聚L乳酸/β-磷酸三钙可吸收材料体内降解过程中的生物力学特性

背景:临床应用的金属内固定材料初始弯曲强度及弹性模量约为皮质骨的4倍及20倍,其力学性能不能随骨愈合过程动态变化,出现医学上的"应力遮挡效应",影响骨愈合且需要二次手术取出。目的:观察β-磷酸三钙与聚L乳酸复合可吸收内固定材料在动物体内降解后的生物力学特性。方法:在30只新西兰大白兔腰背部左侧皮下植入聚L乳酸可吸收棒状材料为对照组,右侧植入聚L乳酸/β-磷酸三钙可吸收棒状材料作为实验组。于术前及术后4,8,12,16,24周观察两组材料的弯曲强度、剪切强度及扭转强度。结果与结论:降解过程中两组材料的弯曲强度、剪切强度及扭转强度随时间的延长呈逐步下降趋势;术后12,16,24周实验组材料弯曲强度均高于对照组材料(P<0.05)。术后4,8,12,16,24周实验组材料剪切强度均高于对照组材料(P<0.05)。术后各时间点实验组材料扭转强度均稍高于对照组材料,但差异无显著性意义(P>0.05)。说明聚L乳酸/β-磷酸三钙可吸收材料的体内降解速度较纯聚L乳酸慢,其力学强度能维持较长时间,可满足松质骨骨折的固定及骨组织愈合的要求。     

β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料的骨内降解

背景:调控聚乳酸类可吸收材料的降解速率,使材料降解与新生骨爬行替代速度更同步,加入羟基磷灰石或β-磷酸三钙等无机粒子是目前的主流选择.目的:对比观察β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料和聚-L-乳酸在松质骨内的降解速度及诱导成骨能力.方法:将β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料及聚-L-乳酸材料分别植入12只新西兰大白兔双侧股骨内髁及外髁后,于术后6,12,24周3个时间点取材,测定其各个时间点的生物吸收率,扫描电镜和光学显微镜观察其在松质骨内的形态学变化,周围新骨爬行替代及异物反应情况.结果与结论:各个时间点β-磷酸三钙/聚-L-乳酸与周围骨质贴合比聚-L-乳酸材料更紧密,未见明显异物反应.6周时β-磷酸三钙/聚-L-乳酸材料生物吸收率小于聚-L-乳酸材料,12周后生物吸收率增速加快,同时材料表面出现均匀分布的微孔及裂隙;术后24周内两种材料均未见新生骨爬行替代.结果表明β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料早期降解较聚-L-乳酸材料慢,有利于移植物植入早期的坚强固定;6周后降解加快,24周内未见诱导成骨现象.     

β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料的骨内降解

背景：调控聚乳酸类可吸收材料的降解速率,使材料降解与新生骨爬行替代速度更同步,加入羟基磷灰石或β-磷酸三钙等无机粒子是目前的主流选择。目的：对比观察β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料和聚-L-乳酸在松质骨内的降解速度及诱导成骨能力。方法：将β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料及聚-L-乳酸材料分别植入12只新西兰大白兔双侧股骨内髁及外髁后,于术后6,12,24周3个时间点取材,测定其各个时间点的生物吸收率,扫描电镜和光学显微镜观察其在松质骨内的形态学变化,周围新骨爬行替代及异物反应情况。结果与结论：各个时间点β-磷酸三钙/聚-L-乳酸与周围骨质贴合比聚-L-乳酸材料更紧密,未见明显异物反应。6周时β-磷酸三钙/聚-L-乳酸材料生物吸收率小于聚-L-乳酸材料,12周后生物吸收率增速加快,同时材料表面出现均匀分布的微孔及裂隙;术后24周内两种材料均未见新生骨爬行替代。结果表明β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料早期降解较聚-L-乳酸材料慢,有利于移植物植入早期的坚强固定;6周后降解加快,24周内未见诱导成骨现象。     

