珍珠層人工骨的體內(nèi)成骨作用及生物相容性研究.pdf

1、珍珠層(mcreormotherofpearl)是海洋軟體類動物-雙殼類蚌科動物的貝殼內(nèi)層，其化學(xué)成分主要為文石型碳酸鈣，并含有少量有機質(zhì)和微量元素。已有大量研究證實珍珠層作為人工骨材料具有良好的生物相容性、可降解性、骨傳導(dǎo)性和較佳的成骨特性。本課題組前期將珍珠層粉與聚乳酸經(jīng)過特定的技術(shù)復(fù)合后，制作珍珠層/聚乳酸復(fù)合人工骨材料并檢測其物理性能，證明復(fù)合骨材料的各項檢驗指標(biāo)介于皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨之間；我們通過將材料植入新西蘭兔橈骨修復(fù)長節(jié)段性

2、骨缺損和家犬腰椎橫突間植骨融合及體外異位成骨試驗，證明其具有良好的成骨性能、骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)能力；通過體外的細(xì)胞毒性試驗和成骨細(xì)胞的粘附試驗及在新西蘭兔體內(nèi)的生物相容性試驗，證明復(fù)合材料在動物體、內(nèi)外都具有良好的生物相容性和安全性；已經(jīng)從珍珠層中分離出水溶性蛋白并對骨髓基質(zhì)細(xì)胞進行了成骨性誘導(dǎo)和分化，明確了珍珠層的成骨作用機理與其對骨髓基質(zhì)細(xì)胞中BMP-2的基因表達(dá)量的影響有關(guān)，而且在兩者之間存在一定的劑量--效應(yīng)依賴關(guān)系。以上述研究為

3、基礎(chǔ)，本實驗進一步研究和探索珍珠層粉的成骨性能和成骨方式、復(fù)合人工骨材料在動物脊柱負(fù)重部位的成骨能力及在人體內(nèi)的生物相容性。 目的： 1、通過將珍珠層粉植入新西蘭兔的股骨髁內(nèi)，探討珍珠層粉的成骨能力及成骨方式； 2、通過將珍珠層/聚乳酸復(fù)合人工骨材料植入家犬頸椎，研究珍珠層復(fù)合人工骨在脊柱負(fù)重部位的成骨能力并探索對材料的改進； 3、通過珍珠層/聚乳酸復(fù)合人工骨材料植入人體內(nèi)的臨床I期試驗，探討珍珠層人工骨

4、在人體內(nèi)的生物相容性。 方法： 1、將海水養(yǎng)殖的馬氏珍珠貝的珍珠層加工成直徑小于80um的粉末，通過手術(shù)植入新西蘭兔的股骨髁內(nèi)，分別在術(shù)后4、8和12周進行影像學(xué)檢查，并進行X線阻射度測定；在放射學(xué)檢查的相應(yīng)時間點取材，在第12周取材前9天靜脈注射四環(huán)素，取材前3天再次靜脈注射相同劑量的四環(huán)素；標(biāo)本固定后分別進行脫鈣骨切片、硬組織切片和骨磨片處理及相應(yīng)的組織學(xué)觀察；對第12周的硬組織切片進行熒光顯微鏡觀察；應(yīng)用Image

5、-Pro圖形軟件分析術(shù)后8周、12周麗春紅染色硬組織切片的成骨面積。對X線阻射度做統(tǒng)計學(xué)重復(fù)測量的方差分析，成骨面積作析因設(shè)計的方差分析，研究珍珠層粉植入兔體內(nèi)后新生骨的生成及珍珠層粉的降解情況； 2、將珍珠層粉與消旋聚乳酸按照一定的比例制作成珍珠層/聚乳酸復(fù)合人工骨，植入家犬頸椎間隙并用鋼板進行內(nèi)固定，在4、8、12和16周進行影像學(xué)檢查，在相應(yīng)時間點取材，標(biāo)本固定后分別進行脫鈣骨切片、硬組織切片和骨磨片處理及相應(yīng)的組織學(xué)觀察

