摻鍶硫酸鈣復(fù)合骨修復(fù)材料的體外實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目的：現(xiàn)有的骨修復(fù)材料所具有的各種各樣的缺陷使其在臨床應(yīng)用上受到很大的限制，這迫使人們研制新型的骨修復(fù)材料。硫酸鈣是一種具有較好生物降解性和相容性的骨修復(fù)材料；鍶元素具有促進(jìn)成骨細(xì)胞生長(zhǎng)和抑制破骨細(xì)胞形成的作用。本研究將鍶元素與醫(yī)用硫酸鈣復(fù)合以增加材料的生物活性，并初步驗(yàn)證摻鍶硫酸鈣復(fù)合骨修復(fù)材料的理化性能、生物活性、生物相容性和對(duì)成骨細(xì)胞體外培養(yǎng)的作用，旨在為后續(xù)的進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)。 方法：用α-半水硫酸鈣(α-CSH)和氯

2、化鍶(SrCl<,2>)采用混合法制得摻鍶硫酸鈣骨修復(fù)材料，制備6組不同摻鍶量的材料，其鍶元素摩爾含量分別為0％、0.1％、0.3％、0.5％、1％和2％。分別將材料加工成5mm×12mm的柱狀和15mm×2mm的盤(pán)狀。掃描電鏡觀察材料的晶體形態(tài)，測(cè)試各組柱狀材料的抗壓強(qiáng)度。用模擬體液(SBF)作為降解液來(lái)對(duì)材料進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)，并觀測(cè)降解過(guò)程中的若干指標(biāo)：(1)pH值變化；(2)重量變化；(3)抗壓強(qiáng)度變化；(4)降解液中鍶離子濃度變化。

3、用各組材料浸提液來(lái)進(jìn)行ROS17/2.8成骨樣細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)設(shè)立正常細(xì)胞組和加入了苯酚的陽(yáng)性對(duì)照組，并用MTT法來(lái)檢測(cè)細(xì)胞增殖情況。對(duì)正常對(duì)照組和各實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行細(xì)胞堿性磷酸酶活性測(cè)定和堿性磷酸酶組織化學(xué)染色來(lái)反應(yīng)材料對(duì)成骨細(xì)胞功能的影響。將ROS17/2.8成骨樣細(xì)胞接種到各組盤(pán)狀摻鍶硫酸鈣骨修復(fù)材料上進(jìn)行共培養(yǎng)，并設(shè)立正常對(duì)照組，分別在培養(yǎng)后2天和4天對(duì)材料上細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在第4天通過(guò)掃描電鏡觀察細(xì)胞生長(zhǎng)情況。 結(jié)果：制得

4、的各組摻鍶硫酸鈣材料具有均質(zhì)、易于加工的特點(diǎn)，氯化鍶的摻入不會(huì)影響硫酸鈣材料的大體外觀，但會(huì)影響到α-半水硫酸鈣的晶體形態(tài)，當(dāng)摻鍶量達(dá)到2％時(shí)，晶體形態(tài)較不均勻，晶體排列比較稀疏。沒(méi)有摻鍶的硫酸鈣材料的初始抗壓強(qiáng)度為15.85±1.58 Mpa，隨著摻鍶量的增加，抗壓強(qiáng)度有逐漸下降的趨勢(shì)。當(dāng)摻鍶量為2％時(shí)，材料初始抗壓強(qiáng)度下降到8.66±1.40 Mpa。隨著不同摻鍶量的6組材料在模擬體液(SBF)中降解時(shí)間的增加，其溶液PH值均有一定

5、的下降，不同摻鍶量的材料在降解過(guò)程中PH值的變化均較穩(wěn)定，降解12周后PH值下降均不到0.2個(gè)單位。不同摻鍶量的材料在SBF中降解均會(huì)導(dǎo)致失重率的增加。前4周各組材料的重量變化相對(duì)較小，而4周過(guò)后失重率有增加的趨勢(shì)。與不摻鍶的硫酸鈣材料比較，摻鍶量為0.1％和0.3％的硫酸鈣材料的失重率沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的差異(P=0.988，P=0.158)，隨著摻鍶量的進(jìn)一步增加，材料的失重率變化有增加的趨勢(shì)(P<0.05)。摻鍶量為0.1％和0.3

6、％(P=0.581)、0.3％和0.5％(P=0.166)的材料之間失重率變化沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的差異。其總體趨勢(shì)是隨著摻鍶量的增加，材料在降解過(guò)程中的失重率將會(huì)增大。隨著降解時(shí)間的延長(zhǎng)，各組材料的力學(xué)強(qiáng)度均有所下降。摻鍶量為0％、0.1％、0.3％和0.5％的材料降解前4周的強(qiáng)度下降都比較緩慢，而當(dāng)摻鍶量進(jìn)一步增加后，摻鍶量為1％和2％的材料降解過(guò)程中強(qiáng)度下降就較快。與沒(méi)有摻鍶的硫酸鈣相比所有摻鍶材料的強(qiáng)度變化都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.

7、0001，Dunnett test)。在SBF中降解8周過(guò)程中，降解液中Sr離子濃度從第4周開(kāi)始增長(zhǎng)加快，且材料的摻鍶量越大，鍶離子濃度越高(P<0.001)，到第8周時(shí)，含鍶量為0.1％材料降解液的鍶離子濃為64.63±9.47 μ mol/L，含鍶量為2％材料降解液的鍶離子濃度為175.64±11.25 μ mol/L。材料浸提液實(shí)驗(yàn)顯示，各組摻鍶硫酸鈣骨修復(fù)材料均無(wú)細(xì)胞毒性，細(xì)胞在其中生長(zhǎng)形態(tài)正常。MTT實(shí)驗(yàn)OD值顯示，細(xì)胞在各組

8、摻鍶硫酸鈣材料浸提液中增值均正常，其摻鍶材料浸提液對(duì)細(xì)胞增殖有一定的促進(jìn)作用，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。堿性磷酸酶組織化學(xué)染色和活性分析結(jié)果示，摻鍶材料會(huì)增加成骨細(xì)胞堿性磷酸酶的活性(P<0.05)，且當(dāng)含鍶量為0.5％時(shí)最明顯。細(xì)胞與各組摻鍶硫酸鈣材料共培養(yǎng)結(jié)果示，細(xì)胞能與材料緊密貼附，并能在其上正常生長(zhǎng)。共培養(yǎng)2天和4天后，各組摻鍶硫酸鈣材料上細(xì)胞計(jì)數(shù)與正常對(duì)照組相比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。 結(jié)論：通過(guò)對(duì)摻鍶

9、硫酸鈣理化性能、生物相容性及其對(duì)成骨細(xì)胞作用的研究結(jié)果表明： (1)用α-半水硫酸鈣(α-CSH)和氯化鍶(SrCl<,2>)混合固化制得的均質(zhì)新型骨修復(fù)材料-----摻鍶硫酸鈣，具有一定力學(xué)強(qiáng)度的，能為植骨區(qū)域提供一定的力學(xué)支撐能力，并承擔(dān)部分應(yīng)力傳導(dǎo)。 (2)材料體外降解性能穩(wěn)定，當(dāng)摻鍶量在0.5％以內(nèi)時(shí)，摻鍶硫酸鈣骨修復(fù)材料在體外模擬體液(SBF)中降解前4周內(nèi)能保持重量和力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定，并在4周后開(kāi)始大量釋放具