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。     

纳米双相陶瓷人工骨的成骨及降解

背景：烧结后的纳米羟基磷灰石结晶度很高,在体内很难降解;纳米β-磷酸三钙的降解速度太快,不利于体内生物组织在材料上附着,不利于引导成骨.目的：观察纳米羟基磷灰石/纳米β-磷酸三钙双相陶瓷人工骨的成骨及降解性能.方法：将36只青紫蓝兔随机分为实验组、对照组及空白组,制作左侧挠骨缺损模型,实验组与对照组分别植入纳米羟基磷灰石/纳米β-磷酸三钙双相陶瓷人工骨、纳米羟基磷灰石人工骨,空白组不植入任何材料.术后4,8,12周观察成骨和材料降解情况.结果与结论：①术后12周时 X 射线：实验组可见材料基本降解,连续性骨痂通过骨缺损部位.对照组材料未见明显降解,骨缺损处有骨痂修复.空白组骨缺损未见修复.②术后12周时组织学观察：实验组材料孔隙内以骨细胞和成骨细胞为主,有少量软骨细胞,出现散乱的骨松质,材料完全降解.对照组材料孔隙内以骨细胞为主,有少量成骨细胞和软骨细胞,材料未见明显降解.空白组可见纤维结缔组织及胶原纤维.③术后12周时扫描电镜观察：实验组材料降解,骨缺损部位被新生骨松质取代.对照组材料未见降解,骨缺损部位大都被新生骨松质取代.空白组无明显骨重建.表明纳米羟基磷灰石/纳米β-磷酸三钙双相陶瓷人工骨具有良好成骨能力及降解性能.     

β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架复合骨髓基质细胞修复节段性骨缺损

背景:组织工程β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料具有良好的生物相容性.目的:评估骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合体修复兔桡骨大段骨缺损成骨的效果.方法:取新西兰大白兔40只,建立桡骨双侧大段骨缺损模型,其中35只右侧植入自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合物作为实验组,左侧植入β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料作为对照组;另5只作为空白对照不作任何处理.植入后4,8,12,16周拍摄X射线片观察骨缺损修复情况.结果与结论:实验组术后2周可见缺损处有散在的、少量模糊状骨痂生成,术后4周可见明显骨生成影像,成云雾状,均匀分布在骨缺损区,术后8周整个缺损区均可见骨痂生成,成骨现象更加明显,部分髓腔已通,术后12~16周,缺损区已完全被新生骨组织充填,骨髓腔已完全再通,修复区较正常桡骨细,骨缺损修复效果明显优于对照组与空白对照组(P < 0.01).说明自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合移植可较完全修复大节段骨缺损.     

β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架复合骨髓基质细胞修复节段性骨缺损

背景：组织工程β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料具有良好的生物相容性。目的：评估骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合体修复兔桡骨大段骨缺损成骨的效果。方法：取新西兰大白兔40只,建立桡骨双侧大段骨缺损模型,其中35只右侧植入自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合物作为实验组,左侧植入β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料作为对照组;另5只作为空白对照不作任何处理。植入后4,8,12,16周拍摄X射线片观察骨缺损修复情况。结果与结论：实验组术后2周可见缺损处有散在的、少量模糊状骨痂生成,术后4周可见明显骨生成影像,成云雾状,均匀分布在骨缺损区,术后8周整个缺损区均可见骨痂生成,成骨现象更加明显,部分髓腔已通,术后12～16周,缺损区已完全被新生骨组织充填,骨髓腔已完全再通,修复区较正常桡骨细,骨缺损修复效果明显优于对照组与空白对照组（P〈0.01）。说明自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合移植可较完全修复大节段骨缺损。     

聚乳酸/β-磷酸三钙多孔复合材料修复骨缺损的实验研究

[摘要] 目的 观察以聚乳酸(polylactic acid)、β-磷酸三钙（β-TCP）制备的复合材料对骨缺损的修复效果。方法 利用溶液浇铸法技术制备β-磷酸三钙/聚乳酸复合材料。将28只新西兰大白兔随机等分为两组,手术造成右股骨髁部直径8mm腔洞状骨缺损,实验组植入直径8mm复合材料,对照组作空白对照。通过影像学、组织学、图像分析技术观察骨缺损的修复效果及材料的降解情况。结果 影像学结果表明,实验组术后8周新生骨痂将缺损修复,术后16周骨痂塑形良好;对照组术后16周内均无骨痂形成,缺损未修复。组织学显示：实验组术后8周载体材料降解成较大的数块,有新骨形成;术后16 周正常骨材料之间形成贯通的髓腔;对照组为少量纤维组织连接。术后8周和16周材料降解率分别是30. 3%和52. 2%。结论 以聚乳酸、β-磷酸三钙制备的骨修复材料对骨缺损具有良好的修复作用。     

