可注射性透明质酸钠硫酸钙复合材料的成骨促进作用

发布时间：2017-12-14 20:14

  本文关键词：可注射性透明质酸钠硫酸钙复合材料的成骨促进作用

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【摘要】：背景介绍:骨缺损广泛见于各种骨科创伤、炎症、肿瘤、坏死等等疾病,由于自体骨和异体骨供体有限和取骨区以及植入后并发症的存在,临床需要性能优异的骨替代材料。目前处于研究中的骨替代材料多种多样,以无机材料和有机材料经各种理化过程结合或修饰为主要手段,制作过程既有传统的烧结和发泡等方法,也有3D打印等新技术,以产生具有多孔结构的骨架来模拟人体的骨组织,体外细胞实验和动物骨缺损模型的体内成骨实验也取得了良好的成骨效果。但是由于种种原因,目前已经商品化的骨替代材料仍然以磷酸钙类和硫酸钙类为主,这类材料基本上用于不需要机械支撑的骨缺损部位的填充性植骨;而具有支撑作用的材料如PEEK材料、碳纤维或金属材料制作的椎间融合器,人工关节表面羟基磷灰石涂层等更具有永久性植入物的性质,一般并不能像传统植骨材料能被逐渐吸收并被自体骨替代。目前外科领域微创技术的进步改变了许多疾病的治疗方式,也拓宽了可注射材料的应用范围,因此可注射性骨替代材料有广阔的应用前景。本研究的目的是合成一种易于制作的可注射成骨材料,用于骨缺损性疾病的治疗,从而更方便应用于微创途径的操作。材料和方法:采用目前应用比较成熟的两种材料:硫酸钙和透明质酸钠溶液,将硫酸钙(Calcium sulphate,CaSO4)和透明质酸钠溶液(Hyaluronic acid,MW 900kDa 0.1%v/w)按照2g:1ml的比例混合,得到膏状的混合材料(CA+HA组),同比例将硫酸钙和透明质酸钠的交联产品(Crosslinked hyaluronic acid,0.1%v/w)混合得到另外一种实验材料(CA+HAC组)。将硫酸钙和磷酸缓冲盐溶液(PBS)按照2g:1ml的比例混合得到的材料称为CA组。使用细胞培养基制作上述三种膏状物的浸提液。将该浸提液再次加入培养基进行不同比例的稀释,分别制作成25%,50%,75%和100%浸提液(最后一种即标准浸提液)。细胞采用小鼠前成骨细胞MC3T3-E1。使用100%浸提液进行细胞相容性试验,使用各种浓度的浸提液进行增殖试验,然后选取最增殖最优浓度的浸提液进行细胞分化试验。用新西兰大白兔进行股骨髁骨缺损的体内成骨试验。分别在手术的第6周和第12周处死动物,取材进行X线、显微CT检测和组织切片染色,观察体内成骨情况。结果:和单纯硫酸钙相比,两种复合材料都具有良好的可注射性,在PBS溶液中都具有不易溃散的特点。复合材料生物相容性试验中,用标准培养液和CA组、CA+HA组、CA+HAC组浸提液培养细胞进行CCK-8检测,和标准培养液相比,只有CA组OD值较低(P0.05),其余两个复合材料组均无显著差异(p0.05)。在增殖实验中,使用25%和50%浓度浸提液时,三种材料的OD值都高于标准培养液组(p0.05)。使用50%和75%浓度时,只有CA+HA组高于其他组(P0.05)。使用50%的浸提液进行细胞成骨分化试验。在第21天ALP、COL-1和OCN的浓度两种混合材料组都显著高于CA组和标准培养液组(p0.05)。新西兰大白兔体内成骨实验6周时显微CT(Micro-CT)测得的CA组,CA+HA组和CA+HAC组的平均骨体积和组织体积BV/TV之比为0.47%,2.85%,4.65%;12周时各组结果依次为15.33%,19.70%,22.46%。CA+HA组比CA高且具有统计学意义(P0.05);CA+HAC组比CA组高并具有统计学意义(P0.05)。后两组之间无显著差异(P0.05)。6周和12周时组织切片均显示两种混合材料组成骨优于CA组。结论:透明质酸钠(及其交联产品)溶液和硫酸钙按照一定比例混合后的复合材料具有良好的液体内稳定性和注射性,体外实验证实该材料具有良好的生物相容性,具有促进MC3T3-E1细胞增殖和分化的能力,在新西兰大白兔体内具有良好的成骨能力,在临床上可望应用于骨缺损的微创治疗。
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R318.08

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