6、，研究珍珠層/聚乳酸復(fù)合人工骨在家犬頸椎負(fù)重部位的成骨情況并探索對材料的改進手段； 3、通過南方醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會備案后，在10名外傷性脊柱骨折的自愿者體內(nèi)植入珍珠層/聚乳酸復(fù)合人工骨材料，分別在術(shù)前1天、術(shù)后1天、術(shù)后7天抽血檢測血常規(guī)、肝腎功能、體液免疫指標(biāo)，并與10名同期進行的腰椎間盤摘除術(shù)患者相應(yīng)時間點的血液指標(biāo)進行統(tǒng)計學(xué)重復(fù)測量的方差分析，對兩組病人術(shù)前1天、術(shù)后1天、術(shù)后7天的C反應(yīng)蛋白進行統(tǒng)計學(xué)非參數(shù)配對資料的Wi

7、lcoxon秩和檢驗，并檢測術(shù)后7天的特異性抗體濃度，觀察珍珠層/聚乳酸復(fù)合人工骨材料植入人體后的生物相容性。 結(jié)果： 1、在珍珠層粉植入新西蘭兔股骨髁內(nèi)的不同時間點，放射學(xué)影像顯示X線片密度有輕度變化，未見到明確的新生骨影像；X線的阻射度測定顯示出在不同時間點阻射度值逐漸降低，在不同時間點和組間的比較都具有統(tǒng)計學(xué)意義；大體和組織學(xué)觀察顯示珍珠層粉無明顯降解，未見明確的組織炎性反應(yīng)；各時間點的硬組織切片可見到類骨質(zhì)、編織

8、骨和板層骨隨時間變化生成量逐漸增加；12周的四環(huán)素?zé)晒馊旧梢姷矫鞔_的“雙軌征”表現(xiàn)；Image-Pro圖形軟件分析麗春紅染色切片的成骨面積顯示出明顯的成骨現(xiàn)象，與空白對照組比較統(tǒng)計學(xué)差異顯著； 2、植入家犬頸椎的珍珠層/聚乳酸復(fù)合人工骨在不同時間點的放射學(xué)影像變化不明顯，脫鈣骨、硬組織切片和骨磨片的組織學(xué)觀察上雖有一定的類骨質(zhì)形成，但未見到明確的鈣鹽沉積和較為成熟的骨組織形成； 3、珍珠層/聚乳酸復(fù)合人工骨植入人體后的

9、血清學(xué)各項指標(biāo)與腰椎間盤突出手術(shù)患者比較，統(tǒng)計學(xué)顯示在兩組間各項指標(biāo)均無顯著性差異，在時間點上差異各不相同，其中血常規(guī)中白細(xì)胞總數(shù)、淋巴細(xì)胞總數(shù)和中性粒細(xì)胞總數(shù)在術(shù)后第一天變化最為顯著，統(tǒng)計學(xué)有差異；肝功能中血清的谷丙轉(zhuǎn)氨酶變化無顯著性差異，血清球蛋白在時間點上變化顯著；腎功能中的尿素氮在時間點上變化無顯著性差異，肌酐的變化有統(tǒng)計學(xué)意義，以術(shù)后第一天升高顯著；免疫球蛋白IgG、IgA和IgM在時間點變化均有顯著性差異；補體CH50、C3

10、和C4在時間點上變化均有差異，其中C3、C4表現(xiàn)為術(shù)后先降低再升高，CH50則表現(xiàn)持續(xù)升高；CRP在術(shù)后有一個明確的升高變化，對照組術(shù)后第7天出現(xiàn)下降的變化趨勢，在時間點也有統(tǒng)計學(xué)差異，而實驗組術(shù)后持續(xù)升高，在時間點變化無統(tǒng)計學(xué)差異；術(shù)后7天的血清特異性抗體檢測結(jié)果均為陰性。 結(jié)論： 1、珍珠層粉植入新西蘭兔股骨髁內(nèi)有明顯的成骨作用； 2、珍珠層粉在兔體內(nèi)的生物降解緩慢； 3、珍珠層粉在體內(nèi)可能以骨誘導(dǎo)的