三種新型可注射性硫酸鈣和磷酸鈣骨替代物的研究.pdf

1、骨缺損一直是骨科面臨的一個(gè)難題。近年來(lái)，伴隨著微創(chuàng)外科的發(fā)展，可注射性骨替代物(injectablebonesubstitute，IBS)越來(lái)越受到各國(guó)學(xué)者的關(guān)注，已成為當(dāng)今生物材料的研究熱點(diǎn)之一。可注射性硫酸鈣骨替代物和磷酸鈣骨替代物是最常用的鈣磷系統(tǒng)的材料，其操作簡(jiǎn)便，生物相容性好，能夠注射入骨缺損處，原位固化，適應(yīng)骨缺損進(jìn)行塑形。但二者均有不足之處，可注射性硫酸鈣骨替代物在體內(nèi)的吸收快于新骨的形成，不適合用于修復(fù)較大的骨缺損和愈合

2、時(shí)間較長(zhǎng)的骨缺損；可注射性磷酸鈣骨替代物也叫可注射性磷酸鈣骨水泥(CalciumPhosphateCement，CPC)，其降解緩慢，在體內(nèi)存留時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)不到在治療期內(nèi)完全降解的要求，影響了新骨的長(zhǎng)入，廣泛應(yīng)用受到一定程度的限制。 為了彌補(bǔ)可注射性硫酸鈣和磷酸鈣骨替代物的不足之處，我們研制了三種新型可注射性骨替代物，與上述二者進(jìn)行了體外理化特性和體內(nèi)生物相容性、成骨能力、生物力學(xué)的對(duì)比研究，為進(jìn)一步臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)研究

3、共分為三部分。 第一部分：含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨替代物的體外和體內(nèi)特性的研究 目的：研制新型的含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨移植替代物并測(cè)試該材料的理化學(xué)特性及其在體內(nèi)的組織相容性、成骨特性和生物力學(xué)。方法：制備含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨替代物，用Gillmore雙針?lè)?，萬(wàn)能材料測(cè)試機(jī)，注射器推助法測(cè)定含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨移植替代物的凝固時(shí)間，抗壓強(qiáng)度和可注射

4、能力，掃描電鏡觀察材料表面的超微結(jié)構(gòu)；通過(guò)新西蘭大白兔骨采集盒和SD大鼠的骨缺損模型，術(shù)后第1天，第7天，第21天，第42天光鏡下觀察其組織相容性、松質(zhì)骨內(nèi)的降解和新骨形成情況，材料測(cè)試機(jī)測(cè)定其在體內(nèi)的生物力學(xué)變化，單純的可注射性硫酸鈣作為對(duì)照。結(jié)果：含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨移植替代物的體外的初凝時(shí)間6.6±1.3min，終凝時(shí)間25.5±2.6min，抗壓強(qiáng)度10.698±0.595MPa，可注射時(shí)間5.8±0.43分

5、鐘，掃描電鏡發(fā)現(xiàn)羥基磷灰石覆蓋在硫酸鈣的材料表面，術(shù)后組織形態(tài)學(xué)觀察兩組材料都與新骨組織結(jié)合緊密，未見(jiàn)到異常的巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)組中的硫酸鈣被吸收后可見(jiàn)新骨圍繞羥基磷灰石生長(zhǎng)，新骨形成量較對(duì)照組有所增加，抗壓強(qiáng)度也大于對(duì)照組。結(jié)論：含40％重量羥基磷灰石的可注射性硫酸鈣骨移植替代物可操作性強(qiáng)，組織相容性好，符合作為可注射性骨替代物的條件，體內(nèi)修復(fù)骨缺損時(shí)可以減慢硫酸鈣的吸收速度，提高材料的骨傳導(dǎo)性，增加新骨形成，增加骨缺損

6、區(qū)的抗壓強(qiáng)度，更利于修復(fù)愈合時(shí)間較長(zhǎng)或較大的骨缺損。 第二部分含20％重量硫酸鈣的可注射性磷酸鈣骨替代物的體外和體內(nèi)特性的研究 目的：研制新型的含20％重量硫酸鈣的可注射性磷酸鈣骨替代物并測(cè)試該材料的體外理化學(xué)特性及其在體內(nèi)的組織相容性、成骨特性和生物力學(xué)。 方法：制備含20％重量硫酸鈣的可注射性磷酸鈣骨替代物，用Gillmore雙針?lè)?，萬(wàn)能材料測(cè)試機(jī)，注射器推助法測(cè)定該材料的凝固時(shí)間，抗壓強(qiáng)度和可注射能力，掃描

7、電鏡觀察材料表面的超微結(jié)構(gòu)通過(guò)新西蘭大白兔骨采集盒和SD大鼠的骨缺損模型，術(shù)后第1天，第4天，第7天，第21天，第42天，第84天光鏡下觀察其組織相容性、松質(zhì)骨內(nèi)的降解和新骨形成情況，材料測(cè)試機(jī)測(cè)定其在體的生物力學(xué)變化，，單純的可注射性磷酸鈣骨替代物作為對(duì)照。 結(jié)果：含20％重量硫酸鈣的可注射性磷酸鈣骨替代物的體外的初凝時(shí)間15.8±0.581min；抗壓強(qiáng)度23.4±2.3MPa；可注射時(shí)間4.29±2.3min，掃描電鏡可見(jiàn)材

8、料中含有降解較快的半水硫酸鈣。術(shù)后切片可見(jiàn)兩組材料與新骨組織結(jié)合緊密，未見(jiàn)到異常的巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)組的新骨形成量增加，抗壓強(qiáng)度大于松質(zhì)骨的抗壓強(qiáng)度。 結(jié)論：含20％重量硫酸鈣的可注射性磷酸鈣骨替代物可操作性強(qiáng)，組織相容性好，抗壓強(qiáng)度大于松質(zhì)骨的抗壓強(qiáng)度，增加了新骨形成，可以加快磷酸鈣的降解速度，有利于骨的爬行替代。 第三部分含1％重量硅的可注射性磷酸鈣骨替代物的生物相容性和成骨能力的研究 目的：研究可

9、注射性含1％重量硅磷酸鈣骨替代物的生物相容性和成骨能力。方法：體外掃描電鏡觀察材料的生物活性；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)在6只成年兔雙側(cè)脛骨近端植入骨采集盒，該盒有一個(gè)直徑1mm的通道，周?chē)墙M織可以通過(guò)此通道長(zhǎng)入盒內(nèi)。將含1％重量硅的可注射性磷酸鈣骨替代物放入一側(cè)骨采集盒內(nèi)，并以單純的磷酸鈣骨替代物放入另一側(cè)作為對(duì)照。術(shù)后1，2，3周取出骨采集盒內(nèi)的組織，通過(guò)HE，Goldner，TRAP染色，進(jìn)行光鏡觀察和組織形態(tài)學(xué)測(cè)量。結(jié)果：掃描電鏡可見(jiàn)含1％重量