形狀記憶聚合物聚己內(nèi)酯的生物相容性及捆綁效果研究.pdf

1、最早是在20世紀60年代，可吸收生物材料這種新型材料首次被用作一種可吸收內(nèi)固定治療骨折的研究。隨著時間的推移，可吸收材料越來越多的被人們研究，被運用到生活的各個領(lǐng)域，特別是生物醫(yī)學(xué)。通過報道可知可吸收生物材料被用于生物醫(yī)學(xué)很多方面，包括手術(shù)縫線、骨折的修復(fù)、牙齒畸形矯正、智能藥物緩釋載體、手足關(guān)節(jié)融合術(shù)的治療等等許多方面，其中都有很多成功的運用案例，可生物降解的植入物近年來吸引了越來越多的目光。對可生物降解植入物研究的主要驅(qū)動力源自于他

2、們在生理環(huán)境下可以逐步降解的特性，相比與永久植入物，可生物降解材料在植入人體后，逐漸失去作用，慢慢降解直到完全消失，所以這類材料可以降低甚至排除永久性植入物帶來的許多問題、例如長期的內(nèi)皮損傷、機械性刺激和局部慢性炎癥等等。
　　骨科最常用的植入生物降解材料主要分為可吸收陶瓷、可降解金屬、可降解高分子材料?？晌丈锾沾桑ù砦锪姿崛}），優(yōu)點主要是具有良好的生物相容性，較少發(fā)生炎癥和排斥反應(yīng)，無生物毒性，且其力學(xué)性能良好，能承受較

3、大的應(yīng)力與機械損耗，缺點是這類材料脆性較大，抗拉、抗剪、抗扭這方面性能較差?？山到饨饘伲ù砦镦V合金、鋅合金、鐵合金），優(yōu)點是金屬的力學(xué)強度較好，又有良好的延展性，缺點這類合金降解速度較快，往往引起機械完整性的損失，手術(shù)后一周快速形成的氫氣泡也是制約其發(fā)展的另一大因素?？晌崭叻肿硬牧舷啾扔谄溆嘀踩胛?，具有良好的生物相容性，降解緩慢，可以保證植入固定的有效性的同時又可避免快速降解導(dǎo)致的不良后果，而且降解的產(chǎn)物可安全從人體排出，安全性較好

4、，主要代表物有聚己內(nèi)酯、聚乳酸、聚氨酯等等。
　　19世紀40年代人們首次提出形狀記憶這一概念，但是形狀記憶這一概念是在20世紀60年代被各領(lǐng)域?qū)＜抑匾暎宦?lián)聚乙烯作為熱收縮管時引起了大家廣泛的注意，后續(xù)的研究開始于20世紀80年代，在90年代得到飛速發(fā)展，在最近10年更是取得了重大的進步。形狀記憶材料成為一種非常智能的新型醫(yī)學(xué)材料，我們能對其進行一系列的性能設(shè)計、改造，使這種新型材料來滿足生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域各種要求。
　　形狀記

5、憶聚合物（shape memory polymers，SMP），又稱為形狀記憶高分子，20世紀50年代首次出現(xiàn)對形狀記憶現(xiàn)象的描述，當時所用的形狀記憶聚合物是輻照交聯(lián)聚乙烯。20世紀70年代，因為美國航天局對形狀記憶聚合物在航天領(lǐng)域的開發(fā)運用，引起了人們對其的廣泛興趣。1984年，法國設(shè)計了首例形狀記憶聚合物—聚降冰片烯，相隔不久，日本成功開發(fā)了熱塑性形狀記憶聚合物，2001年，Andreas Lendlein對形狀記憶聚合物做了系統(tǒng)的

6、研究，并研究了一系列可用于生物醫(yī)學(xué)的可降解形狀記憶聚合物—聚氨酯，廣泛用于牙科矯形、骨科矯形和藥物載體等方面。隨后20余年的發(fā)展，人們不斷的完善形狀記憶聚合物的性能，使得形狀記憶聚合物越來越多的應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。到如今，形狀記憶聚合物已經(jīng)廣泛應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
　　目的:
　　本研究針對醫(yī)用可降解形狀記憶材料的體外生物相容性及其制備的捆綁帶在動物體內(nèi)安全有效性的初步研究，為該材料后續(xù)的進一步研究提供實驗基礎(chǔ);
　　

