一種新型頜骨骨支架材料的制備及其生物力學性質與骨修復關系研究.pdf

1、頜骨缺損可導致口頜系統(tǒng)功能的喪失，給人們的生活及工作帶來巨大影響，通過植入骨支架材料以實現(xiàn)骨缺損的修復是其有效的治療途徑。近年來，隨著外傷、腫瘤等疾病的增多，加之老齡化社會的臨近，頜骨缺損在人群中的發(fā)病率呈現(xiàn)出逐步上升的態(tài)勢，骨支架材料的需求量也隨之增大。目前在中國頜骨支架材料市場上占有絕對統(tǒng)治地位的是粉末型進口材料，該材料價格昂貴，不能用于較大創(chuàng)面的骨缺損修復（8mm以上），且因未進行表面修飾而缺少成骨促進作用。因此，開發(fā)具有自主知識

2、產權和成骨促進作用，且能用于較大創(chuàng)面骨缺損修復的新型骨支架材料已成為迫在眉睫的重要需求。已有骨支架材料生物力學研究顯示，良好的骨支架材料生物力學性質與內部微結構對骨缺損的修復具有積極影響，如可促進新生骨、新生血管生成以及促進成骨因子表達等。但是，由于骨缺損修復過程的復雜性，以往研究未能充分指出理想骨支架材料所需的微結構與生物力學特征，相關研究仍處在基于試錯法的摸索過程中。另一方面，骨支架材料的感染是一個重要的科學問題，但相關研究非常薄弱

3、，亟待加強。因此，本研究選用了煅燒天然成年牛松質骨（下簡稱：成年牛骨）與煅燒胎牛松質骨（下簡稱：胎牛骨）作為研究對象，依次進行了如下實驗及分析：
　　1、利用磷酸二氫銨煅燒法對天然牛松質骨的煅燒工藝進行了創(chuàng)新改良，并評價了其生物相容性；對胎牛骨進行了鋅及殼聚糖復合表面修飾，并系統(tǒng)評價了其生物安全性及成骨能力；
　　2、利用實驗結合三維有限元建模分析的方法，檢測了兩種煅燒骨支架材料孔隙微觀結構及生物力學性質特點；系統(tǒng)性地利用體

4、外和體內實驗，從細胞、分子及動物實驗角度、全面對比了二者在骨缺損修復早期、中期及后期的效果，分析了二者的生物力學特性與頜骨骨缺損修復的關系；
　　3、利用高通量基因測序的方法檢測對比了口腔微生物在兩種材料上的初期定植群落結構，分析了孔徑大小及孔隙率對初期定植在骨支架材料上的微生物群落結構的影響；
　　經(jīng)綜合分析后，得到的主要創(chuàng)新性結論及相關意義如下：
　　1、提出了利用磷酸二氫銨法煅燒天然牛骨的制備方法，該方法可制備出

5、純度較高的β-磷酸三鈣骨支架材料；設計并制備了一種“天然胎牛骨+磷酸二氫銨（煅燒）+鋅+殼聚糖”的新型骨支架材料，其生物相容性好，成骨能力強，有望能在臨床中普及使用的新型骨支架材料；
　　2、揭示出通過煅燒天然牛松質骨所得到的骨支架材料具備以下兩個生物力學特點：(1)、孔徑大小服從正態(tài)分布；(2)、通過模擬支架結構在人體中受載情形，發(fā)現(xiàn)平均應力在結構內部隨機分布、應力集中區(qū)位于骨小梁及骨板連接處；同時，發(fā)現(xiàn)了煅燒天然牛松質骨骨支架

6、材料的降解過程與特點可能與人體松質骨的應力性退化吸收過程及特點相似。以上特點或可為人工合成新型骨支架材料提供指導及參考。
　　3、提出骨支架材料的孔徑大小及孔隙率對口腔微生物在其上的初期定植群落結構有明顯影響；較大孔徑可能有利于兼性厭氧菌的初期定植，而較小孔徑可能與厭氧菌屬的初期定植有關；多孔性塊狀骨支架材料可能比粉劑型骨支架材料更易受到感染。以上特點可為進一步研究骨支架材料的感染提供實驗支持，并為在臨床中使用抗生素治療或預防骨支