纖維增強型微管結(jié)構(gòu)仿生人工骨的制備及特性研究.pdf

1、骨缺損修復是當前骨科領域研究的難題之一，傳統(tǒng)的自體或異體骨移植的治療方法都存在自身難以克服的缺點，因此，人們一直在進行人工骨移植替代材料的研究。磷酸鈣骨水泥(CPC)是一種非陶瓷型羥基磷灰石(HA)類材料，生物學特性與骨的化學組成相似，其良好的生物相容性和骨傳導性引起人們的廣泛重視，同時具有可吸收性，良好的蛋白親和性，可復合骨形成蛋白而具有骨誘導性，制備簡便、固化迅速、易塑形、在結(jié)晶過程中不產(chǎn)熱等許多明顯的優(yōu)勢使其廣泛用于骨缺損修復、骨

2、強化和骨替代。但常規(guī)制作的CPC 脆性高，微孔率僅約為40％，缺少促骨內(nèi)生的大孔，降解速度慢，吸收率很低，增加孔隙尤其是增加相互連通的大孔成為促CPC 吸收重建的一個重要研究方向。而追求高孔隙、連通的大孔道結(jié)構(gòu)又會極大地降低材料的強度，形成人工骨的機械性能與多孔結(jié)構(gòu)的矛盾要求。 本研究利用各種生物材料降解速度不同的特征，提出在纖維材料表面涂敷降解速度更快的涂層材料以加快人工骨多孔結(jié)構(gòu)和相互連通的大孔的形成，并使人工骨在短期內(nèi)因纖

3、維增強體的存在而擁有高強度。研究中利用計算機輔助設計仿生模擬骨內(nèi)自然存在的相互連通的微管結(jié)構(gòu)并應用快速成形制造技術和立體編織技術，制造了一種以自固化磷酸鈣骨水泥、殼聚糖纖維、Ⅰ型膠原蛋白和重組人骨形成蛋白2 (rhBMP-2)復合而成的纖維增強型微管結(jié)構(gòu)仿生人工骨。本文對這一新型人工骨進行了系列研究，包括人工骨孔隙率測定、生物力學實驗、復合細胞培養(yǎng)、犬股骨下段腔隙性松質(zhì)骨缺損的修復及定量化分析等。實驗結(jié)果顯示，正交和同心兩種微管結(jié)構(gòu)模式

4、的仿生人工骨孔隙率約為64％，壓縮強度遠高于CPC(約6MPa)可達30MPa，證明仿生人工骨的內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)對人工骨有明顯的增強作用；仿生結(jié)構(gòu)人工骨在促進犬骨髓基質(zhì)細胞(BMSCs)增殖和成骨活性表達上均顯著優(yōu)于無結(jié)構(gòu)的復合人工骨(對照組)；植入體內(nèi)后，仿生結(jié)構(gòu)人工骨在短期內(nèi)保持其形態(tài)結(jié)構(gòu)而具有較強的力學性能，在較長期的骨缺損修復過程中因纖維成分逐漸降解消失而形成多孔結(jié)構(gòu)，仿生結(jié)構(gòu)人工骨的活化與成骨特性和纖維結(jié)構(gòu)密切相關，植入12 周后