新型生物陶瓷SCPP的生物學(xué)特性研究.pdf

1、鈣磷系生物陶瓷作為組織工程的支架材料和骨填充材料，是近年來研究的熱點。隨著社會進步以及經(jīng)濟和相關(guān)科學(xué)的發(fā)展，醫(yī)用人工材料已經(jīng)得到人們的廣泛認同，臨床應(yīng)用前景樂觀。本文作為國家自然科學(xué)基金項目“分子自組裝RADA 16-RGD/CPP納米仿生基質(zhì)骨修復(fù)材料研究(基金號：50472091)的一部分，將對新型可降解基質(zhì)骨修復(fù)材料SCPP生物學(xué)特性加以研究。 目的：1、研究SCPP的制備及其理化特性。2、建立體內(nèi)外評價系統(tǒng)，研究SCP

2、P的生物相容性。3、通過SCPP修復(fù)骨缺損的研究，評估新材料的骨傳導(dǎo)性、生物力學(xué)強度以及在體內(nèi)降解等情況。 方法：1、SCPP的制備及其理化性能。確定以碳酸鈣和碳酸鍶為原料制備SCPP，通過紅外光譜分析(FTIR)、X線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡分析(SEM)以及力學(xué)強度測試分析材料的結(jié)構(gòu)、性能和體外降解情況并進行分析研究。2、材料生物相容性研究。實驗分為體內(nèi)和體外兩部分。1)通過不同摻鍶量的SCPP和成骨細胞復(fù)合培養(yǎng)，

3、用MTT法和ALP等測定最佳的摻鍶濃度。再用最佳摻鍶量的材料與成骨細胞復(fù)合培養(yǎng)，用倒置顯微鏡和掃描電鏡等動態(tài)觀察細胞的生長情況，并用能較早反映細胞變化的酶組織化學(xué)染色法動態(tài)觀察細胞的生長情況。2)將最佳摻鍶量的SCPP植入新西蘭白兔體內(nèi)(肌內(nèi)植入)，對比觀察材料CPP、HA以及空白對照組在1W、2W、4W和16W的組織學(xué)的改變和酶組織化學(xué)的變化。3、SCPP材料修復(fù)節(jié)段性骨缺損情況。選擇成年新西蘭白兔72只，制成15mm長的雙側(cè)橈骨節(jié)段

4、性骨缺損模型。分為S組(SCPP)、C組(CPP)和H組(HA)。另外培養(yǎng)兔骨髓間充質(zhì)細胞(Mesenchymal stem cells，MSCs)并和材料進行復(fù)合培養(yǎng)，又分為SM組、CM組和HM組。于術(shù)后2、4、8和16周取材，行一般形態(tài)學(xué)觀察、X線檢查、組織學(xué)檢查、Ⅰ型膠原和8MP-2免疫組化檢查，并進行計算機圖像分析，另外檢測骨修復(fù)區(qū)的鈣磷比值以及測定尺橈骨抗彎力學(xué)強度。 結(jié)果：1、SCPP的制備及其理化性能。以碳酸鈣和

5、碳酸鍶為原料制備的SCPP材料，其表面較光滑，有足夠的生物力學(xué)強度；小劑量鍶元素的加入材料力學(xué)強度衰減變慢；材料孔徑交織，在200-400 μ m范圍之間。SCPP和CPP材料在SBM中降解后，其表面產(chǎn)生孔隙，并有鈣磷沉積物。2、材料生物相容性研究。通過不同摻鍶量SCPP和成骨細胞復(fù)合培養(yǎng)，用MTT法和ALP測定，確定1％的SCPP最有利于細胞的粘附和生長。用倒置顯微鏡和掃描電鏡等動態(tài)觀察，1％SCPP組細胞生長良好，具有很高的活力，且

6、有大量細胞外基質(zhì)分泌，優(yōu)于CPP組和HA組，表明粘附材料細胞活力依次為SCPP>CPP>HA。通過酶組織化學(xué)法動態(tài)觀察，HA組各酶學(xué)指標(biāo)變化不大，可能因為其為惰性材料，材料降解率極低的原因。SCPP組和成骨細胞共培養(yǎng)2天，細胞各標(biāo)志酶均有顯著性下降(P0.05)。建立兔腰背肌短期植入材料，通過經(jīng)典的組織學(xué)觀察外，采用酶組織

7、化學(xué)法觀察材料對周圍組織標(biāo)志酶系的影響，結(jié)果顯示各組材料均具有較好的組織相容性，另外16周時SCPP和CPP材料大部分降解，并有較明顯異位成骨現(xiàn)象。3、SCPP材料修復(fù)節(jié)段性骨缺損情況。術(shù)后2、4、8、16周，各組骨缺損區(qū)均有新骨生成，成骨量隨時間推移而增加。經(jīng)放射學(xué)和組織學(xué)評估，Ⅰ型膠原和BMP2免疫組化檢查灰度值水平，以及鈣磷比值和力學(xué)強度的測定，各組的成骨能力依次為：SM>CM>S>C>HM>H組(P<0.001，P<0.05)，