可吸收椎体内支撑器体内降解研究

目的探讨三种材料(6%β-TCP/PDLLA,12%β-TCP/PDLLA,纯PDLLA)的可吸收椎体内支撑器(CASP)植入体内的组织相容性及影像学变化,为进一步临床应用提供动物实验的基础。方法选择60只新西兰大白兔,用三种材料制成CASP分别植入臀大肌内。术后4、8、12、16及24周取出材料,行肉眼观察、组织切片,HE染色。术后4周、8周、12周、24周各时间点摄X线片。结果三种可吸收材料组织相容性良好,对组织无不良反应;组织学观察结果基本符合正常骨愈合过程,X线显示随时间推移(6%β-TCP/PDLLA,12%β-TCP/PDLLA)出现明显降解,其降解过程与骨折的愈合过程基本符合。结论三种不同配方的可吸收椎体内支撑器中6%TCP/PDLLA复合材料的组织相容性优于其余两组,12%TCP/PDLLA降解速度快于其余两组。     

聚左旋乳酸可吸收微型接骨板的体内降解特性

背景:国外聚左旋乳酸微型接骨板和螺钉的价格昂贵,限制了其存国内的广泛应用.目的:观察国产聚左旋乳酸微型接骨板在家犬体内的力学衰减过程及其降解特性.设计、时间及地点:随机对照动物体内实验,于2005-0112006-12在吉林人学第一医院整形外科实验室完成.材料:聚左旋乳酸接骨板和螺钉由中国科学院长春应用化学研究所研制,初始分子质量约7.5×104,杨氏模量3.3～3.6GPa,强度48-55 MPa.方法:在12只成年杂种犬下颌骨建立双侧骨折模型,采用聚左旋乳酸接骨板螺钉固定系统行骨折内固定.然后按取材时闻随机分为术后1,3,6,12个月4个时间点,每个时间点3只.主要观察指标:观察各时间点接骨板大体降解情况,测试接骨板三点弯曲强度,检测接骨板黏均分子质量并计算其降解率.结果:12只犬均进入结果分析.降解过程中接骨板最人抗弯强度随时间的延长呈逐步下降的趋势,术后6个月,衰减率已达到初始强度的82.31%.各个时间点间均存在显著差异(P<0.05).随着降解时间的逐渐延长,接骨扳黏均分子质量呈现下降趋势.至术后12个月,分子质量降解率已达91.80%,各时间点间均存在显著差异(P<0.05).将接骨板最大抗弯强度衰减率与接骨板黏均分子质量降解率间进行双变量相关性分析,显示两者呈正相关性(r=0.876,P<0.05).结论:随时间的变化聚左旋乳酸微型接骨板逐渐降解,其力学强度逐渐减弱,分子质量逐渐降低,其降解过程与下颌骨骨折的愈合过程基小相符合.     

β-磷酸三钙煅烧骨的微观空间结构

在目前常用的骨移植材料中,人工合成材料仅占15％。实验于2005—07／2006—10在解放军总医院骨科研究所进行,使用健康牛松质骨制备形成标准试件后,经高温蒸馏、漂洗、脱水去除有机物质,再经高温煅烧后与有机液体（NH4）2HPO4反应,再次煅烧制备形成β-磷酸三钙煅烧骨,使用扫描电镜、压汞仪观察其微观空间结构。结果显示β-磷酸三钙煅烧骨具有大孔结构和微孔结构相结合的三维空间结构,大孔孔径为50～400μm,微孔孔径为1μm左右,提示β-磷酸二钙煅烧骨保留了天然松质骨的多孔状结构,有利于新生骨组织的长入。     

