HA、BCP和TCP三維支架材料成骨活性的比較研究.pdf

1、背景：大面積骨缺損治療是困擾骨科醫(yī)生的難題，四肢、關(guān)節(jié)等承重部位修復(fù)一般選用機(jī)械強(qiáng)度大的金屬材料，但金屬材料與自然骨成分相差大，無(wú)降解性能，且金屬植入物因與周圍組織彈性模量不匹配，易出現(xiàn)應(yīng)力遮擋和骨吸收，并非適用于全身所有部位骨組織修復(fù)，而醫(yī)用高分子材料由于低的彈性模量也限制了其在骨缺損的應(yīng)用。由于較高的生物活性和組織相容性生物陶瓷材料得到越來(lái)越多研究人員的關(guān)注，其在骨缺損如顱骨、頜面部缺損的修補(bǔ)作用已經(jīng)得到大量研究的證實(shí)，但是對(duì)于目前

2、研究比較集中的幾種陶瓷材料的對(duì)照研究比較少。本實(shí)驗(yàn)對(duì)比了幾種目前研究發(fā)現(xiàn)比較有臨床應(yīng)用前景的生物陶瓷材料（HA、BCP、TCP、無(wú)生物活性的HA）對(duì)成骨的作用，為臨床骨缺損治療找到更理想的骨替代材料。
　　目的：通過(guò)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究幾種生物陶瓷材料（HA、BCP、TCP、無(wú)生物活性的HA）的成骨效果，觀察各材料的生物學(xué)及力學(xué)特性，探討材料對(duì)細(xì)胞及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的促進(jìn)成骨作用，為生物陶瓷材料在修復(fù)非承重骨缺損臨床應(yīng)用提供

3、實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　方法：⑴材料特性：在未進(jìn)行任何處理的空白材料上進(jìn)行電鏡掃描和力學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，考察材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。⑵體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)：提取出生3~7天SD乳鼠頭蓋骨原代成骨細(xì)胞并培養(yǎng)到第三代，以每塊材料10萬(wàn)的細(xì)胞量分別接種到以相同方法處理過(guò)的幾種材料表面，分別于第1、2、3周測(cè)定成骨細(xì)胞MTT、ALP活性及成骨相關(guān)基因（ALPL、BGLAP、BMP2、BSP、COL1A1、RUNX2）的表達(dá)，并對(duì)材料進(jìn)行FDA/PI染色和鬼筆

4、環(huán)肽染色，觀測(cè)材料上成骨細(xì)胞的活力及細(xì)胞肌動(dòng)蛋白微絲骨架結(jié)構(gòu)。⑶體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)：將300g±10g的SD大鼠隨機(jī)分成4組（ABCD組），每組10只，麻醉后對(duì)4組SD大鼠行建立顱骨缺損模型手術(shù)，A組植入HA材料，B組植入BCP材料，C組植入TCP材料，D組植入無(wú)生物活性的HA材料，以相同方式進(jìn)行術(shù)后處理后，于術(shù)后時(shí)間1、2、3月為觀察取樣時(shí)間點(diǎn)，行椎束CT掃描、解剖大體觀察、Micro-CT掃描、組織切片染色等。
　　結(jié)果：①考察材料

5、特性：HA、無(wú)生物活性的HA材料在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中顯示出較好的力學(xué)性能，BCP材料次之，TCP材料力學(xué)性能最低。②考察材料在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的生物活性：在MTT實(shí)驗(yàn)中，BCP材料對(duì)促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖作用最明顯；而在ALP活性測(cè)定及RT-PCR成骨相關(guān)基因?qū)嶒?yàn)中，BCP、TCP材料則表現(xiàn)出比其他材料更高的表達(dá)，相比之下，無(wú)生物活性的HA材料在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出低生物學(xué)活性。③考察材料在體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的修復(fù)效果：幾種材料的修復(fù)效果在椎束CT及解剖大體觀中

6、區(qū)別并不明顯，而Micro-CT掃描顯示，BCP材料的骨小梁數(shù)量和骨密度均高于其他材料，且組織切片染色中BCP組材料中的新生骨面積較其他組更多，生物相容性好，HA、TCP材料次之，而無(wú)生物活性的HA組中纖維細(xì)胞和炎性細(xì)胞浸潤(rùn)較多，新生成骨組織較其他組少。
　　結(jié)論：BCP材料表現(xiàn)出比其他材料更高的體外生物活性，并且在體內(nèi)成骨效果比其他材料更明顯，初步說(shuō)明HA、BCP、TCP材料可用于非承重骨修復(fù)，BCP材料在體內(nèi)非承重骨修復(fù)效果更