7、方法:
　　第一部分
　　將小鼠胚胎成纖維細胞3T3-L1細胞復(fù)蘇培養(yǎng)，接種到六孔細胞培養(yǎng)板上，每組4復(fù)孔，分材料組和對照組。在細胞爬片完后，我們用免疫組化技術(shù)檢測波形蛋白表達情況，觀察對照組與材料組表達強弱有無區(qū)別。
　　用復(fù)蘇好的小鼠胚胎成纖維細胞3T3-L1細胞接種到六孔細胞培養(yǎng)板上，每組3復(fù)孔。利用臺酚藍染色、細胞計數(shù)記錄細胞生長曲線，利用流式檢測法檢測細胞生長各期增值情況，觀察材料組和對照組細胞周期有無明顯變

8、化。
　　第二部分
　　實驗動物操作實驗過程:新西蘭大白兔脛骨不完全離斷作為動物骨折模型，模擬臨床骨科手術(shù)時骨片的固定，利用可降解形狀記憶捆綁帶固定骨折骨片。術(shù)后給予抗感染治療、夾板固定，2周后給予X光檢查骨片在位情況，分組，把實驗動物分為A（8周組）、B（14周組）、C(20周組)三組，8周后給予草坪誘導(dǎo)運動，術(shù)后8周、14周、20周進行實驗動物一般情況觀察、捆綁帶骨片大體情況觀察、捆綁帶捆綁強度的檢測、X片觀察、各臟器包

9、埋、染色、切片、組織學(xué)觀察，從而大體分析可降解形狀記憶捆綁帶在動物體內(nèi)捆綁有效性及安全性。
　　結(jié)果:
　　免疫組化實驗:細胞接種到材料組后沒有發(fā)生明顯的細胞形態(tài)學(xué)的改變，材料組和對照組細胞均生長良好，細胞形態(tài)正常，呈放射狀緊密排列，對照組與材料組細胞均無明顯的壞死、萎縮、破裂等情況。對照組與材料組細胞生長情況沒有明顯的差別。
　　細胞增殖實驗:把消化好細胞按2×105接種到對照組與材料組6孔板上，按細胞接種1d、3d

10、、5d、7d，4個時間點進行觀察計數(shù)，對照組與材料組細胞都能有序的增殖，接種后材料組第一天平均2.49×105個細胞，第三天平均4.38×105個細胞，第五天平均8.68×105個細胞，第七天平均15.2×105個細胞;對照組第一天平均2.50×105個細胞，第三天平均4.29×105個細胞，第五天平均8.84×105個細胞，第七天平均14.6×105個細胞，把對照組與材料組細胞計數(shù)繪制增殖曲線可看出，材料組與對照組無明顯差別。CCK檢

11、測不同時間點細胞增值，對照組和材料組細胞都呈現(xiàn)增殖趨勢，吸光度值增長速度相近，趨勢無明顯差異。利用統(tǒng)計學(xué)t檢驗對比材料組和對照組各組數(shù)據(jù)P＞0.05，差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義，從而得知該形狀記憶聚合物對細胞增殖無明顯影響。
　　細胞周期實驗:流式實驗檢測材料組和對照組細胞周期G1期、S期、G2期所占比，得出的結(jié)果顯示對照組與材料組細胞各細胞周期所占比相似，利用t檢驗分析對照組與材料組細胞周期所占比差異，得出P＞0.05，顯示差異無明顯統(tǒng)

12、計學(xué)意義。
　　動物植入實驗:我們制作新西蘭大白兔不完全骨折模型，用可吸收形狀記憶捆綁帶固定，術(shù)后夾板外固定，術(shù)后兔子無感染、死亡等問題，術(shù)后X片顯示骨折恢復(fù)愈合良好，術(shù)后給予康復(fù)鍛煉，無明顯畸形或功能不良，解剖時骨折周圍軟組織包裹，有新骨生成，無畸形愈合，通過不同時間段動物各臟器的石蠟包埋、切片、染色、觀察，各臟器無明顯細胞形態(tài)的改變，無明顯異常。
　　結(jié)論:
　　(1)該可降解形狀記憶聚合物具有良好的體外細胞生物相

13、容性;
　　(2)該可降解形狀記憶聚合物對細胞增殖無明顯影響;
　　(3)該可降解形狀記憶聚合物對細胞周期無明顯影響;
　　(4)該可降解形狀記憶聚合物在動物體內(nèi)有良好的相容性，無明顯毒副作用，其制作的捆綁帶對骨折碎片的捆綁安全、有效;
　　(5)該可降解形狀記憶聚合物在體內(nèi)降解緩慢，在實驗動物體內(nèi)對骨片的捆綁作用時間長，捆綁安全;
　　(6)輻照消毒對該可降解形狀記憶聚合物無明顯的結(jié)構(gòu)破壞，不會引起其形狀