新型鍶改性生物玻璃材料構(gòu)建及體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文新型鍶改性生物玻璃材料構(gòu)建及體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究姓名：沈宇輝申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：外科學(xué)（骨科）指導(dǎo)教師：鄧廉夫201104上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士學(xué)位論文CaSi03，SrCS)和硼生物玻璃(Strontiumincorporatedborosilicate，SrBS)骨植入材料，依據(jù)鍶改性后的硅酸鈣和硼生物玻璃所發(fā)生的理化特性變化，獲得材料制作的最佳配方；再制備材料樣本以生物材料界面為切入點(diǎn)，研究鍶改性硅酸鈣和硼生

2、物玻璃表面的理化特性及其生物學(xué)意義；最后對鍶改性硅酸鈣和硼玻璃的促進(jìn)成骨效能、元素變化特點(diǎn)、緩釋鍶元素等進(jìn)行比較分析。通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)，本研究將為鍶改性生物玻璃骨植入材料的研究提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，為解決骨植入活性生物材料的缺點(diǎn)提供適當(dāng)?shù)幕蛐碌难芯克悸?。研究方?1)采用化學(xué)沉積法和粉末混合法，分別構(gòu)建SrCS(Sr5CS，SrlO—CS，Sr20CS)及SrBS(Sr6BS及Srl2BS)粉末后壓制成片，應(yīng)用XRD、FTIR、XRF等技

3、術(shù)檢測SrCS及SrBS的成分、配方內(nèi)元素比例、化學(xué)基團(tuán)、晶體結(jié)構(gòu)等；ICP檢測各離子釋放濃度；材料體外降解實(shí)驗(yàn)了解材料降解特性；體外細(xì)胞毒實(shí)驗(yàn)、成骨細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)及ALP表達(dá)了解生物學(xué)作用。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步獲得最佳配方。(2)制作SrCS(Sr5CS，SrlOCS，Sr20CS)及SrBS(Sr6BS及Srl2一BS)片劑，以其為載體負(fù)載MG63成骨細(xì)胞，應(yīng)用掃描電鏡觀察材料界面的鈣磷復(fù)合物沉積狀況及材料界面粘附細(xì)胞的形態(tài)、數(shù)量；結(jié)合上

4、述實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證SrCS和SrBS的最佳配方。分別應(yīng)用含不同濃度Sr、B、Si離子(SrCS及SrBS的主要活性離子)的條件培養(yǎng)液培養(yǎng)成骨細(xì)胞，檢測細(xì)胞增殖活性和堿性磷酸酶(ALP)表達(dá)水平等生物學(xué)特征的變化，分析這種變化與培養(yǎng)液中的離子濃度、培養(yǎng)液pH值間的關(guān)系；采用微電極pH計檢測SrCS和SrBS生物材料固／液界面pH值，比較界面pH與溶液pH值差異，研究Sr摻入對界面pH變化趨勢的影響，并確定SrCS和SrBS界面pH值范圍；

5、體外采用NaOH和HCI調(diào)整模擬SrCS和SrBS界面的pH值，探討材料界面pH值對成骨細(xì)胞粘附及其生物學(xué)特征的影響及其發(fā)生機(jī)理。最終確認(rèn)最佳配方及生物材料界面理化性質(zhì)的意義。(3)根據(jù)體外實(shí)驗(yàn)最佳配方采用多聚物泡沫摻入加熱技術(shù)(polymerfoamreplication)構(gòu)建CS、SrlOCS、BS及Sr6BS三維多孔支架，分析多孔支架力學(xué)、孔隙率等參數(shù)；將多孔支架材料植入大鼠脛骨近端骨缺損模型，于術(shù)后不同時間(4周和8周)，應(yīng)用M