多孔磷酸鈣陶瓷支架血管植入復合體的血管化與生物力學性能的研究.pdf

1、臨床上由于腫瘤、創(chuàng)傷等各種原因造成的大節(jié)段骨缺損修復一直是骨科臨床治療上的難題之一。目前常用于臨床骨缺損修復的生物支架材料主要是以羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA，分子式[Ca10(PO4)6(OH)2])為主的人工骨。但該材料存在著力學性能差，脆性大，抗壓、抗折強度低等缺點。與此同時，作為另一種治療策略的骨組織工程研究也存在著支架材料的力學性能改善和骨修復體血管化等問題。其中，血管化是骨組織工程的關鍵環(huán)節(jié)。組織工程骨的血

2、管化對促進骨修復體中新骨形成至關重要，而新骨形成又有效的提高了骨修復體的力學性能，并最終反映了其修復骨缺損的能力。
　　 本研究中，為了加快支架材料的血管化，設計并制備了C型多孔HA支架。接著選擇四種不同的體內(nèi)植入方式，分別是:A組:背脊肌肌袋內(nèi)(dorsalmuscle)植入;B組:腹股溝淺動脈（SuperficialFemoralArtery）植入;C組:腹股溝無名動末端結扎（Inguinalanonymousarteryl

3、igation）植入;D組:腹股溝神經(jīng)束(inguinalneurovascularbundle)植入。目的是考察材料的血管化及新骨形成面積跟體內(nèi)不同植入部位的生理環(huán)境之間的關系。探索一種支架材料快速血管化的方法。而且進一步考察了材料血管化與其力學性能提高之間的關系。
　　 體內(nèi)骨組織工程是指應用具有骨誘導性的生物材料，不外加任何生長因子或細胞，以自身作為生物反應器，在非骨環(huán)境直接構建具有生命活力的骨修復體，移植后修復骨缺損。為

4、了提高支架的力學性能，本課題組在前期的研究中得出，將支架材料在腹腔大網(wǎng)膜培養(yǎng)，不僅能夠提高材料的力學性能，而且能夠獲得具有生命活性的骨修復體。此方法的優(yōu)點是對動物的創(chuàng)傷小，而且術后不影響動物的正常機能。固本研究接著采用堆積法制備多孔HA支架，首先將支架在動物腹腔大網(wǎng)膜中培養(yǎng)6個月，然后把獲得的骨修復體植入原位進行大節(jié)段骨缺損修復實驗，評價這種通過體內(nèi)組織工程，獲得的具有生物活性的骨修復體，對大段骨缺損的修復效果。本研究主要結論如下:

5、r>　　 1.通過顆粒造孔法制備出了C型多孔HA支架（Φ22mm×12mm，外徑12mm，內(nèi)徑6mm），多孔HA支架的平均孔徑為550μm～650μm、連通孔孔徑為150μm～200μm、總孔隙率為78.2％、抗壓強度為0.8MPa;C型多孔HA支架凹槽的設計與用相同方法（即蠟球造孔法）制備的圓柱型支架比較其優(yōu)點是支架的凹槽設計宏觀上適應了血管束的埋入、在支架植入體內(nèi)后增加了材料與組織液的接觸面積。
　　 2.體內(nèi)四種不同植入

6、方式的動物實驗結果顯示，所制備的C型多孔HA支架材料具有良好的生物相容性，無細胞毒性;材料的血管化及新骨形成面積跟體內(nèi)不同植入部位的生理環(huán)境有著密切的關系。組織學染色和統(tǒng)計結果顯示:(1)四種植入方式均能使材料血管化和誘導成骨，支架材料的血管化與體內(nèi)異位誘導成骨之間呈正相關性;(2)四種植入方式中，腹股溝無名動末端結扎能夠加快材料的血管化，從而增加異位成骨量。
　　 3.對四種植入部位獲得骨修復體的抗壓強度分析顯示，各植入部位培

7、育的骨修復體其抗壓強度相對植入前均有顯著提高。所獲得骨修復體的抗壓強度與植入部位的生理特征密切相關。本章實驗結果顯示:各個時間點所獲得骨修復體，腹股溝無名動末端結扎組抗壓強度的提高較其他組有顯著性的差異。組織形態(tài)統(tǒng)計學分析結果表明新生血管密度與抗壓強度的相關系數(shù)為r=0.86,p＜0.05，二者之間存在較強的正相關性。
　　 4.使用前期以堆積法制備的多孔HA支架（總孔隙率為67.79％，具有100％的貫通性，平均孔徑為300μ

8、m）植入動物腹腔培育骨修復體，并植入股骨缺損進行修復。在體內(nèi)雜化6個月后，骨修復體的抗壓強度增加到2.43±0.296MPa，達到了松質骨(2.73MPa)的89.3％。植入股骨缺損處分別修復1個月、3個月后，生物力學檢測結果顯示:相同修復時間內(nèi)實驗組抗彎強度明顯優(yōu)于空白對照組和支架直接植入修復組，實驗組在修復3個月后股骨的抗彎強度為83.57±6.85MPa，達到了正常骨的91％左右。組織學檢測及X線觀察結果均顯示，大節(jié)段骨缺損不能通