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《四川大学》 2002年
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骨诱导Ca、P系陶瓷材料中类骨磷灰石层的形成、表征和体外动态研究模型的初步建立

段友容  
【摘要】: 本文模拟人体骨骼肌组织内体液的流动状态,设计了一套模拟体液动态循环实验装置,并利用此动态实验装置研究了影响磷酸钙陶瓷表面类骨磷灰石形成的因素,证实了类骨磷灰石层的形成与材料的骨诱导性有密切的关系。 材料的表面形貌影响致密磷酸钙陶瓷类骨磷灰石层形成。在生理流率条件下,材料的粗糙表面有利于类骨磷灰石的形成,加大SBF中Ca~(2+)、HPO_4~(2-)离子浓度,类骨磷灰石层的形成速度加快。对于类骨磷灰石的生成,成核部位的局域离子浓度是成核的关键,任何有利于成核部位离子浓度达到成核阈值的因素,都有利于类骨磷灰石层的形成。 在模拟体液(SBF)以静止、等于或大于骨骼肌组织内体液正常生理流率的流动条件下,研究了多孔磷酸钙陶瓷上类骨磷灰石的形成。SBF在生理流率(2ml╱100ml.min)情况下,材料仅在多孔陶瓷孔隙内部形成类骨磷灰石;静态(0ml╱100ml min)情况下,多孔材料表面有类骨磷灰石形成;高于生理流率(10ml/100ml.min)时,表面和孔隙内部均尤类骨磷灰石形成,但如果增加SBF中的Ca~(2+)、HPO_4~(2-)的浓度,则在孔隙内部有类骨磷灰石形成。生理流率条件下的类骨磷灰石形成部位与多数肌肉内植入磷酸钙陶瓷试验的诱导成骨部位一致:仅在多孔材料内部形成类骨磷灰石。这个结果表明,比起通常使用的静态浸泡试验,SBF以生理流率流动的动态体外试验能够更好地证实诱导成骨和类骨磷 段友容:骨诱导Ca、P系陶瓷材料中类骨磷灰石层的形成、表征和休外动态研究模型的初步建立 灰石形成之间的密切关系,能更真实地模拟类骨磷灰石生长的体内环境。动态 SBF对了解类骨磷灰石形成,进而了解磷酸钙陶瓷在体内诱导成骨机理是十分 有川的。 体液中的钙离于和无机磷酸根离子浓度对羟基磷灰石来说是过饱和的,但 是还没有达到无定型磷灰石发生自发沉淀所需要的离子浓度,只有当局部钙、 磷离子浓度升高到一定的阈值时,材料表面J能形成类骨磷灰石。材料在静态 模拟休液l-v形成类骨磷灰石的钙离子浓度的阈值比动态的阈值低。双相磷酸钙 陶瓷材料表面在静态模拟体液中形成类骨磷灰石的C/浓度阈值是0.245的几, 其阈值比标准模拟体液低 10%;双相磷酸钙陶瓷材料表面在模拟体液以生理流 率流动时形成类骨磷灰石的O*浓度阈值是0.33929几,其阈值比标准模拟体液 高22O:动态模拟体液的Ca’“浓度阈值比静态的Ca卜浓度阈值高37.8o. 磷酸钙陶瓷材料植入动物的肌肉内14天后,狗、兔和鼠体内的多孔村料孔 隙内戾Im(包括陶瓷表面较深孔隙)有一层类骨磷灰石层形成,植入猪体内的多 孔村料外表面和孔隙内壁都形成了一层类骨磷灰石。材料植入动物体内后的类 骨磷灰石的形成的快慢坎序与动物组织学观察到的在不同动物的肌内骨诱导性 高低的次序不 致。可以进一步推论类骨磷灰石层的形成的确是骨诱导的先决 条川-,川还有主尘它因素影响骨诱导的发生。致密材料在几种动物体内都未观察 到类骨磷久石层形成。 于同的有机物以相同的浓度加在SBF中浸泡相同时间的样品,其表面形成 h{J H7型有很人的差异。材料在不加有机物的 SBF中浸泡后,表面生成较为均匀 的片状晶体:在SBF中加入200mg儿柠檬酸浸泡后的样品,其表面生成的片状 ,兀体比穴SBF中浸泡的更为均匀,此种晶体的晶型与猪体内植入后生成的晶型 川似;在SBF中加入200mg/I。胶原浸泡后的样品,其表面生成较为均匀的颗粒 状的晶体,此晶体与天然的人体骨矿化形成的纳米晶体非常相似;在SBF中加 入200mg/L硫酸软骨素浸泡后的样品,其表面生成较为均匀的棒状晶体,此种 品型与狗体内植入生成的晶型相似;在SBF中加入200mg/L的ATP浸泡后的 忖.V,几表!凤牛成较为均匀的针状晶体,此种晶型与兔体内植入生成的晶型相 似。 将体外形成了类骨磷灰石层的村料,植入大白鼠14天后,利用扫描电镜和 9 四川人学博上学位论文 组织学切片H上染色,进一步研究了体外形成的类骨磷灰石植入SD大鼠腿肌 后的超微结构,为探明骨诱导的机理提供有用的实验依据。体外形成了类骨磷 灰t。层的材料植入体内14天,表面出现了类成骨细胞,类破骨细胞,有血窦形 成,还有可能出现了造血干细胞和血管内皮细胞。材料表面形成的类骨磷灰石 介体内增强了细胞的粘附,促进成骨细胞的功能,类骨磷灰石层对骨诱导的发 *仕了卜)重要的作用,体外形成的类骨磷灰石层使成骨活跃期大大提前,促 进厂B的)卜成。在生理流率的l.SSBF的模拟休液中形成的类骨磷业石层的村 料,怕入动物
