納米雙相陶瓷人工骨的制備和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目的: 為獲得有良好降解性能及成骨性能的人工骨，采用化學(xué)沉淀法制備納米羥基磷灰石/磷酸三鈣雙相陶瓷人工骨并對(duì)人工骨的結(jié)構(gòu)、成骨性能以及降解性能進(jìn)行研究，將人工骨植入骨缺損，進(jìn)行人工骨促進(jìn)骨折愈合方面的臨床研究，同時(shí)進(jìn)行恒古速效骨傷愈的輔助促進(jìn)骨折愈合的研究。研究。研究?jī)?nèi)容包括：(1)探索納米雙相陶瓷人工骨的制備方法并進(jìn)行表征；(2)研究納米雙相陶瓷人工骨的生物相容性并進(jìn)行評(píng)價(jià)；(3)研究納米雙相陶瓷人工骨在生物體內(nèi)的降解性能；(

2、4)進(jìn)行納米雙相陶瓷人工骨的修復(fù)兔橈骨骨缺損的實(shí)驗(yàn)研究；(5)應(yīng)用納米雙相陶瓷人工骨于臨床及恒古速效骨傷愈輔助促進(jìn)骨折愈合的研究。 方法: 1、納米雙相陶瓷人工骨的制備 采用磷酸鈉和氯化鈣并用氫氧化鈉控制溶液pH值的情況下制備人工骨支架材料。進(jìn)行支架材料的X線晶體衍射(XRD)，形貌分析(SEM)，復(fù)合材料孔徑和孔隙率的測(cè)定以及生物力學(xué)測(cè)試。 2、納米雙相陶瓷人工骨的生物相容性 按照國(guó)家的(GB/

3、T)16886系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)人工骨進(jìn)行溶血試驗(yàn)、皮內(nèi)刺激試驗(yàn)、致敏試驗(yàn)和急性全身毒性試驗(yàn)。 3、納米雙相陶瓷人工骨的降解實(shí)驗(yàn) 將納米雙相陶瓷人工骨植入新西蘭兔肌袋內(nèi)通過大體和組織學(xué)觀察人工骨的降解情況。 4、將納米雙相陶瓷人工骨植入兔橈骨骨缺損內(nèi)，通過大體觀察、成骨情況、組織學(xué)觀察以及電鏡觀察，反應(yīng)人工骨的降解情況。 5、將納米雙相陶瓷人工骨植入患者骨缺損部位；患者采用恒古骨傷愈合劑術(shù)后第二天開始服用，成人每

4、次25 ml每次0.5 ml/kg，搖勻服用，隔日服藥1次，12天為1個(gè)療程，共2個(gè)療程。觀察患者的疼痛、腫脹緩解和骨折愈合情況。 結(jié)果: 1、所得XRD圖譜表明，粉體由羥基磷灰石和磷酸三鈣兩相組成，該粉體的鈣磷摩爾比約為1.67。經(jīng)計(jì)算可知：該粉體中羥基磷灰石與磷酸三鈣的質(zhì)量百分比為70/30；電鏡掃描材料為蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，顆粒約為100nm左右。分析結(jié)果表明，納米雙相陶瓷人工骨孔隙率為81.5％左右；測(cè)得其平均抗壓強(qiáng)

5、度為5.5MPa。 2、生物相容性實(shí)驗(yàn) 2.1、人工骨試驗(yàn)材料的溶血率為0.72％，遠(yuǎn)低于5％的規(guī)定值，該材料不會(huì)引起急性溶血。 2.2、通過計(jì)算得出試驗(yàn)材料浸提液的原發(fā)刺激指數(shù)為0.167，屬于無(wú)刺激反應(yīng)類型。 2.3、出現(xiàn)過敏反應(yīng)的動(dòng)物數(shù)為0/10，表明材料不引起致敏反應(yīng)。 2.4、材料浸提液腹腔注射后，經(jīng)24h、48h和72h連續(xù)觀察，試驗(yàn)組情況良好，活動(dòng)、食欲正常，呼吸平穩(wěn)，無(wú)驚厥、癱瘓和

6、死亡現(xiàn)象，試驗(yàn)動(dòng)物未見毒性表現(xiàn)。 3、體內(nèi)降解實(shí)驗(yàn) 4W時(shí)納米雙相陶瓷人工骨降解率約為10％。8W時(shí)，納米雙相陶瓷人工骨降解約25％，體積較4W時(shí)減小，內(nèi)部材料失去規(guī)整的外觀，形狀不規(guī)則，表面仍被軟組織包圍。12W時(shí)納米雙相陶瓷人工骨降解約35％，材料形狀、體積明顯減小。 4、人工骨植入兔橈骨骨缺損實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)組術(shù)后4周材料周圍可見一層結(jié)締組織膜包繞，術(shù)后8周可見材料明顯降解，材料有新骨形成，12周可見材料

7、部分被骨松質(zhì)所取代。X線表現(xiàn)4周時(shí)材料有少許降解，未見明顯新生骨生成，8周時(shí)植入材料有明顯降解，可見有新生骨形成，12周時(shí)可見材料大部分降解，連續(xù)性骨痂通過骨缺損部位。X線骨形成及塑形定量分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)學(xué)分析顯示：納米雙相陶瓷人工骨內(nèi)：4周＜8周＜12周，差異有顯著性意義。組織學(xué)檢查實(shí)驗(yàn)組：植入4周后材料孔隙內(nèi)有成骨細(xì)胞，成軟骨細(xì)胞及成纖維母細(xì)胞，材料孔隙內(nèi)纖維結(jié)締組織增生，8周后有大量骨細(xì)胞，成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞，以成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞為主

8、伸向材料孔隙中，孔隙內(nèi)以纖維增生，材料部分降解，12周后以骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞為主，有少量軟骨細(xì)胞，出現(xiàn)散亂的骨松質(zhì)，材料大部分降解。成骨情況組織學(xué)定量分析統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)組內(nèi)各個(gè)時(shí)期在期間比較，4周＜8周＜12周，差異有顯著性意義。掃描電鏡觀察實(shí)驗(yàn)組：4周可見支架孔隙完整，材料內(nèi)有纖維組織填充。8周材料部分降解，有新生骨組織及纖維組織填充，12周后材料部分降解，骨缺損部分被新生骨松質(zhì)取代。 5、治療組一周內(nèi)緩解疼痛效果90

9、.9％，緩解腫脹效果90.9％，治療組臨床愈合時(shí)間為95.7天。 結(jié)論: 1、采用化學(xué)沉淀方法所制備的人工骨達(dá)到納米水平的雙相(包括羥基磷灰石和磷酸三鈣)陶瓷人工骨，具有三維多孔結(jié)構(gòu)以及和松質(zhì)骨相似的抗壓強(qiáng)度。 2、納米雙相羥基磷灰石具有良好的生物相容性，植入體內(nèi)后安全無(wú)毒，無(wú)致敏性，是一種比較安全的生物材料。 3、納米雙相羥基磷灰石具有一定的降解率，植入體內(nèi)后進(jìn)行性降解。 4、新型納米雙相陶瓷人