β-磷酸三钙支架材料即刻植入对保存剩余牙槽嵴的影响

背景：拔牙后在牙槽窝内即刻植入成骨材料,如脱蛋白小牛骨、羟基磷灰石、硬组织代用品、人脱钙冻干骨等,可防止或延缓牙槽嵴在拔牙后的快速、持续吸收。目的：观察β-磷酸三钙支架材料即刻植入对剩余牙槽嵴保存的影响。方法：完整拔除18只新西兰大白兔双侧下颌中切牙,一侧牙槽窝内即刻植入β-磷酸三钙作为实验组,另一侧不处理作为对照组。术后4,8,12周测量剩余牙槽嵴长度、宽度、高度;甲苯胺蓝染色观察术区牙槽嵴愈合过程中的组织病理改变,X射线观察术区牙槽嵴骨密度改变,扫描电镜观测β-磷酸三钙与拔牙窝骨小梁的结合界面。结果与结论：术后8,12周时,实验组牙槽嵴高度、宽度及长度均高于对照组（P〈0.05）。随着时间的延长,实验组拔牙窝内可见成骨细胞散在分布,新生骨小梁逐渐增多,血管网由稀疏变得丰富,新生骨与β-磷酸三钙结合日益紧密,并且β-磷酸三钙不断降解,与拔牙窝牙槽骨交界处有新生骨组织形成。说明β-磷酸三钙具有良好的骨传导特性及生物相容性,拔牙后即刻植入β-磷酸三钙材料可有效保存剩余牙槽嵴解剖形态,防止牙槽嵴的进一步吸收。     

β-磷酸三钙支架材料即刻植入对保存剩余牙槽嵴的影响

背景:拔牙后在牙槽窝内即刻植入成骨材料,如脱蛋白小牛骨、羟基磷灰石、硬组织代用品、人脱钙冻干骨等,可防止或延缓牙槽嵴在拔牙后的快速、持续吸收。目的:观察β-磷酸三钙支架材料即刻植入对剩余牙槽嵴保存的影响。方法:完整拔除18只新西兰大白兔双侧下颌中切牙,一侧牙槽窝内即刻植入β-磷酸三钙作为实验组,另一侧不处理作为对照组。术后4,8,12周测量剩余牙槽嵴长度、宽度、高度;甲苯胺蓝染色观察术区牙槽嵴愈合过程中的组织病理改变,X射线观察术区牙槽嵴骨密度改变,扫描电镜观测β-磷酸三钙与拔牙窝骨小梁的结合界面。结果与结论:术后8,12周时,实验组牙槽嵴高度、宽度及长度均高于对照组(P<0.05)。随着时间的延长,实验组拔牙窝内可见成骨细胞散在分布,新生骨小梁逐渐增多,血管网由稀疏变得丰富,新生骨与β-磷酸三钙结合日益紧密,并且β-磷酸三钙不断降解,与拔牙窝牙槽骨交界处有新生骨组织形成。说明β-磷酸三钙具有良好的骨传导特性及生物相容性,拔牙后即刻植入β-磷酸三钙材料可有效保存剩余牙槽嵴解剖形态,防止牙槽嵴的进一步吸收。     

骨形态发生蛋白复合聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物/磷酸三钙填充修复免股骨下段多孔钛周围骨缺损的生物固定效果

背景:课题组前期观察了骨形态发生蛋白复合聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物/磷酸三钙人工骨作为填充材料植入多孔钛周围的组织学变化,但足对于该材料生物固定多孔钛的特点尚未得知.目的;评估骨形态发生蛋白复合聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物,磷酸三钙三维多孔框架材料修复多孔钛周围骨缺损的生物力学特点.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2005-02/2007-09在解放军第四军医大学实验动物中心完成.材料:以负压抽吸法在5×1 03 Pa的压力下将生骨形态发生蛋白混悬液5 mg与聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物,磷酸三钙多孔框架复合.新两兰兔36只,随机分为对照组和实验组各伯只.方法:于股骨内髁上段0.5 cm处制造直径6 mm.高为10 cm的圆柱状全壁缺损.对照组在羟基磷灰石涂层多孔钛周围填充单纯聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物/磷酸三钙材料.实验组在羟基磷灰石涂层多孔钛周围填充复合骨形态发生蛋白的聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物,磷酸三钙材料.主要观察指标:填充6,12,24周后取含植入样品的股骨进行生物力学推出测定,测试完毕后标本行扫描电镜观察.结果:所宵样晶的剪切应力都随时间增长而增大.其中在6,12周实验组剪切应力高于对照组(P<0.05).扫描电镜观察6周时断裂位置为植入仿生骨-骨界面,金属表面骨组织量较少.12周时断裂面主要发生在植入仿生骨-多孔钛界面或正在重建的编织骨内或编织骨-皮质骨界面.24周时,可以观察到断裂发生在编织骨-皮质骨界面.结论:应用骨形态发生蛋白复合聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物/磷酸三钙材料修复多孔钛周围骨缺损,能够更好地固定生物假体.     

