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PVA/n-HA+PA66双相复合材料修复兔关节软骨及软骨下骨的实验研究

郭涛  
【摘要】: 目的探讨新型生物复合材料PVA/n-HA+PA66修复兔关节软骨及软骨下骨的效果。 方法①生物复合材料的制备与理化性能:通过原位合成技术及冷冻—融化循环方法制备新型生物复合材料PVA/n—HA+PA66,通过体外力学测试仪,X线衍射及电镜,观察材料的内部结构,检测材料的含水率和力学性能。②生物复合材料植入动物体内的组织相容性:制备关节软骨及软骨下骨缺损模型,将PVA/n—HA+PA66材料植入兔膝关节,以单纯PVA材料组,空白组为对照,分别于4、8、12、24周,对动物行大体观察,局部行组织学切片观察,Ⅱ型胶原免疫组化及Ⅱ型胶原mRNA原位杂交检测,扫描电镜检测,生物材料体内力学性能测试。③生物复合材料动物体内植入的生物安全性:用动物腹腔注射、皮内注射、皮下植入等方式来评价PVA/n—HA+PA66复合材料急性和慢性毒性反应,从而对材料的安全性和生物相容性进行评价。④生物复合材料植入动物体内后机体免疫状态的初步研究:将复合材料种植于大鼠皮下,分别于术后第2、4、6周检测大鼠脾细胞中CD3、CD4~+、CD8~+含量以及血液中IL-Ⅰ、IL-6、TNF-a的含量并与术前对比,了解动物体内植入材料后机体免疫状态的改变。 结果:①生物复合材料的制备与性能:扫描电镜观察材料为三维网状多孔结构,孔径为5-400μm、上下层以嵌合形式结合,结合牢固紧密。上层材料含水率为71.6%,上层材料在100mm/min状态下,抗拉强度为3.42Mpa。在3mm/min的抗压强度下,抗压强度为3.12Mpa。下层材料X线衍射为均一结晶体结构,孔隙率为61.8%,在3mm/min的抗压强度下,抗压强度为5.3Mpa。②生物复合材料植入动物体内的组织相容性:动物全部存活,实验组关节活动度好,材料植入牢固,无脱落。第4周材料周边为成纤维细胞、炎性细胞,第8、12、24周,下层材料中有骨组织长入,上层材料与周边软骨相容,周边软骨无退变,部分软骨向材料表面生长,上层材料无明显磨损并与下层材料紧密连接;生物复合材料在5mm/min的冲击强度下,其抗冲击强度:12周时为72.31N,24周时为76.45N,12周时已达正常松质骨抗冲击强度。③生物复合材料动物体内植入的生物安全性:急性全身毒性试验小鼠活动正常,皮内刺激试验无异常,长期毒性试验,在12W时小鼠肝肾功能与正常对照组无显著性差异。组织学切片显示血管和纤维组织进入复合材料网孔中,与复合材料连为一体,未产生排斥反应,这表明复合材料与周边组织有良好的生物相容性。④材料植入后机体免疫状态的初步研究:大鼠脾细胞中CD3、CD4~+、CD8~+的含量在第2、4、6W时与正常组对照无显著性差异。血液中IL-Ⅰ,IL-6,TNF-α的含量在第2、4、6W时与正常对照组无显著性差异。 结论:双相生物复合材料PVA/n-HA+PA66具有良好的替代关节软骨及软骨下骨的功能,具有良好的组织相容性和生物安全性,材料无毒副作用,具有潜在的临床应用前景。但PVA材料的力学性能及长期磨损问题有待进一步研究。


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