載骨碎補磷酸骨水泥的研究.pdf

1、磷酸鈣骨水泥(CPC)具有自固化,可塑形的特性,且水化產(chǎn)物是自然骨的主要無機成分,是一種較理想的骨缺損填充材料。臨床在填充骨缺損的同時常需要載入藥物局部釋放,以治療骨科疾病或預防感染,達到修復骨缺損和藥物治療的雙重目的。CPC因制備過程無需高溫加熱,利于藥物的加入,在填充骨缺損的同時又能保持病灶部分藥物濃度,延長藥物有效治療時間,因此CPC是一種良好的骨科藥物載體。臨床中醫(yī)常采用中藥治療骨科疾病或促進骨修復。中藥骨碎補(GSB)在促進骨

2、愈合方面療效顯著,故本研究擬選取骨碎補作為模型藥物,選用CPC作為藥物載體,制備載骨碎補CPC,并對其理化性能、體外模擬釋放及體內(nèi)外生物學活性進行研究,旨在評價載骨碎補CPC材料修復骨缺損的效果和臨床可行性。
　　 本研究采用D型CPC配方,固相由α-磷酸三鈣(α-TCP)、二水磷酸氫鈣(DCPD)、羥基磷灰石(HA)和碳酸鈣(CaCO3)按58Wt％:25wt％:8.5wt％:8.5wt％的比例混合而成,液相為磷酸鹽緩沖液(P

3、BS,pH=7.4),固液兩相按照0.3mL／g的比例調(diào)和而成,采用兩種載藥方式制備載不同濃度骨碎補的CPC。首先是DCPD載藥法,即在濕法合成的DCPD膏體中載入骨碎補,樣品標記為CPC-GSB,含不同濃度骨碎補的CPC依次標記為CPC-5wt％GSB、CPC-10wt％GSB和CPC-15wt％GSB；另一種是直接混合法,即將CPC固相粉末與骨碎補直接均勻混合,樣品標記為CPC+GSB,含不同濃度骨碎補的CPC依次標記為CPC+5w

4、t％GSB、CP+10wt％GSB和CPC+15wt％GSB。
　　 本研究分別采用Gilmore針、X射線衍射儀(XRD)、紅外光譜儀(FFIR)、萬能材料試驗機、掃描電子顯微鏡(SEM)和紫外分光光度計(UV-Vis)研究載骨碎補CPC的材料學性能和藥物體外模擬釋放行為,以未載藥的CPC作為空白對照。將載藥CPC與MC-3T3成骨細胞進行體外共培養(yǎng),通過倒置顯微鏡觀察CPC周圍細胞的生長形貌,掃描電子顯微鏡觀察細胞在CPC表

5、面的粘附,AlamarBlue法檢測藥物的載入對細胞增殖的影響,通過測定堿性磷酸酶(ALP)活性檢測與載藥CPC共培養(yǎng)的細胞分化能力。建立兔股骨缺損模型,植入圓柱形CPC-GSB材料,以未載藥CPC作為空白對照,分別在植入材料后的2周、4周和8周取材進行一般觀察、X光片觀察和組織學觀察,對該材料的體內(nèi)組織相容性和成骨活性進行系統(tǒng)研究,并初步考察藥物在骨愈合過程中產(chǎn)生的影響。
　　 研究發(fā)現(xiàn)骨碎補的載入延長了CPC的凝結(jié)時間,CP

6、C-GSB和CPC+GSB的初凝和終凝時間均隨載藥量的增加而延長,且與對照組相比有極顯著性差異,CPC-5wt％GSB的凝結(jié)時間能滿足臨床要求；水化24h時兩種載藥方式均未改變CPC的相成分,但對α-TCP的轉(zhuǎn)化具有一定阻礙作用,CPC各成分逐漸向HA轉(zhuǎn)化；CPC-GSB和CPC+GSB水化24h的微觀形貌中出現(xiàn)大量薄片狀晶體,結(jié)構(gòu)均較對照組致密；兩種載藥CPC的力學性能較空白組有顯著性提高,抗壓強度隨載藥濃度的增大而提高,CPC—GS

7、B的抗壓強度高于對應載藥濃度的CPC+GSB。兩種載藥CPC的藥物釋放均可分為突釋階段和穩(wěn)定釋放階段,釋放行為符合Higuchi基質(zhì)擴散釋放模型；在藥物釋放過程中,CPC的相成分逐漸向HA轉(zhuǎn)化,除生成大量.HA外仍殘余少量α-TCP,載藥量越大殘余α-TCP的量越多；藥物的載入沒有改變CPC中相成分的官能團；釋放至第15d時CPC-GSB的晶體呈細針狀,而在CPC+GSB中有大量不規(guī)則片狀結(jié)構(gòu),均比空白對照組致密；CPC-GSB和CPC

8、+GSB的抗壓強度較藥物釋放前均有顯著性提高,且隨載藥濃度的增大而升高,CPC-GSB較對應載藥濃度的CPC+GSB抗壓強度高。
　　 成骨細胞與DCPD載藥法制備的載骨碎補CPC(CPC-GSB)共培養(yǎng)結(jié)果表明,載骨碎補CPC能夠促進成骨細胞的增殖,并存在劑量和時間依賴關系,培養(yǎng)至第5d時,CPC-5wt％GSB和CPC-10wt％GSB兩組材料培養(yǎng)的細胞增殖非常明顯,第7d時細胞增殖減弱:與CPC-5wt％GSB共培養(yǎng)7d的

9、成骨細胞分化能力較好；細胞能夠較好地粘附于CPC材料表面,表明該材料體外細胞相容性良好。體內(nèi)植入實驗X光片觀察發(fā)現(xiàn),隨著時間的延長,材料與骨組織的間隙逐漸模糊,直至最后連接緊密。組織學觀察表明,骨缺損修復區(qū)周圍有新骨生成,成骨細胞活躍,隨時間的推移,新骨逐漸成熟,新生骨小梁從缺損邊緣向材料內(nèi)部生長,8周時成熟骨數(shù)量明顯增多,達到骨性連接,而空白對照組新生骨小梁較少,研究表明CPC中骨碎補的載入能夠加快骨修復。
　　 本研究成功研