可吸收内固定材料L/DL-聚乳酸的体外降解特性

背景：目前以左旋聚乳酸为代表的可吸收骨折内固定物已应用于临床,这种人工合成的高分子聚合物充分展示了其优越性,但同时也存在不足,限制了其广泛应用。目的：评价可吸收内固定材料L/DL-聚乳酸的体外降解情况。方法：将L/DL-聚乳酸试件置于37℃恒温的磷酸盐缓冲液中,在2,4,8,12,20,28周时间点取材,进行大体观察、扫描电镜观察、三点弯曲强度测定、重均分子质量检测并计算其降解率。另将相同试件置于蒸馏水中,于不同时间点测其pH值变化。结果与结论：降解早期试件重均分子质量和机械强度下降较快,8周时重均分子质量降解了74.29%,机械强度衰减了60.99%,随后趋于平缓;对试件降解过程中抗弯强度衰减率和重均分子质量降解率进行双变量相关性分析,结果表明两者呈正相关性（r=0.958,P〈0.05）;pH值在20周后有较明显下降;L/DL-聚乳酸的降解腐蚀在其表面和内部几乎同时发生。提示L/DL-聚乳酸符合骨折内固定物的生物降解性和机械性能要求,有望在颌面外科领域应用。     

可吸收棒与Herbert螺钉修复桡骨小头骨折：治疗效应及经济学的比较

背景：MasonⅡ型以及骨折块较大的的Ⅲ型桡骨小头骨折多采用切开复位金属内固定物治疗,但金属内固定材料大多需二次手术取出,增加了患者的痛苦及经济负担,采用可吸收钉棒也可治疗桡骨小头骨折,且因其价格较低及无需二次手术取出的特点,具有独特的优势。目的：比较可吸收棒与Herbert螺钉内固定治疗Mason Ⅱ或Ⅲ型桡骨小头骨折的临床疗效。方法：将80例Mason Ⅱ和Ⅲ型桡骨小头骨折等分为实验组和对照组给予切开复位内固定治疗,实验组采用可吸收棒内固定,对照组采用Herbert螺钉内固定。结果与结论：其中79例患者获随访,平均随访34个月。实验组和对照组患者的平均手术时间、骨折愈合时间、Broberg和Morrey肘关节功能评分及并发症发生率比较差异无显著性意义（P 〉0.05）,但实验组患者住院费用低于对照组（P 〈0.05）。提示可吸收棒与Herbert螺钉内固定治疗Mason Ⅱ或Ⅲ型桡骨小头骨折的疗效近似,但可吸收棒内固定治疗桡骨小头骨折可以避免二次手术取出内固定物,因此在内固定材料选择上建议优先选用可吸收棒。     

