新型復(fù)合人工骨生物替代材料的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、從臨床應(yīng)用的角度出發(fā)，本課題旨在研究一種利用標(biāo)準(zhǔn)骨庫(kù)同種異體骨處理技術(shù)，結(jié)合復(fù)合型人工骨替代材料理論和組織工程復(fù)合材料合成技術(shù)，開(kāi)發(fā)出一種新型復(fù)合人工骨生物替代材料。該種材料既保留了同種異體骨原有的天然骨誘導(dǎo)活性分子、無(wú)機(jī)和有機(jī)成分，而且材料內(nèi)部三維微觀結(jié)構(gòu)可控、宏觀形狀可塑，從而改善皮質(zhì)骨移植中吸收慢、影響新骨形成等問(wèn)題，并可進(jìn)一步降低移植物的免疫源性和移植物攜帶病毒的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)新型復(fù)合骨替代材料體外理化性質(zhì)、細(xì)胞生物相容性的檢測(cè)，

2、以及腔隙動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?，并利用該種材料修復(fù)骨缺損動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臋z測(cè)，得到該種材料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。針對(duì)臨床中實(shí)際問(wèn)題，為進(jìn)一步研究臨床所需要的階段性植骨材料提供一個(gè)研究基礎(chǔ)。 [目的] 1.將結(jié)構(gòu)致密的皮質(zhì)骨經(jīng)過(guò)處理后，與聚乳酸混合，在超臨界二氧化碳技術(shù)作用下，結(jié)合顆粒濾除方法制成結(jié)構(gòu)疏松、具有微觀3D結(jié)構(gòu)和可塑宏觀形狀的骨替代材料。 2.探討該種人工骨替代生物材料在材料學(xué)和生物學(xué)方面作為移植材料的可行性并檢測(cè)該種

3、材料修復(fù)骨缺損的能力，同時(shí)提供一種可靠的腔隙性骨缺損的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?3.為臨床所需要的植骨材料提供一個(gè)新方法。 [方法] 1.利用骨庫(kù)技術(shù)處理后的新鮮健康成人尸體皮質(zhì)骨在液氮冷凍狀態(tài)下粉碎，與聚乳酸按不同比例混合，加入制孔劑后，通過(guò)超臨界二氧化碳合成技術(shù)，合成復(fù)合型骨生物替代材料。 2.從材料的大體觀察、生物力學(xué)指標(biāo)、孔隙率、孔徑、降解不同時(shí)間PH值變化、降解性能等觀察指標(biāo)，對(duì)按不同比例混合的骨粉和聚乳

4、酸合成的骨替代材料進(jìn)行檢測(cè)，以篩選出最合適合成條件，同時(shí)提供材料完整的理、化學(xué)數(shù)據(jù)。 3.將篩選出最優(yōu)化的理化指標(biāo)合成的復(fù)合骨生物替代材料與細(xì)胞直接復(fù)合培養(yǎng)，并且用細(xì)胞DMEM為浸提介質(zhì)制備材料的浸提液，以浸提液培養(yǎng)成骨細(xì)胞細(xì)胞系，通過(guò)倒置相差顯微鏡、四唑鹽(MTT)、掃描電鏡等方法，觀察材料對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、增值和代謝的影響；選擇浸提液皮下注射過(guò)敏實(shí)驗(yàn)和材料肌袋內(nèi)埋入實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)材料動(dòng)物使用的安全性。 4.建立兔股骨遠(yuǎn)端腔隙性

5、骨缺損模型并驗(yàn)證缺損模型的有效性和可靠性；利用復(fù)合骨生物替代材料修復(fù)該種模型的骨缺損，在不同時(shí)間點(diǎn)取材，通過(guò)大體觀察、X線檢查、組織學(xué)觀察和掃描電鏡觀察來(lái)評(píng)定材料修復(fù)骨缺損過(guò)程。 [結(jié)果] 1.制備的同種異體骨粉顆粒均勻，顆粒直徑80um左右，在材料合成過(guò)程中有效避免高溫和有機(jī)溶劑的存在，保存皮質(zhì)骨內(nèi)天然骨誘導(dǎo)蛋白、有機(jī)和無(wú)機(jī)成分； 2.復(fù)合材料色澤乳白，形狀與鑄模相同，表面可見(jiàn)均勻的孔隙結(jié)構(gòu)，孔徑適中，有較好的

6、硬度，抗壓強(qiáng)度和孔隙率最高可以分別達(dá)到72.2MPa和85.3％，不同的截面電鏡照片孔徑測(cè)量在50～200um之間，且孔隙連通性好，含有40％骨粉的材料降解3周PH值可以穩(wěn)定在6.8左右； 3.復(fù)合材料及其浸提液和細(xì)胞復(fù)合培養(yǎng)后，細(xì)胞形態(tài)正常，生長(zhǎng)良好，各項(xiàng)指標(biāo)均表示該種材料對(duì)細(xì)胞增殖、功能無(wú)影響；動(dòng)物安全性實(shí)驗(yàn)表明該材料對(duì)于動(dòng)物致敏率為0，屬于Ⅰ級(jí)致敏，且組織相容性好，植入肌肉組織內(nèi)無(wú)明顯的炎性反應(yīng)； 4.本研究中建立

7、的腔隙性骨缺損模型保留了較多的植骨床，增加植骨塊的穩(wěn)定和與宿主骨接觸面積，與臨床上常見(jiàn)的骨缺損類型相似，具有可靠性和有效性；復(fù)合骨生物替代材料具有良好的骨傳導(dǎo)能力； [結(jié)論] 1.新型的復(fù)合材料不僅保留了同種異體骨原有的骨誘導(dǎo)活性成分，而且材料內(nèi)部三維微觀結(jié)構(gòu)可控、宏觀形狀可塑，符合骨傳導(dǎo)和新骨形成過(guò)程中“爬行替代”原理。 2.該種骨生物替代材料有較為理想的材料學(xué)和生物學(xué)特征，可以作為修復(fù)骨缺損的人工材料；