β-TCP-α-CSH復(fù)合人工骨的制備及在脊柱融合模型中的應(yīng)用.pdf

1、目的： 采用β-磷酸三鈣(β-Tricalcium phosphate，β-TCP)/α-半水硫酸鈣(α-Calcium sulphate hemihydrate，α-CSH)制備復(fù)合人工骨(Combined bonegraft，COB)，檢測(cè)β-TCP/α-CSH不同配比的固化性能，并制作兔胸椎多節(jié)段后外側(cè)脊柱融合的動(dòng)物模型，觀察COB在體內(nèi)的降解、成骨性能與脊柱融合效果。 方法： 二水硫酸鈣(Calcium

2、sulphate dihydrate，CSD)在額定壓力和溫度條件下脫水制備α-CSH，健康牛松質(zhì)骨經(jīng)脫細(xì)胞、脫脂處理后在額定溫度下經(jīng)二次煅燒后制備成主要成分為β-TCP的多孔顆粒；將直徑為0.85-2mm的β-TCP多孔顆粒置于等質(zhì)量α-CSH粉末分散于無水乙醇的混懸液中，振蕩搖勻，37℃烘箱中烘干，制備β-TCP/α-CSH復(fù)合人工骨顆粒，并采用掃描電鏡、XRD檢測(cè)COB的成分及結(jié)構(gòu)。β-TCP/α-CSH按不同配比制備COB，在體

3、外測(cè)試其固化時(shí)間、固化強(qiáng)度，并采用XRD和SEM檢測(cè)其固化后的成分和斷裂面的變化。 采用家兔制作胸椎多節(jié)段后外側(cè)脊柱融合的動(dòng)物模型，將上述方法制備的COB植于左側(cè)椎板后外側(cè)，取局部自體骨(棘突、椎板)植于相同節(jié)段的椎板間右側(cè)作為對(duì)照組，分別于術(shù)后4、8、12周處死動(dòng)物。采用X線和Micro CT觀察胸椎融合、COB降解及新骨長(zhǎng)入的匹配情況。并進(jìn)一步通過組織學(xué)方法、四環(huán)素?zé)晒鈽?biāo)記、鉬靶軟X線等方法觀察植骨區(qū)域脊柱融合、新骨形成及C

4、OB的降解情況。 結(jié)果： 在額定的溫度和壓力下制備的α-CSH純度高、晶型結(jié)構(gòu)規(guī)則，牛松質(zhì)骨經(jīng)二次煅燒制備的多孔顆粒主要成分為β-TCP，保留了正常松質(zhì)骨的空間結(jié)構(gòu)。二者以無水乙醇為媒介可以制備具有自固化性能的COB，固化時(shí)間隨著固化液的比例增高而縮短，在相同固液比的情況下隨著α-CSH所占比例的增高而縮短，固化強(qiáng)度隨著α-CSH所占比例的增高而增高。當(dāng)COB/固化液的比例為1g：0.2ml時(shí)，COB(CSH/TCP=3

5、：7)的初凝時(shí)間為4.9±1.3min，終凝時(shí)間為14.7+3.4min，在養(yǎng)護(hù)7天后抗壓強(qiáng)度為7.32±1.27MPa，固化后CSH轉(zhuǎn)化為CSD，斷面被CSD晶體覆蓋，符合臨床使用需要。 將COB(CSH/TCP=3：7)用于兔胸椎多節(jié)段后外側(cè)椎板間融合動(dòng)物模型，X線顯示術(shù)后12周COB側(cè)融合率為75.0％，優(yōu)于僅使用局部自體骨(棘突)的融合率(54.4％)。Micro CT顯示在術(shù)后8周及12周，COB側(cè)融合塊明顯較僅自體骨

6、側(cè)的融合塊強(qiáng)壯，12周時(shí)COB被大量新骨包繞，材料支架的內(nèi)部可見大量新骨長(zhǎng)入。術(shù)后4周COB的骨體積分?jǐn)?shù)(Bone Volume Fraction，BVF)為0.49±0.08，術(shù)后12周僅為0.16±0.05，表明材料降解的速度與新骨長(zhǎng)入的速度比較匹配。鉬靶照相顯示COB植入后逐漸降解，逐漸被新生骨爬行替代；組織學(xué)檢查顯示COB在植入邊緣及中心部位均可見到新骨長(zhǎng)入，隨著植入時(shí)間的延長(zhǎng)，材料逐漸降解，被新生骨爬行替代；熒光標(biāo)記檢查結(jié)果顯

7、示COB邊緣及材料內(nèi)部大量熒光物質(zhì)沉積，統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果顯示COB新骨礦化沉積率與自體骨植骨側(cè)相比無顯著性差別。 結(jié)論： 1．采用β-TCP多孔顆粒與α-CSH以無水乙醇為媒介可以制備具有自固化性能的COB，目前國(guó)內(nèi)外尚未見到相同報(bào)道。 2．當(dāng)CSH/TCP=3：7、COB/固化液的比例為1g：0.2ml時(shí)，初凝時(shí)間4.9±1.3min，終凝時(shí)間14.7±3.4min，養(yǎng)護(hù)7天抗壓強(qiáng)度為7.32±1.27MPa．，符合