核殼型n-HA-ZrO-,2-支架材料的制備及其生物相容性評價.pdf

1、因牙周病導致的牙周組織缺損修復再生難度很大，牙槽骨、牙骨質(zhì)和牙周膜的完全功能性再生一直是牙周病學的研究熱點。傳統(tǒng)的牙周治療只能部分恢復牙周組織，近年發(fā)展起來的引導組織再生技術(shù)(GuidedTissueRegeneration，GTR)可使牙周組織獲得一定程度的再生，但總體而言，尚不能達到牙周組織的完全再生。將組織工程(TissueEngineering，TE)原理與技術(shù)引入牙周病治療中，為牙周組織再生帶來了新思路。 牙周組織工程

2、技術(shù)的主要原理：將在體外培養(yǎng)的高濃度的功能相關(guān)的種子細胞接種于天然的或人工合成的具有良好生物與力學性能的支架材料上，經(jīng)一段時間培養(yǎng)，將種子細胞-支架材料復合體植入牙周病變部位，在支架材料逐步降解的同時，種子細胞在細胞活性因子的作用下增殖，形成新的具有原來形態(tài)與功能的牙周組織。 近年來，牙周組織工程研究的熱點主要集中在(1)種子細胞；(2)細胞種植基質(zhì)材料(支架材料)；(3)組織培養(yǎng)中調(diào)節(jié)該細胞增殖，保持表型等特征的生物活性因子。

3、如何選擇支架材料是牙周組織再生研究中的熱點，目前牙周組織工程研究多選用生物陶瓷作為支架材料，生物陶瓷具有良好的生物相容性、骨誘導、骨傳導性、較佳的生物活性等特點，作為植骨代用材料效果是肯定的，但要應用于牙周組織工程，還存在材料的脆性大，柔韌性不夠，在體內(nèi)降解困難，影響了新生骨組織的長入與后期的骨改建等缺陷。 研究目的： 采用納米材料與增韌技術(shù)，用水熱法制備出一種孔隙率高、韌度大、生物力學性能良好的核殼型納米羥基磷灰石包覆

4、二氧化鋯復合生物陶瓷材料(以下簡稱核殼型n—nA/ZrO2支架材料)。在材料表征與物理學性能檢測的基礎(chǔ)上，對核殼型n—HA/ZrO2支架材料的生物相容性進行初步的探討，初步獲取體內(nèi)植入的直接依據(jù)，為下一步應用于牙周組織工程奠定實驗依據(jù)。 研究方法： 1.在探討制備納米羥基磷灰石(flaflo—hydroxyapatite，n—HA)較佳PH值及水熱時間對n—HA結(jié)晶的影響基礎(chǔ)上，確定材料制備參數(shù)為：PH=9，t=6h，T

5、=180℃，在二氧化鋯(ZrO2)前驅(qū)體ZrO2·xH2O上分步加入鈣和磷酸根離子，并同時控制PH值，使n—HA在ZrO2·xH2O表面沉積，制備出具有包覆結(jié)構(gòu)的晶粒，然后進行水熱處理，制備出核殼型n-HA/ZrO2支架材料。進行TEM觀察材料表面結(jié)構(gòu)形貌觀察，通過XRD分析材料構(gòu)成，同時測定材料孔隙大小、抗壓強度和抗折強度。 2.按ISO10993和國家GB/T16886中的系列標準要求，對制備的核殼型n—HA/ZrO2支架材

6、料進行細胞毒性實驗、急性全身毒性實驗、溶血實驗、熱原實驗、兔肌肉植入實驗，以綜合評價其生物相容性。 (1)細胞毒性實驗：將濃度為100g/L的核殼型n—HA/ZrO2支架材料浸提液(實驗組)、100g/L聚乙烯浸提液(陰性對照組)、6.4％苯酚溶液(陽性對照組)各3ml，置于φ35mm培養(yǎng)皿內(nèi)，加入濃度為6×104/mlL929細胞懸液3ml共培養(yǎng)，觀察細胞形態(tài)及生長情況。將濃度為6×104/ml細胞懸液接種于實驗組(支架材料浸

7、提液)、陰性對照組(聚乙烯浸提液)、陽性對照組(6.4％苯酚溶液)中培養(yǎng)，采用MTT比色法測定L929細胞培養(yǎng)24h，48h，72h的相對增殖率(RGR)，進行統(tǒng)計學分析，評價材料的細胞毒性。 (2)急性全身毒性實驗：用100g/L的核殼型n—HA/ZrO2支架材料的浸提液小鼠尾靜脈注射，陰性對照為同批號生理鹽水，陽性對照為6.4％苯酚溶液，劑量均為50mg/kg，觀察注射后1、3、5、7天小鼠一般狀態(tài)、毒性表現(xiàn)、死亡情況及體重

8、變化，進行統(tǒng)計學分析，評價材料的急性全身毒性。 (3)溶血實驗：將100g/L的核殼型n—HA/ZrO2支架材料浸提液(實驗組)、生理鹽水(陰性對照組)和滅菌蒸餾水(陽性對照組)各10ml，分別與0.2ml經(jīng)稀釋的兔血混合，測定兔紅細胞溶解和血紅蛋白游離程度，對支架材料體外血液相容性進行評價。 (4)熱原實驗：按標準三只兔方法，以10ml/kg的劑量，將100g/L的核殼型n—HA/ZrO2支架材料浸提液注入兔耳緣靜脈，

9、給藥后連續(xù)測量兔體溫并與實驗前預檢體溫相比較，評價支架材料的制熱作用。 (5)兔肌肉植入實驗：將核殼型n—HA/ZrO2支架材料植入兔背部肌肉中，分別于術(shù)后15d、30d、60d、90d后取出進行大體觀察與組織病理學檢查，觀察支架材料植入后的軟組織炎癥反應程度與纖維囊形成情況，評價材料植入肌肉后的組織反應。 結(jié)果： 1.采用納米材料與陶瓷增韌技術(shù)，利用水熱法制備出核殼型n—HA/ZrO2支架材料，XRD檢測證實H

10、A已經(jīng)包覆在ZrO2粒子的表面，TEM形貌分析材料成分為納米級別的HA和zrO2，兩種粒子呈現(xiàn)出相互包覆的核殼狀結(jié)構(gòu)，材料力學性能檢測材料孔隙率為60％～80％，孔隙分布均勻、貫通，孔徑大小在100～400μm之間，抗壓強度為8.5MPa，抗折強度為4.6MPa。材料性能達到人體骨組織的要求，符合骨組織工程支架材料的基本理化性能要求。 2.核殼型n—HA/ZrO2支架材料生物相容性評價：以L929為測試細胞，MTT比色法測定支架

11、材料細胞毒性為0～I級；全身毒性實驗支架材料組小鼠一般狀況良好，未見明顯毒性表現(xiàn)，體重均出現(xiàn)增長，無動物死亡；支架材料體外溶血率為1.6％，體外實驗不引起溶血反應；材料不引起熱原反應；兔肌肉植入實驗中組織學觀察顯示，植入支架材料組織相容性良好。 結(jié)論： 1.采用納米材料與陶瓷增韌技術(shù)，優(yōu)化水熱法制備參數(shù)，可成功制備出材料學性能良好，符合組織工程支架材料基本理化性能要求的核殼型n—HA/ZrO2支架材料。 2.按I