新型鋅離子緩釋型羥基磷灰石涂層的骨整合實驗研究.pdf

1、近30年來，骨科手術的發(fā)展主要體現在以下兩個方面:外科技術的發(fā)展以及植入材料的進步。骨科內植入材料在臨床治療中具有重要的意義，是多種治療策略的實施載體。人工關節(jié)置換術已成為重建關節(jié)功能的標準技術之一，而內固定手術也已成為高能量骨科創(chuàng)傷的主要選擇。在這些廣泛開展的臨床骨科診療技術中，金屬內植入材料均被廣泛地應用。然而金屬材料具有典型的生物惰性，與宿主骨之間難以形成緊密的骨整合。由此產生了通過涂層對金屬材料表面進行一定改性的技術，通過涂層技

2、術使得金屬材料表面具有一定的生物活性，誘導材料表面的直接成骨，最終達到植入物與宿主骨之間的長期力學穩(wěn)定。目前羥基磷灰石(HA)涂層已廣泛應用于臨床，取得了良好的療效。但HA涂層在體內易溶解，成骨活性底，其骨整合速度較慢，另一方面鋅離子能促進成骨細胞的增殖和分化，具有成骨活性。本研究擬通過溶膠凝膠法，將磷酸三鈣(TCP)作為鋅離子的載體引入FHA涂層材料中，從而改善材料的骨整合。
　　 本研究首先采用共沉積無定形磷酸鈣前軀體的形式

3、在低溫下晶化制備納米尺寸的含有Zn離子的TCP顆粒，并通過溶膠凝膠法將ZnTCP顆粒引入含氟的HA涂層中，最終制備了ZnTCP/FHA涂層材料。通過改變ZnTCP添加量及ZnTCP顆粒中的Zn含量兩種方法來控制涂層中的Zn含量。對該種材料進行電鏡觀察以及 Zn離子緩釋實驗研究，結果顯示Zn含量為6.2 wt％涂層具有最佳的Zn離子緩釋特性。
　　 其次，我們對制備的ZnTCP/FHA涂層材料與MG63細胞一起進行體外細胞培養(yǎng)實驗

4、。以MTT法檢測材料表面的粘附細胞數量，以及細胞增殖情況，并對材料表面的細胞生長進行掃描電鏡觀察。結果顯示ZnTCP/FHA涂層材料與傳統的FHA涂層材料相比，其表面粘附有更多的成骨樣細胞，并且細胞增殖迅速，成骨細胞活性較高。采用鐵氰化鉀法檢測材料上細胞的堿性磷酸酶（ALP）活性，并通過逆轉錄-聚合酶鏈反應檢測細胞的Ⅰ型膠原及骨鈣素的基因表達。結果顯示ZnTCP/FHA涂層材料表面的細胞較FHA涂層材料分泌更多的ALP，其Ⅰ型膠原及骨鈣

5、素的表達也處于較高水平。ZnTCP/FHA涂層材料在體外研究中顯示了更好的生物相容性及成骨活性。
　　 最終，我們將ZnTCP/FHA涂層材料植入新西蘭大耳白兔脛骨內，術后10周及術后11周在兔子皮下注射鹽酸四環(huán)素進行熒光標記。術后12周處死動物。對標本進行生物力學檢測，ZnTCP/FHA組具有更高的抗拔出力。對標本進行硬組織切片后在熒光顯微鏡下觀察，進行HE染色后行光鏡觀察。熒光觀察顯示ZnTCP/FHA涂層材料及FHA涂層材

6、料表面骨小梁內部有很多清晰的雙標線，說明成骨旺盛。HE染色觀察發(fā)現ZnTCP/FHA涂層材料組鈦板周圍成骨最為旺盛，骨組織與鈦板結合緊密，并且連續(xù)分布，骨組織內可見較多的骨細胞和哈弗氏系統。體內實驗顯示ZnTCP/FHA涂層材料與宿主骨有更好的結合，與傳統材料相比具有材料表面成骨更為迅速，表面骨整合更為完全的優(yōu)點。
　　 本研究表明新型緩釋鋅離子羥基磷灰石涂層材料在體內及體外實驗中均表現了良好的生物相容性，與傳統涂層材料相比具有