生物玻璃和殼聚糖改性的多孔活性骨水泥實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在我國(guó)骨質(zhì)疏松癥患者有8000萬(wàn),每年新發(fā)的椎體壓縮骨折患者有181萬(wàn)。對(duì)椎體壓縮骨折的臨床治療最常用的方法是椎體成型術(shù),目前臨床廣泛應(yīng)用的椎體成形材料是聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥。該材料有固化速度快,力學(xué)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),但也存在著明顯的不足:無(wú)成骨活性,不可吸收,彈性模量高。研發(fā)出一種具有成骨活性,部分可吸收,合適彈性模量的椎體成型材料是骨科及材料學(xué)研究中熱點(diǎn)之一。生物玻璃是一種新型的生物活性材料,具有良好的生物相容性和生物活性,能誘導(dǎo)新骨

2、的生成。殼聚糖是一種天然的高分子材料,對(duì)成骨細(xì)胞有很好的粘附作用并促進(jìn)其分化,具有良好的可降解性、生物相容性。通過(guò)材料復(fù)合的方法將生物玻璃和殼聚糖與聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合性,使聚甲基丙烯酸甲酯實(shí)現(xiàn)部分降解和內(nèi)部多孔,有望獲得一種多孔、低彈性模量和促進(jìn)骨長(zhǎng)入的多孔活性骨水泥(PorousBioactiveboneCement,PBC)。
　　研究目的:通過(guò)研究不同配比的多孔活性骨水泥體內(nèi)降解、新骨形成和體內(nèi)生物力學(xué)特性,優(yōu)選成骨活性和

3、生物力學(xué)性能較好的多孔活性骨水泥。
　　研究方法:將聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)粉末、玻璃粉末和殼聚糖顆粒按照不同組分質(zhì)量百分比(wt％)比例配制成3種PBC:PBCⅠ(50:40:10)、PBCⅡ(40:50:10)和PBCⅢ(30:60:10)。48只新西蘭大白兔,體重4.0±0.5Kg,雌雄不限;于雙側(cè)股骨髁部制備深度為10mm、直徑為4mm缺損模型。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型隨機(jī)分為4組,每

4、組12個(gè),分別于雙側(cè)缺損處植入單純PMMA骨水泥、PBCⅠ骨水泥、PBCⅡ骨水泥和PBCⅢ骨水泥。術(shù)后1周行膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X線片檢查。術(shù)后3、6個(gè)月每組分別處死6只動(dòng)物,原位取出各組骨水泥行生物力學(xué)檢測(cè)、顯微CT檢測(cè)和Van-Gieson染色組織學(xué)觀察;未植入的對(duì)應(yīng)各組骨水泥行生物力學(xué)測(cè)試,作為對(duì)照。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用軟件SPSS13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
　　研究結(jié)果:
　　1.術(shù)后3個(gè)月,顯微CT顯示PMMA組在PMMA和骨組織之間有

5、明顯的空隙,PBCⅠ、PBCⅡ、PBCⅢ組可見(jiàn)骨組織和骨水泥之間形成緊密連接;組織學(xué)結(jié)果顯示PMMA組可見(jiàn)纖維結(jié)締組織環(huán)繞在PMMA和骨組織之間;PBCⅠ、PBCⅡ、PBCⅢ組可見(jiàn)殼聚糖顆粒有不同程度降解,PBCⅢ組降解最為明顯。術(shù)后6個(gè)月,顯微CT結(jié)果與術(shù)后3個(gè)月相似,PBCⅡ、PBCⅢ組骨水泥內(nèi)可見(jiàn)大量的骨組織長(zhǎng)入;組織學(xué)結(jié)果顯示PMMA組與術(shù)后3個(gè)月變化不大;PBCⅠ、PBCⅡ、PBCⅢ組可見(jiàn)骨組織沿殼聚糖降解后形成的空隙向骨水泥

6、內(nèi)部生長(zhǎng),PBCⅡ、PBCⅢ組骨生長(zhǎng)較PBCⅠ組更好。
　　2.未植入及術(shù)后3、6個(gè)月,PBCⅡ、PBCⅢ組的壓縮強(qiáng)度和彈性模量均較PMMA組明顯下降(P<0.05);PBCⅠ組的壓縮強(qiáng)度也較PMMA組明顯下降(P<0.05),但其彈性模量在未植入時(shí)與PMMA組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);PBCⅡ組的壓縮強(qiáng)度和彈性模量與PBCⅢ組比較差異亦無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與未植入組相比,PBCⅠ、PBCⅡ、PBCⅢ組在術(shù)后

7、3、6個(gè)月的壓縮強(qiáng)度和彈性模量均顯著下降(P<0.05),PMMA組無(wú)顯著變化(P>0.05)。與術(shù)后3個(gè)月相比,PBCⅡ、PBCⅢ組術(shù)后6個(gè)月的壓縮強(qiáng)度均有顯著上升(P<0.05)。
　　結(jié)論:以PMMA粉末、生物玻璃粉末和殼聚糖顆粒按照質(zhì)量百分比(W/W,%)40︰50︰10比例制備的PBCⅡ及30︰60︰10比例制備的PBCⅢ骨水泥比目前臨床使用的PMMA骨水泥有更好的成骨活性和生物力學(xué)性能,使用PBCⅡ和PBCⅢ骨水泥行椎