β-磷酸三钙复合成骨细胞的异位成骨

背景:β-磷酸三钙作为理想的骨替代材料己成为众多学者研究的重点之一,但与新生大鼠颅盖骨来源成骨细胞复合的研究较少.目的:评价多孔β-磷酸三钙支架与成骨细胞复合植入大鼠肌袋模型后的异何成骨能力.设计、时间及地点:同体对照动物实验,于2007-09/2008-10在西安交通大学医学院中心实验室和实验医学动物中心完成.材料:新生SD大鼠2只,12周龄SD大鼠20只.多孔β-磷酸三钙购自上海贝奥路公司.大小为5mm×5mm×5mm.方法:应用扫描电镜观察β-磷酸三钙结构特点.成骨细胞体外分离、培养,倒置显微镜下观察细胞生长情况.使用第3代细胞与β-磷酸三钙复合后,植入大鼠背部左侧肌袋,将β-磷酸三钙空白支架植入右侧肌袋.分别在植入1,4,8周后,将成骨细胞β-磷酸三钙复合物取出行苏木精-伊红染色观察新骨形成情况,并应用KS400 3.0软件进行新骨生成分析.主要观察指标:①β-磷酸三钙结构特征.②成骨细胞生长情况.③组织学观察新骨生成情况.④图像分析新骨生成结果.结果:β-磷酸三钙孔径大小一般为(500±150)μm,孔内连接径(150±50)μm.倒置显微镜下观察成骨细胞呈三角形、多角形或梭形.植入1周后所有标本都末发现骨生成;在4,8周时成骨细胞复合β-磷酸三钙组新骨生成量均多于β-磷酸三钙组(P<0.05,0.01).结论:多孔β-磷酸三钙复合成骨细胞支架在大鼠体内具有异位成骨能力.     

β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料的成骨检测

背景:在聚乳酸-聚羟基乙酸中加入β-磷酸三钙可调控其降解速率和强度。目的:观察β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料修复兔股骨髁骨缺损的效果。方法:制作兔右股骨髁直径5mm、长10mm的圆柱形骨缺损模型,随机分3组,其中两组分别于骨缺损处植入β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸材料和β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料,空白对照组不植入任何材料。通过影像学、大体标本、组织学检查评价骨缺损修复效果。结果与结论:术后12周时,β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸材料组和β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料组骨缺损都得到修复,两组新骨占缺损区面积差异无显著性意义(P>0.05),空白对照组骨缺损未修复。表明β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料可以很好修复兔股骨髁缺损。     

β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料的成骨检测

背景：在聚乳酸-聚羟基乙酸中加入β-磷酸三钙可调控其降解速率和强度。目的：观察β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料修复兔股骨髁骨缺损的效果。方法：制作兔右股骨髁直径5mm、长10mm的圆柱形骨缺损模型,随机分3组,其中两组分别于骨缺损处植入β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸材料和β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料,空白对照组不植入任何材料。通过影像学、大体标本、组织学检查评价骨缺损修复效果。结果与结论：术后12周时,β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸材料组和β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料组骨缺损都得到修复,两组新骨占缺损区面积差异无显著性意义（P〉0.05）,空白对照组骨缺损未修复。表明β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料可以很好修复兔股骨髁缺损。     

软骨细胞复合胶原/壳聚槲/β-磷酸三钙层状梯度修复体的体外培养

背景:关节软骨缺损的修复涉及到软骨和软骨下骨的双重修复,需要将骨与软骨组织工程结合起来,构建骨软骨双层支架,或者在同一支架上构建组织工程化骨软骨.目的:观察胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体对软骨细胞的吸附作用及对细胞生物学性状的影响,评价其作为关节软骨工程支架的可行性.时间及地点:体外细胞学实验,于2007-12/2008-06在广东省构建与榆测实验室进行.材料:以胶原、壳聚糖、β-磷酸三钙制备复合支架,上层以胶原/壳聚糖为主,下层以胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙为主,孔隙率≥90%,孔径100 μm.方法:体外培养新西兰大白兔软骨细胞并成骨诱导3周,使之吸附于多孔胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体上三维立体培养3周.主要观察指标:通过生长曲线、倒置相差显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架在三维立体培养对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响.结果:修复体/细胞体外培养3周,修复体上细胞数量明显增多,并分泌细胞基质,包裹在软骨细胞周围,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性.结论:胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体的细胞相容性良好,有望成为一种比较理想的关节软骨组织工程支架材料.     