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:R318.08

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【引证文献】
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10 张旗涛;姚猛;于有;杨林;张鹏;韩福友;;同种异体脱细胞骨的生物力学性质及其临床应用[A];第二届海峡两岸矫形外科学术研讨会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者白毅;传统医药在现代组织工程中延伸[N];中国医药报;2009年
2 王雪飞;“973”计划实施十年成绩斐然[N];健康报;2007年
3 ;四川省生物技术的研究与开发势头强劲[N];中国高新技术产业导报;2005年
4 本报记者  朱会伦;器官坏了,我们能再生[N];科技日报;2006年
5 记者 郑杨;科技提高人民生活质量[N];经济日报;2005年
6 施忠民;出游踏青谨防“行军骨折”[N];家庭医生报;2008年
7 李雪墨;我国生物和医药技术基地建设成效显著[N];中国医药报;2008年
8 记者 张兆军通讯员 石明山 于柏林;我首家研发医用生物可降解材料企业成立[N];科技日报;2007年
9 童林燕;治疗股骨头坏死获成功[N];中国中医药报;2004年
10 基因潮 编译;美敦力开发出外科用骨赋形蛋白[N];中国高新技术产业导报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 段友容;骨诱导Ca、P系陶瓷材料中类骨磷灰石层的形成、表征和体外动态研究模型的初步建立[D];四川大学;2002年
2 范红松;Ca-P生物陶瓷表面/界面的形成、表征及其对材料骨诱导性的影响[D];四川大学;2002年
3 邓春林;Ca-P生物陶瓷表面类骨磷灰石的形成、机理及其成骨性能研究[D];四川大学;2004年
4 郭灵虹;体内及体外磷酸钙与蛋白质生物材料相互作用[D];四川大学;2002年
5 张国强;连通多孔钛表面活性处理及氧化锆陶瓷的抗时效研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2007年
6 吴兰;人骨与纳米骨修复材料的比较研究[D];四川大学;2006年
7 屈树新;磷酸钙生物陶瓷骨诱导过程的早期细胞分化和骨特征蛋白表达研究[D];四川大学;2002年
8 魏杰;纳米类骨磷灰石晶体及其与聚酰胺复合骨修复材料研究[D];四川大学;2004年
9 王鹏;铌酸锂钠钾新型生物压电陶瓷的研究[D];四川大学;2007年
10 张聪;骨诱导磷酸钙陶瓷和体内骨组织工程研究[D];四川大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 卢晓英;含碳酸根的双相HA/β-TCP多孔钙磷陶瓷的制备及其材料中类骨磷灰石形成的研究[D];四川大学;2003年
2 张波;钛表面活化与生物活性研究[D];四川大学;2005年
3 朱晏军;无机纤维增强PMMA/HA人工颅骨复合材料的研究及应用[D];武汉理工大学;2004年
4 王秀红;体外磷酸钙仿生矿化的调控研究[D];西南交通大学;2009年
5 张晓光;钛合金种植体表面制备生物活性膜的研究[D];中国医科大学;2009年
6 马奇奇;溶胶—凝胶法和阳极氧化法在钛基体表面制备二氧化钛生物活性薄膜[D];湖南大学;2008年
7 王强;Ni-Ti形状记忆合金表面改性及其在生物医学材料方面的应用[D];沈阳工业大学;2006年
8 田敏;骨质疏松骨诱导活性改变的实验研究[D];青岛大学;2002年
9 肖云飞;聚甲基丙烯酸甲酯基复合材料人工骨板的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2009年
10 贝朝涌;神经生长因子对骨折愈合影响的研究[D];广西医科大学;2008年
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