磷酸钙骨水泥对股骨颈骨折内固定辅强作用的组织学评价

背景：将磷酸钙骨水泥作为一种内固定辅强材料可提高骨折固定的稳定性．特别是对伴有骨质疏松、骨质较脆弱的骨折可发挥长期良好的固定作用。 目的：从组织学方向分析磷酸钙骨水泥对股骨颈骨折内固定的辅强作用，并同非辅强及聚甲基丙烯酸甲酯辅强进行对比评估。 设计：随机对照、重复观察、开放性实验。 单位：吉林大学第一医院骨科与基本外科，吉林大学基础医学院病理室，日本爱知医科大学整形外科。 材料：实验于1999—01／2004—01在吉林省洮南市医院、吉林大学、日本爱知医科大学完成：选用45只成熟中国绵羊，平均年龄12．5个月，随机分成3组：非辅强组、磷酸钙骨水泥辅强组．聚甲基丙烯酸甲酯辅强组，15只／组：分别于术后3，6，12周取材，每个时间点5只／组。磷酸钙骨水泥由粉剂和固化液组成（粉剂包括75％α-磷酸三钙、18％磷酸四钙、5％磷酸氢钙和2％Hydroxyapatite；固化液包括5％sodium chondroitin sulphate．12％sodium suecinate和83％水），粉液比为3：1。聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥包括97．4％methylmethacrylate、2．6％N dimethyl—paratoluidine和hydroquinone。 方法：①将各组绵羊采用pentobarbital sodium静脉麻醉后，进行截骨、钻孔、攻丝和固定：截骨部位均在右股骨颈基底部，用2枚直径4mm松质骨螺钉经大转子下固定。骨水泥则在螺钉拧入前填充。②磷酸钙骨水泥辅强组向孔中注射调配好粉剂和固化液比例的磷酸钙骨水泥，聚甲基丙烯酸甲酯辅强组向孔中注射聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，非辅强组不给予任何材料。③各组标本首先进行最大载荷测试，然后均在40％，70％，90％．100％乙醇中梯度脱水、染色、聚甲基丙烯酸甲酯包埋。最后用锯切片机沿股骨颈方向连续切片，厚度为150～200μm。硬组织切片在接触显微X线照相机上进行拍     

复合骨形态发生蛋白缓释材料修复兔桡骨缺损☆

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,加载骨形态发生蛋白可增强材料的诱导成骨能力。目的:检验β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/骨形态发生蛋白缓释材料修复兔桡骨节段性骨缺损的效果。方法:制作兔左侧桡骨12mm缺损模型,随机分4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、β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼缓释材料、β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/骨形态发生蛋白缓释材料,并设置空白对照组(不植入任何材料)。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、β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼缓释材料组、β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/骨形态发生蛋白缓释组骨缺损都得到较好修复,其中β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/骨形态发生蛋白缓释组骨缺损修复效果最佳(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/骨形态发生蛋白缓释材料可很好修复兔节段性骨缺损。     

纵向生理加压外固定器的生物力学分析

背景：目前骨外固定器大多为刚性结构,对骨折端存在过多的应力遮挡,影响骨折愈合速度及骨痂质量,甚至骨折发生不愈合。目的：观察纵向生理加压外固定器固定胫骨中段横断骨折后与人体正常胫骨生物力学强度的差异。方法：选取12根新鲜胫骨标本随机分为试验组和对照组,试验组分别用线锯造成胫骨中段横断骨折,纵向生理加压外固定器固定;对照组即正常胫骨。分别进行轴向载荷、弯曲载荷、扭转载荷作用下的力学实验,记录每一级加载后胫骨的位移及扭转角度,计算出轴向压缩刚度、弯曲刚度及扭转刚度。结果与结论：在生理范围内加载下,试验左右应变略大于对照组,但其固定后整体刚度与对照组无显著性差异（P〉0.05）;试验组的弯曲应变大于对照组,但其整体刚度与对照组无显著性差异（P〉0.05）;两组整体扭转刚度无明显差异（P〉0.05）;试验组极限弯曲载荷明显大于对照组（P〈0.05）。提示纵向生理加压外固定器能够达到足够的生物力学强度,有良好的稳定性,对骨折能起到生物学固定。     

羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉的力学及生物降解性

背景：将聚乳酸与羟基磷灰石复合可提升植入体的力学性能、理化性能。目的：应用犬股骨外髁骨折内固定模型,观察羟基磷灰石复合聚乳酸骨折内固定螺钉修复股骨外髁松质骨骨折的效果。方法：手术制备42只比格犬双侧股骨外髁骨折模型,左侧采用羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉内固定作为实验组,右侧采用单纯聚乳酸螺钉内固定作为对照组。置入后2,4,8,12,24,36,48周获取标本,X射线观察骨折恢复情况,取股骨和螺钉标本进行病理组织学观察,检测螺钉质量、抗弯强度和重均分子质量,计算生物吸收率、强度衰减率和生物降解率 结果与结论：置入后2-48周,双侧骨折区内固定良好,新骨生长良好,实验组螺钉生物吸收率低于对照组（P ≤0.01）。实验组置入后2,4周螺钉抗弯强度高于对照组（P ≤0.05）,置入后2-48周螺钉生物降解率低于对照组（P ≤0.05或P ≤0.01）。两组标本病理变化相似,置入后48周,骨折均愈合,骨组织重建良好。表明羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉具备良好的内固定疗效和生物相容性,其力学性能和生物降解性能优于单纯聚乳酸螺钉。