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β磷酸三钙/α半水硫酸钙复合人工骨的实验研究

侯喜君  
【摘要】: 目的 为获得一种较为理想的骨移植替代材料,本研究使用β磷酸三钙脱有机质骨颗粒与α型半水硫酸钙制备复合人工骨并探讨复合人工骨的:(1)制备方法;(2)理化性能;(3)降解性能;(4)体内成骨活性。 方法 1.二水硫酸钙在额定压力和温度制备形成α-CSH;健康牛股骨松质骨经脱细胞、脱脂处理后在高温下经二次煅烧后制备成主要成分为β-TCP的脱有机质骨颗粒;将直径为0.85-2mm的β-TCP的脱有机质骨颗粒置于等质量α-CSH粉末分散于无水乙醇中制备的混悬液中,振荡摇匀,置于37℃烘箱中烘干,制备复合人工骨颗粒;经扫描电镜、XRD检测证实上述所得产物的成分及结构。 2.将所制备的复合人工骨按照相应的固液比混合后在体外测试其固化时间、固化强度,并经XRD检测固化后材料的成分变化,经SEM检查固化后材料断面情况。 3.将复合人工骨制备成为12×8mm的试件,放入PH值为7.4的磷酸盐缓冲液(PBS溶液)中在体外测试其降解过程中PH值变化、材料的强度变化及降解率;将上述试件灭菌后植入兔背部肌肉内,分别在4、8、12周取出,干燥称重观察其体内降解率、降解后强度的变化以及材料周围组织的变化。 4.距股骨远端关节面4mm处制备兔股骨下端干骺端10×5mm包容性骨缺损模型,用相同大小的β-TCP、α-CSH、以及复合人工骨试件填充缺损,空白对照组不充填任何材料,分别于术后4、8、12周处死动物,观察植入材料的成骨情况。 结果 1.牛松质骨经二次煅烧后制备成为β-TCP脱有机质骨颗粒,有效的保留了正常松质骨的空间结构;在额定的温度和压力下制备出α-CSH,其纯度较高、晶型结构较规则;二者以无水乙醇为媒介复合形成复合人工骨。 2.复合人工骨可以原位自行固化,在固液比为1g:0.2ml时初凝时间为4.6±1.3min,终凝时间为13.1±2.9min,符合临床应用的需要;固化后的初始强度为8.95±1.43Mpa;固化后CSH转化为CSD,断面被CSD晶体覆盖。 3.复合人工骨体外降解过程中PH值不断降低,最终稳定在5.6左右,介于α-CSH(5.2左右)与β-TCP(7.4左右)之间;复合人工骨体外降解实验4周时降解率42.2%,强度降为2.51±0.81 Mpa,8周时降解率为61.3%,强度为0,在12周时降解率为70.5%,强度为0;体内降解实验4周时降解率为51.5%,强度为3.43±0.97Mpa,8周时降解率为68.5%,强度为1.30±0.3Mpa;12周时降解率为78.8%,强度为0.87±0.16Mpa。复合人工骨在体内降解过程中材料周围组织无明显炎症反应。 4.复合人工骨的成骨性能评价:X线及钼靶照相显示复合人工骨植入后骨长入良好,逐渐被新生骨替代,而空白对照组仅缺损边缘见少量新生骨组织长入,α-CSH组缺损中央形成空白缺损区,仅边缘部分见少量骨长入;β-TCP组降解较慢新生骨组织替代缓慢;组织学和计量学观察表明,复合人工骨在植入物边缘及中心部位均明显可见新骨长入,而α-CSH组与β-TCP组仅边缘部位新骨形成,中心部位无新骨长入,统计学结果显示复合人工骨组新骨形成量高于α-CSH组、β-TCP组和空白对照组;荧光切片显示复合人工骨边缘及材料内部大量荧光物质沉积,统计学结果显示复合人工骨组新骨形成速度快于α-CSH组、β-TCP组和空白对照组。 结论 1.用β-TCP脱有机质骨颗粒与α-CSH以无水乙醇为媒介可以制备形成复合人工骨颗粒,目前国内外尚未见相同报道。 2.复合人工骨颗粒能够原位自行固化,固化强度与松质骨强度接近,符合修复非负重部位腔隙性骨缺损的需要。 3.实验证实复合人工骨降解速率介于α-CSH与β-TCP之间,调节其成分配比,有望获得需要的降解速度。 4.复合人工骨在腔隙性骨缺损内骨长入良好,其成骨性能优于单纯α—CSH与β-TCP。


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