新型復合人工骨生物替代材料的實驗研究.pdf

1、從臨床應用的角度出發(fā)，本課題旨在研究一種利用標準骨庫同種異體骨處理技術，結合復合型人工骨替代材料理論和組織工程復合材料合成技術，開發(fā)出一種新型復合人工骨生物替代材料。該種材料既保留了同種異體骨原有的天然骨誘導活性分子、無機和有機成分，而且材料內(nèi)部三維微觀結構可控、宏觀形狀可塑，從而改善皮質(zhì)骨移植中吸收慢、影響新骨形成等問題，并可進一步降低移植物的免疫源性和移植物攜帶病毒的風險。通過對新型復合骨替代材料體外理化性質(zhì)、細胞生物相容性的檢測，

2、以及腔隙動物實驗模型的建立，并利用該種材料修復骨缺損動物實驗模型的檢測，得到該種材料的實驗數(shù)據(jù)。針對臨床中實際問題，為進一步研究臨床所需要的階段性植骨材料提供一個研究基礎。 [目的] 1.將結構致密的皮質(zhì)骨經(jīng)過處理后，與聚乳酸混合，在超臨界二氧化碳技術作用下，結合顆粒濾除方法制成結構疏松、具有微觀3D結構和可塑宏觀形狀的骨替代材料。 2.探討該種人工骨替代生物材料在材料學和生物學方面作為移植材料的可行性并檢測該種

3、材料修復骨缺損的能力，同時提供一種可靠的腔隙性骨缺損的動物實驗模型。 3.為臨床所需要的植骨材料提供一個新方法。 [方法] 1.利用骨庫技術處理后的新鮮健康成人尸體皮質(zhì)骨在液氮冷凍狀態(tài)下粉碎，與聚乳酸按不同比例混合，加入制孔劑后，通過超臨界二氧化碳合成技術，合成復合型骨生物替代材料。 2.從材料的大體觀察、生物力學指標、孔隙率、孔徑、降解不同時間PH值變化、降解性能等觀察指標，對按不同比例混合的骨粉和聚乳

4、酸合成的骨替代材料進行檢測，以篩選出最合適合成條件，同時提供材料完整的理、化學數(shù)據(jù)。 3.將篩選出最優(yōu)化的理化指標合成的復合骨生物替代材料與細胞直接復合培養(yǎng)，并且用細胞DMEM為浸提介質(zhì)制備材料的浸提液，以浸提液培養(yǎng)成骨細胞細胞系，通過倒置相差顯微鏡、四唑鹽(MTT)、掃描電鏡等方法，觀察材料對細胞生長、增值和代謝的影響；選擇浸提液皮下注射過敏實驗和材料肌袋內(nèi)埋入實驗來評價材料動物使用的安全性。 4.建立兔股骨遠端腔隙性

5、骨缺損模型并驗證缺損模型的有效性和可靠性；利用復合骨生物替代材料修復該種模型的骨缺損，在不同時間點取材，通過大體觀察、X線檢查、組織學觀察和掃描電鏡觀察來評定材料修復骨缺損過程。 [結果] 1.制備的同種異體骨粉顆粒均勻，顆粒直徑80um左右，在材料合成過程中有效避免高溫和有機溶劑的存在，保存皮質(zhì)骨內(nèi)天然骨誘導蛋白、有機和無機成分； 2.復合材料色澤乳白，形狀與鑄模相同，表面可見均勻的孔隙結構，孔徑適中，有較好的

6、硬度，抗壓強度和孔隙率最高可以分別達到72.2MPa和85.3％，不同的截面電鏡照片孔徑測量在50～200um之間，且孔隙連通性好，含有40％骨粉的材料降解3周PH值可以穩(wěn)定在6.8左右； 3.復合材料及其浸提液和細胞復合培養(yǎng)后，細胞形態(tài)正常，生長良好，各項指標均表示該種材料對細胞增殖、功能無影響；動物安全性實驗表明該材料對于動物致敏率為0，屬于Ⅰ級致敏，且組織相容性好，植入肌肉組織內(nèi)無明顯的炎性反應； 4.本研究中建立

7、的腔隙性骨缺損模型保留了較多的植骨床，增加植骨塊的穩(wěn)定和與宿主骨接觸面積，與臨床上常見的骨缺損類型相似，具有可靠性和有效性；復合骨生物替代材料具有良好的骨傳導能力； [結論] 1.新型的復合材料不僅保留了同種異體骨原有的骨誘導活性成分，而且材料內(nèi)部三維微觀結構可控、宏觀形狀可塑，符合骨傳導和新骨形成過程中“爬行替代”原理。 2.該種骨生物替代材料有較為理想的材料學和生物學特征，可以作為修復骨缺損的人工材料；