溫敏型骨水泥凝膠材料的制備及性能研究.pdf

1、目前臨床上因股骨頭壞死而需要髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)的病人越來越多，并隨著我國快速進(jìn)入老齡化社會(huì)，手術(shù)的需求量將繼續(xù)大幅增加。臨床上目前治療該類疾病主要采用骨水泥型髖關(guān)節(jié)置換術(shù)和非骨水泥型髖關(guān)節(jié)置換術(shù)。骨水泥型髖關(guān)節(jié)置換術(shù)能及時(shí)固定假體，使病人能盡快恢復(fù)走路，但手術(shù)過程中因加壓灌注方式向骨髓腔中灌注骨水泥，引起嚴(yán)重的骨水泥綜合征問題，嚴(yán)重威脅病人的生命安全。除此之外，骨水泥合成過程會(huì)放出大量的熱量，導(dǎo)致局部溫度過高，造成細(xì)胞、組織損傷。同時(shí)骨水泥

2、植入后因骨-骨水泥-假體之間無法形成生物學(xué)連接，無法達(dá)到生物固定的目的，最終會(huì)導(dǎo)致假體松動(dòng)，進(jìn)而造成術(shù)后翻修問題。這些問題限制了骨水泥的臨床應(yīng)用，也是亟需解決的臨床問題。非骨水泥型髖關(guān)節(jié)置換術(shù)目前在臨床上應(yīng)用的比例大幅增長，對骨水泥綜合征具有一定程度的緩解，但在術(shù)后早期仍存在較嚴(yán)重的翻修問題。如果能夠有效緩解或解決臨床上髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中存在的問題，必將會(huì)緩解病人的痛苦，減輕病人的負(fù)擔(dān)，這不僅具有深淵的學(xué)術(shù)意義，更具有重大的臨床價(jià)值。本課題

3、針對臨床人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中存在的問題，擬開發(fā)出一種凝膠材料，代替骨水泥應(yīng)用于髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)中。該材料具有體內(nèi)短時(shí)凝固特性，手術(shù)中無加壓過程，可避免骨水泥綜合征；同時(shí)，該材料具有骨組織工程功能，能誘導(dǎo)骨細(xì)胞長入材料使得其表層與骨骼形成骨骼/材料的過渡層，實(shí)現(xiàn)生物學(xué)固定，提高一次手術(shù)的中遠(yuǎn)期治療效果，減少或消除髖關(guān)節(jié)翻修問題。
　　本研究首先采用仿生法將羥基磷灰石沉積到絲素蛋白上制備出類天然骨中膠原/羥基磷灰石結(jié)構(gòu)的絲素/羥基磷灰石（

4、SF/HAP），作為誘骨生長活性成分。然后選擇殼聚糖（CS）和甘油磷酸鈉（GP）為溫敏性凝膠的體系，通過添加聚乙烯醇（PVA），以及京尼平交聯(lián)來提高凝膠材料的力學(xué)性能，向該體系中引入絲素/羥基磷灰石（SF/HAP）來提高凝膠的骨相容性，誘導(dǎo)骨細(xì)胞長入，制備出一種溫敏性誘骨生長的凝膠材料，對該凝膠材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了初步評價(jià)。論文通過FIRT、XRD和SEM測定SF/HAP的結(jié)構(gòu)；采用FIRT、SEM、浸泡液體法和流變學(xué)方法等研究分析了

5、材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，物理性能，流變性能和力學(xué)性能；采用模擬人工體液的方法研究凝膠材料的體外降解性能；采用MTT法和 SEM法研究了材料的細(xì)胞相容性；采用溶血試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)凝血試驗(yàn)和血小板粘附測試了材料的血液相容性。FIRT、XRD和SEM表明HAP沉積到SF上，并且SF/HAP為類似天然骨中的結(jié)構(gòu)；利用凝膠時(shí)間作為篩選標(biāo)準(zhǔn)篩選出了四組較優(yōu)的凝膠材料，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高凝膠時(shí)間大幅降低。FIRT和SEM確定SF/HAP已引入凝膠材料，并且材料表面

6、較光滑，內(nèi)部有較多的孔，孔徑為50-200μl。材料的孔隙率為25％左右，材料的含水量在85%左右，并具有較好溶脹率。流變學(xué)性能表明凝膠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的存在，材料的抗扭曲性能極佳。體外降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料四周降解率為50%左右；隨著降解時(shí)間延長，材料表面逐漸瓦解，內(nèi)部孔變多，孔徑變大。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明凝膠材料對小鼠L929細(xì)胞和人成骨細(xì)胞（H0-F）無細(xì)胞毒性，并且材料能支持HO-F細(xì)胞在其表面粘附、生長。材料的溶血率和血小板粘附率均符合