HA、BCP和TCP三維支架材料成骨活性的比較研究.pdf

1、背景：大面積骨缺損治療是困擾骨科醫(yī)生的難題，四肢、關節(jié)等承重部位修復一般選用機械強度大的金屬材料，但金屬材料與自然骨成分相差大，無降解性能，且金屬植入物因與周圍組織彈性模量不匹配，易出現(xiàn)應力遮擋和骨吸收，并非適用于全身所有部位骨組織修復，而醫(yī)用高分子材料由于低的彈性模量也限制了其在骨缺損的應用。由于較高的生物活性和組織相容性生物陶瓷材料得到越來越多研究人員的關注，其在骨缺損如顱骨、頜面部缺損的修補作用已經(jīng)得到大量研究的證實，但是對于目前

2、研究比較集中的幾種陶瓷材料的對照研究比較少。本實驗對比了幾種目前研究發(fā)現(xiàn)比較有臨床應用前景的生物陶瓷材料（HA、BCP、TCP、無生物活性的HA）對成骨的作用，為臨床骨缺損治療找到更理想的骨替代材料。
　　目的：通過體外細胞實驗及體內(nèi)動物實驗對比研究幾種生物陶瓷材料（HA、BCP、TCP、無生物活性的HA）的成骨效果，觀察各材料的生物學及力學特性，探討材料對細胞及實驗動物的促進成骨作用，為生物陶瓷材料在修復非承重骨缺損臨床應用提供

3、實驗依據(jù)。
　　方法：⑴材料特性：在未進行任何處理的空白材料上進行電鏡掃描和力學實驗測試，考察材料的微觀結構和力學性能。⑵體外細胞實驗：提取出生3~7天SD乳鼠頭蓋骨原代成骨細胞并培養(yǎng)到第三代，以每塊材料10萬的細胞量分別接種到以相同方法處理過的幾種材料表面，分別于第1、2、3周測定成骨細胞MTT、ALP活性及成骨相關基因（ALPL、BGLAP、BMP2、BSP、COL1A1、RUNX2）的表達，并對材料進行FDA/PI染色和鬼筆

4、環(huán)肽染色，觀測材料上成骨細胞的活力及細胞肌動蛋白微絲骨架結構。⑶體內(nèi)動物實驗：將300g±10g的SD大鼠隨機分成4組（ABCD組），每組10只，麻醉后對4組SD大鼠行建立顱骨缺損模型手術，A組植入HA材料，B組植入BCP材料，C組植入TCP材料，D組植入無生物活性的HA材料，以相同方式進行術后處理后，于術后時間1、2、3月為觀察取樣時間點，行椎束CT掃描、解剖大體觀察、Micro-CT掃描、組織切片染色等。
　　結果：①考察材料

5、特性：HA、無生物活性的HA材料在力學實驗中顯示出較好的力學性能，BCP材料次之，TCP材料力學性能最低。②考察材料在體外細胞實驗的生物活性：在MTT實驗中，BCP材料對促進成骨細胞的增殖作用最明顯；而在ALP活性測定及RT-PCR成骨相關基因實驗中，BCP、TCP材料則表現(xiàn)出比其他材料更高的表達，相比之下，無生物活性的HA材料在細胞實驗中表現(xiàn)出低生物學活性。③考察材料在體內(nèi)動物實驗的修復效果：幾種材料的修復效果在椎束CT及解剖大體觀中

6、區(qū)別并不明顯，而Micro-CT掃描顯示，BCP材料的骨小梁數(shù)量和骨密度均高于其他材料，且組織切片染色中BCP組材料中的新生骨面積較其他組更多，生物相容性好，HA、TCP材料次之，而無生物活性的HA組中纖維細胞和炎性細胞浸潤較多，新生成骨組織較其他組少。
　　結論：BCP材料表現(xiàn)出比其他材料更高的體外生物活性，并且在體內(nèi)成骨效果比其他材料更明顯，初步說明HA、BCP、TCP材料可用于非承重骨修復，BCP材料在體內(nèi)非承重骨修復效果更