納米HA-PPS復(fù)合物修復(fù)顱骨缺損的基礎(chǔ)研究.pdf

1、背景：顱骨缺損是腦卒中，顱腦損傷和中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤等疾病在手術(shù)治療后遺留并發(fā)癥。顱骨缺損會導(dǎo)致患者容貌畸形，甚至造成一系列各種程度的神經(jīng)癥狀，出現(xiàn)嚴(yán)重的頭痛、眩暈、記憶力下降、植物神經(jīng)紊亂、精神抑郁、易疲勞、易激惹、對震動和聲音的耐受下降等。保守估計(jì)，中國每年約有5萬例患者需要接受顱骨缺損修復(fù)手術(shù)，顱骨修復(fù)植入材料需求量巨大。
　　顱骨修復(fù)雖然經(jīng)歷了數(shù)千年的歷史，迄今為止，仍然沒獲得材料學(xué)和生物學(xué)性能結(jié)合完美的理想替代植入材料。目

2、前，臨床最廣泛使用的金屬鈦網(wǎng)，還存在較多的缺點(diǎn)和并發(fā)癥，如:①患者術(shù)后對冷熱反應(yīng)敏感，局部有慢性疼痛，皮下積液較多;②修補(bǔ)術(shù)后，影響患者接受CT、MRI等醫(yī)學(xué)檢查;③慢性切割性潰瘍、應(yīng)力穿孔致顱骨修補(bǔ)失敗;④顳窩、顴弓、眉框等不規(guī)則面顱部位修補(bǔ)外觀美容效果欠佳;⑤定制周期時間長，價格相對昂貴。
　　目的：
　　研究一直關(guān)注新型硬組織生物材料的研發(fā)，尤其是高分子復(fù)合材料在顱骨修復(fù)方面的基礎(chǔ)研究和臨床運(yùn)用。前期研究中，制備了多種

3、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，力學(xué)性能優(yōu)異的聚苯硫醚改性化合物，但是，這種高分子材料的生物相容性還有缺陷。同時，納米羥基磷灰石具有出色的生物相容性和促進(jìn)成骨的性能，卻因?yàn)闄C(jī)械強(qiáng)度、脆性和耐疲勞性不足，使其在臨床骨組織植入的應(yīng)用中受到限制。因此，將納米羥基磷灰石和聚苯硫醚兩種材料合成，充分利用其各自材料特性的優(yōu)勢，以制各性能更佳優(yōu)異、價格更低廉的硬組織植入材料，用于顱骨缺損的修補(bǔ)植入。
　　方法:
　　(1)采用物理共混法與直接復(fù)合法制備納米

4、HA/PPS復(fù)合材料。比較兩種不同配方比例制備的復(fù)合材料，通過吸水性、接觸角、模擬體液中pH變化等檢測考察納米HA-PPS復(fù)合材料的表征和力學(xué)性能。
　　(2)根據(jù)國標(biāo)GB/T醫(yī)療器械生物評價標(biāo)準(zhǔn)，通過急性毒性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)、溶血實(shí)驗(yàn)評價新工藝生產(chǎn)的納米HA/PPS復(fù)合物的生物相容性。
　　(3)將納米HA/PPS與成骨細(xì)胞體外共培養(yǎng)，測定納米HA/PPS對成骨細(xì)胞增殖和分化的影響。建立顱骨缺損動物模型，植入納米HA

5、/PPS復(fù)合材料通過X放射線影像、組織病理學(xué)實(shí)驗(yàn)、成骨活性相關(guān)基因PCR分析，進(jìn)一步評價納米HA/PPS復(fù)合物在體外和體內(nèi)的生物活性及其修復(fù)顱骨缺損后的骨整合能力。
　　結(jié)果:
　　1.納米HA/PPS復(fù)合物的表征和力學(xué)性能
　　(1)直接復(fù)合材料的粒徑均勻性很好，為微米級，羥基磷灰石能均勻填充到聚苯硫醚基體中。
　　(2)復(fù)合材料親水性佳，羥基磷灰石的添加能有效降低聚苯硫醚的表面接觸角，聚苯硫醚的接觸角是93.

6、22°，直接復(fù)合(3∶7)材料的接觸角是25.83°，直接復(fù)合(4∶6)材料的接觸角是33.33°，接觸角降低，說明材料的親水性高。在材料吸水率測試中同樣發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料親水性提高，與接觸角測試結(jié)論一致。
　　(3)復(fù)合材料剛度提高。在抗彎強(qiáng)度測試中，復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度為93.288MPa，彎曲模量為5159.78MPa，純聚苯硫醚抗彎強(qiáng)度103.68MPa，彎曲模量為2789.5MPa。在抗拉強(qiáng)度測試中，復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為45.948

7、MPa，拉伸模量為2696.95MPa，純聚苯硫醚拉伸強(qiáng)度為60.974MPa，拉伸模量為1740.19MPa。由此可見，在聚苯硫醚中添加羥基磷灰石能提高材料的剛度。
　　(4)在模擬體液浸泡引起的pH變化中，直接復(fù)合材料引起的pH變化范圍是7.4-7.51，物理共混復(fù)合材料引起的pH變化范圍在7.4-7.72之間，直接復(fù)合材料比物理共混復(fù)合材料更穩(wěn)定，更適合植入人體。
　　2.納米HA/PPS復(fù)合物的生物相容性評價

8、　　(1)納米HA/PPS復(fù)合物浸提液腹腔注射大鼠后大體觀察和組織病理學(xué)檢查均未出現(xiàn)中毒表現(xiàn);
　　(2)細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大鼠成纖維細(xì)胞L929共培養(yǎng)，細(xì)胞形態(tài)學(xué)評價受試的納米HA/PPS復(fù)合物無毒性，CCK-8法檢測細(xì)胞相對增殖率(RGR)指標(biāo)達(dá)到毒性級別0級，評價無細(xì)胞毒性。
　　(3)溶血性試驗(yàn)證實(shí)納米HA/PPS復(fù)合物血液相容性好，溶血率僅為1.66％。
　　納米HA/PPS復(fù)合物的生物相容性能良好，其急性毒性

9、測試、體外細(xì)胞毒性、血液相容性檢測結(jié)果均復(fù)合國家制定的生物植入材料安全性評價標(biāo)準(zhǔn)，生物相容性優(yōu)良。
　　3.納米HA/PPS復(fù)合物的生物活性評價
　　(1)MG-63細(xì)胞在納米HA/PPS復(fù)合材料表面生長良好，具有比純PPS更好的細(xì)胞粘附能力;
　　(2)納米HA/PPS復(fù)合材料能增加MG-63細(xì)胞的增殖能力，比純PPS作用更明顯;
　　(3)納米HA/PPS復(fù)合材料能提高M(jìn)G-63細(xì)胞成骨特異性蛋白表達(dá)，促進(jìn)M

10、G-63細(xì)胞成骨分化;
　　(4)納米HA/PPS復(fù)合材料植入顱骨缺損后骨組織愈合情況良好;顯著增加成骨相關(guān)基因的重要標(biāo)志物(ALP、Colα1(Ⅰ)、IGF-1、OC、TGF-β1)的mRNA表達(dá)。
　　結(jié)論：
　　通過直接復(fù)合法制備的納米HA/PPS復(fù)合物物理性能穩(wěn)定，親水性能顯著改善，抗彎強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度優(yōu)于純PPS。生物相容性評價指標(biāo)均證明納米HA/PPS復(fù)合物安全無毒，生物相容性能良好。該材料在體外能促進(jìn)成骨細(xì)