45％)，先用丙酮超聲清洗20分鐘，再用酒精超聲清洗20分鐘，最后用去離子水超聲清洗20分鐘。用3％HCl+48％H2SO4+49％去離子水的溶液，煮沸侵泡2分鐘，用去離子水沖凈試樣。用FEI QUANTA600環(huán)境掃描電鏡對試樣的表面進行觀察和測量孔隙同時與對照組對比。采用水包油包水(W/O/W)超聲復乳法，將rhBMP-2制備成rhBMP-2微球，粒度測試儀測得其粒徑，掃面電鏡觀察其形貌。使用α-氰基丙

5、烯酸正丁酯酯水凝膠(康派特凝膠由北京瞬康醫(yī)用膠有限公司提供)制備成rhBMP-2微球/α-氰基丙烯酸正丁酯酯水凝膠緩釋體系，同時采用酶聯(lián)夾心法ELISA評價其體外緩釋情況，同時測得rhBMP-2微球的包封率。利用康派特膠的水溶性將rhBMP-2微球灌入Ti6Al4表面的多孔內(nèi)，制備成生物性Ti6Al4V假體。選用36只新西蘭大白兔，(雌雄不限，4-6月齡，2.5-3kg)，隨機分為Ti6Al4V涂有5mg rhBMP-2微球組；Ti6A

6、l4V多孔組，Ti6Al4V空白對照組，左右股骨遠端各植入Ti6Al4V一枚。術后4周、5周、6周、7周、8周、12周從各組中隨機抽取一只動物處死，取內(nèi)植物標本，進行電鏡掃描及能譜分析，確定各組中早期骨長入的時間點；術后12周(臨床愈合期)，將剩余兔子處死，每組隨機取3只兔子股骨遠端(即6個標本)，采用Giemsa及甲苯胺藍染色，觀察假體表面骨長入情況，按照骨長入占整個內(nèi)植入冠狀面的周徑進行半定量評估，最后，每組3只兔子(6個標本)進行

7、推出實驗，測植入物與周圍骨之間的結合力，同時進行能譜分析植入物表面的元素成份。
　　[結果]酸蝕2分鐘可使Ti6Al4V表面獲得了均勻的蜂窩狀孔，且大孔鑲嵌小孔，大孔孔徑約10-60μm，小孔孔徑約2-5μm。該表面是一個很好的二維多孔結構，可以提供涂層較大的摩擦系數(shù)，增加涂層的結合力，有利于涂層的結合。采用W/O/W超聲復乳法制備的rhBMP-2微球，其形態(tài)良好，表面光滑，粒徑大小約為1μm，其包封率達98.86％，使用康派特水

8、凝膠可以很好的控制其突釋(約為24％)，并且能使rhBMP-2緩釋一個月以上。術后4周起，每周取材行SEM及能譜分析，結果顯示：①rhBMP-2組6周即有明顯骨長入，多孔組8周有骨長入，而空白對照組則在12周才發(fā)現(xiàn)有骨長入；②同時病理結果也表明了術后12周，SPSS軟件統(tǒng)計rhBMP-2組骨長入明顯高于其他兩組(P<0.05)，空白組有部分骨長入，而空白對照組內(nèi)植物表面以纖維組織長入為主；③推出實驗進一步證明，SPSS軟件統(tǒng)計rhBMP

9、-2組需要的推出力明顯高于其余兩組(P<0.05)，同時將推出的Ti6Al4V表面進行能譜分析，rhBMP-2組植入物表面含有有多量的Ca和P元素，說明其表面孔內(nèi)骨長入多。
　　[結論]采用酸蝕加熱法可使Ti6Al4V表面成為二維多孔結構，有利于涂層的結合。W/O/W超聲復乳法制備出的rhBMP-2微球，包封率高(98.86％)，同時康派特水凝膠可以控制其突釋，且流動性好，結合力強，可很好地將rhBMP-2微球灌入Ti6Al4V表