β-磷酸三钙／聚磷酸钙纤维／聚左旋乳酸复合材料的物理及其降解性能

目的：研制一种可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相容性能的高孔隙率海绵状软骨组织工程支架复合材料。 方法：实验于2002-05／12在兰州交通大学工程材料研究所完成。以自制聚磷酸钙纤维、β-磷酸三钙为增强材料，聚左旋乳酸为基体材料，采用溶媒浇铸／粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备了β-磷酸三钙／聚磷酸钙纤维／聚左旋乳酸软骨组织工程支架复合材料，测试了该复合材料的物理力学性能和降解性能。结果：①支架复合材料物理力学性能：随着β-磷酸三钙重量分数的增加，支架材料的密度也随之增加。②微观结构观察：β-磷酸三钙在横截面及纵截面上分布较为均匀，且支架材料为三维、连通、网状结构。③降解性能：随着β-磷酸三钙含量的增加，支架复合材料的降解率逐渐减小；随着聚磷酸钙纤维含量的增加，支架复合材料的降解率逐渐增大；该组支架材料在0-3周时压缩模量迅速衰减，3周后压缩模量衰减变缓；随着β-磷酸三钙含量的增加，降解液的pH值稍稍增加，呈微碱性环境。 结论：β-磷酸三钙／聚磷酸钙纤维／聚左旋乳酸支架复合材料的力学性能和生物降解特性基本满足软骨组织工程的要求，特别是β-磷酸三钙的加入使降解液pH值保持在6-7之间，避免了由于降解液呈酸性而引起的无菌性炎症反应。故可用作软骨组织工程支架材料。     

β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合材料的物理及其降解性能

目的:研制一种可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相容性能的高孔隙率海绵状软骨组织工程支架复合材料。方法:实验于2002-05/12在兰州交通大学工程材料研究所完成。以自制聚磷酸钙纤维、β-磷酸三钙为增强材料,聚左旋乳酸为基体材料,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备了β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸软骨组织工程支架复合材料,测试了该复合材料的物理力学性能和降解性能。结果:①支架复合材料物理力学性能:随着β-磷酸三钙重量分数的增加,支架材料的密度也随之增加。②微观结构观察:β-磷酸三钙在横截面及纵截面上分布较为均匀,且支架材料为三维、连通、网状结构。③降解性能:随着β-磷酸三钙含量的增加,支架复合材料的降解率逐渐减小;随着聚磷酸钙纤维含量的增加,支架复合材料的降解率逐渐增大;该组支架材料在0～3周时压缩模量迅速衰减,3周后压缩模量衰减变缓;随着β-磷酸三钙含量的增加,降解液的pH值稍稍增加,呈微碱性环境。结论:β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架复合材料的力学性能和生物降解特性基本满足软骨组织工程的要求,特别是β-磷酸三钙的加入使降解液pH值保持在6～7之间,避免了由于降解液呈酸性而引起的无菌性炎症反应。故可用作软骨组织工程支架材料。     

β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨体外降解速度可与成骨一致

背景:骨修复材料的理想降解速度应该与新骨形成速度相匹配,逐渐被新生骨逐渐爬行替代.目的:探讨β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨的体外降解速度.方法:将β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨、β-磷酸三钙、α-半水硫酸钙试件置于PBS模拟体液中,测量不同浸泡时间的pH变化、试件降解率和压缩强度变化.结果与结论:在模拟体液中复合人工骨和α-半水硫酸钙的pH值随时间延长逐渐降低,而β-磷酸三钙的pH值变化不大,4周后复合人工骨的pH值稳定在5.6左右.PBS模拟体液浸泡过程中,复合人工骨与α-半水硫酸钙的质量和压缩强度均随时间延长而不断降低,而β-磷酸三钙的质量随时间的变化降低较小.说明β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨通过物理溶解而逐渐降解,其体外降解率介于β-磷酸三钙和α-半水硫酸钙之间.     

注射型可吸收聚氨基酸/硫酸钙复合材料动物体内降解吸收及促成骨作用

背景：注射型人工骨可经皮穿刺注射植入体内,对机体创伤较小,同时该型材料可以任意塑形,能较好地充填骨缺损,但目前临床上尚无在体内能完全降解吸收且具有较好促成骨作用的注射型人工骨产品。目的：评估注射型可吸收聚氨基酸/硫酸钙复合材料（硫酸钙含量70%）动物体内的降解吸收及促成骨作用,观察其修复骨缺损的能力。方法：取48只新西兰大白兔,在股骨外髁处制备直径为5mm、深10mm的骨缺损模型,以随机数字表法分为实验组和对照组,实验组将注射型可吸收聚氨基酸/硫酸钙复合材料植入骨缺损处,对照组未予干预。结果与结论：X射线平片示：实验组骨缺损逐渐被骨痂填充,术后16周,骨缺损处恢复正常松质骨密度,塑形完成;对照组骨缺损处修复不明显。组织学检查（苏木精-伊红、MASSON染色）示：术后4周,材料开始降解,新生原始骨小梁长入材料内;术后12周,编织骨开始转化为板层骨;术后16周,材料完全被降解吸收,新生骨组织完全修复骨缺损。结果显示注射型聚氨基酸/硫酸钙复合材料在动物内能够完全降解、吸收,具备一定的成骨活性,可望用作骨修复材料。     

磷酸三钙陶瓷材料形状对大鼠体内成血管化的影响

背景:组织工程人工骨支架材料的大体和微观结构可加速血管化进程. 目的:观察不同形状β-磷酸三钙陶瓷骨在体内的血管化程度,探索载体材料形状对体内血管化的影响. 方法:将柱状和管状两种β-磷酸三钙陶瓷骨材料分别植入SD大鼠两侧腰背筋膜下. 结果与结论:①同位素扫描结果:术后第3,6,12周,管状β-磷酸三钙陶瓷骨材料放射性核素骨显影放射性计数明显高于柱状β-磷酸三钙陶瓷骨材料(P <0.05),并且随着时间的延长,两组放射性核素骨显影放射性计数均呈上升趋势.②扫描电镜观察结果:第3周时,材料外形保持良好,宿主纤维组织和血管由材料外周向内生长;术后6周时,管状材料内小血管增生活跃,且分布比较均匀,柱状材料血管增生主要集中在外周部分;术后12周时,两组材料血管化程度更高,管状材料外周及中心部位均可见较为成熟的纤维组织和丰富血管网,但柱状材料纤维组织和血管主要集中在外周部分,中轴部分较少.表明管状三维结构β-磷酸三钙陶瓷骨材料较柱状材料更利于体内血管化.     

新型骨组织工程支架材料β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸的细胞生物相容性

目的:在体外细胞培养条件下,从细胞形态和细胞增殖方面观察新型骨组织工程支架材料β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸的细胞生物相容性。方法:实验于2002-01/2004-01在西安交通大学医学院实验中心及西安交通大学地方病研究所实验室进行。①材料:β-磷酸三钙为兰州交通大学复合材料研究室制备;磷酸纤维平均直径(15.0±1.2)μm,平均体外生物降解率(3.0±0.46)%,拉伸强度(1.0±0.2)GPa,弹性模量(48.0±7.6)GPa;聚左旋乳酸平均分子质量为27.6×104。支架复合物质量比为β-磷酸三钙∶聚磷酸钙纤维∶聚左旋乳酸=2∶3∶5。②实验方法:按复合材料1g∶浸提介质10mL的比例,用含体积分数为0.1的胎牛血清的DMEM37℃条件下浸提24～72h,制备复合支架材料的浸提液,过滤24h内进行试验。将骨髓基质细胞分为3组,分别用支架材料浸提液(实验组)、DMEM培养液(阴性对照组)和6.4g/L苯酚溶液(阳性对照组)培养,同时实验组将浸提液按100%,75%,50%,25%的浓度稀释分别培养。③观察指标:每日使用倒置相差显微镜观察骨髓基质细胞形态变化;用MTT法检测细胞生长及增殖情况,测定A值,计算细胞增殖率。结果:①细胞形态变化:在细胞培养1,2,3d,阳性对照组细胞数量明显减少,细胞固缩甚至崩解,实验组与阴性对照组细胞数量明显增加,细胞形态正常。②细胞生长及增殖情况:在培养各时间点除阳性对照组毒性为4级(细胞增殖率为0～20%)外,其余均为0级(细胞增殖率>80%);除阳性对照组外,各实验组及阴性对照组A值均随培养天数的增加而升高,培养1,2,3天时阳性对照组的A值明显低于其他组(P<0.01),阴性对照组与实验组间无显著差异(P>0.05)。结论:β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合材料对骨髓基质细胞的增殖分化无明显影响,无细胞毒性,有良好细胞生物相容性。