不同置换率珊瑚羟基磷灰石体外降解研究

发布时间：2017-08-14 19:40

  本文关键词：不同置换率珊瑚羟基磷灰石体外降解研究

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【摘要】：研究背景临床中很多患者因为肿瘤、牙周病、根尖周炎症等原因,可能造成牙槽骨无法自行修复的大范围缺损。自体骨移植是骨缺损修复公认的金标准[1,2],但自体骨来源有限,可能需要开辟第二术区,给患者带来额外的疼痛、损伤以及感染的机会,因此临床应用有限。人工骨替代材料的使用成为骨缺损修复的选择之一,临床常用小牛无机骨(Bovine-Derived Hydroxyapatite,BDHA)作为修复骨缺损的常用材料,广泛应用于各类因牙周病、外伤和炎症引起的骨缺损,此骨替代材料具有良好的生物相容性与骨引导性。有研究表明,在体内降解缓慢,在机体吸收骨替代材料的时候能良好的承担支持作用,且不影响正常骨组织的愈合,甚至在一定程度上可以促进新骨的形成[3,4]。但因其造价昂贵且制作工艺复杂,取材数量有限等原因,临床应用仍然受到一定限制。因此很多学者也在积极寻找其他取材简便,制作工艺简单的骨替代材料。珊瑚骨羟基磷灰石(coralline hydroxyapatite,CHA)又名羟基磷灰石珊瑚人工骨(hydroxyapatite/coralline, HA/coral)是将珊瑚中的碳酸钙通过热液置换的方法置换成羟基磷灰石的人工可降解生物材料,既保留了珊瑚的多孔结构,同时具有羟基磷灰石的骨引导性、生物相容性、机械强度等,在临床已得到广泛应用。但长期的临床应用观察也发现,目前颌面部骨缺损所使用的CHA均为低置换率CHA(置换率在10%-15%),低置换率CHA在体内降解较快,在新骨尚未形成之前已经有大部分的骨替代材料吸收,对于长期维持植骨区形态能力尚不足。所支持时间不足以维持到新骨形成。若其吸收降解速度能进一步与新骨形成与改建速度协调,则可更好完善人工骨材料与自体骨组织的替代与改建过程[5]。珊瑚羟基磷灰石的制取是通过珊瑚骨经过热液交换反应形成。热液交换反应首先从材料表面开始。转换时间的长短,转换温度高低,转换的深度的不同,均可影响在珊瑚骨表面转化生成羟基磷灰石的厚度,形成不同碳酸钙与羟基磷灰石比例的骨替代材料。由于在骨缺损处,珊瑚羟基磷灰石人工骨中的碳酸钙降解较快,而羟基磷灰石降解速率较为缓慢,因此可通过调整羟基磷灰石置换比例可形成不同羟基磷灰石与碳酸钙比例的骨替代材料,形成不同降解速度的人工骨粉。且提高置换率后,珊瑚骨羟基磷灰石骨替代材料的主要成分为羟基磷灰石,这与目前临床上异体骨移植常用的牛骨羟基磷灰石[6]的主要成分相同,有望满足临床长效维持骨形态的要求。为人工骨替代材料修复骨缺损提供了新的选择。目前,高置换率珊瑚骨羟基磷灰石应用于颌面部骨缺损的修复的研究尚无报道,高置换率珊瑚骨羟基磷灰石能否作为骨替代材料应用于颌骨缺损应需深入研究。本研究采用单纯的体外降解不同置换率珊瑚骨羟基磷灰石,旨在排除复杂的体内环境产生的各种复杂条件对骨替代材料的降解能力的干扰,单纯比较不同置换率珊瑚骨羟基磷灰石在相对稳定的缓冲液中降解能力,以及降解产物的生成及材料降解后的形态改变,为不同置换率珊瑚羟基磷灰石动物实验及临床应用提供依据。目的1.研究不同置换率珊瑚羟基磷灰石体外降解速率；2.研究不同置换率珊瑚羟基磷灰石体外降解后形成的离子成分;3.检测对不同置换率羟基磷灰石体外降解后的形貌特征。方法1.将不同置换率珊瑚羟基磷灰石分组,置换率为10%-15%的CHA设置为1组,置换率95%的CHA设置为2组,对照组牛骨羟基磷灰石设置为3组,每组按降解时间Ow,2w,4w,8w,16w分为5个队列。每个队列有三个平行小组。将各组材料0.3g(±0.0010)分别放入100ml血清瓶中,加入50m1 0.1M pH7.4 Tris-HCl缓冲液中,放入恒温震荡器37±1℃下,2Hz频率震荡降解。在0w,2w,4w,8w,16w时,将每组对应小组材料取出,恒温干燥箱干燥,于电子天平上称重。分别记录下Ow,2w,4w,8w,16w样品的失重率。2.降解产物的测量2.1用钼酸铵分光光度法测量材料降解后缓冲液中降解的总磷的含量2.2用火焰原子吸收光谱法测量材料降解后缓冲液中降解的金属钙离子的含量3.利用扫描电镜检测不同材料在降解的不同时期表面形貌的改变,比较其表面形貌,颗粒直径的改变以及微观晶体的形态改变。结果低置换率珊瑚骨羟基磷灰石经过16周的体外降解,失重率为52.68%,高置换率珊瑚骨羟基磷灰石经过16周体外降解,增重率为1.51%,作为对照组牛骨羟基磷灰石经过16周体外降解后的的失重率为1.41%。各样本间进行方差齐性检验,检验结果方差齐。低置换率CHA16w样品质量0.142167±0.0167739低于2w样品质量0.280733±0.0008083。低置换率CHA中第2周与第16周材料样品质量进行独立样本t检验,结果为：t=-14.333,p=0.0050.05,说明第16周的LCHA与第2周的LCHA之间存在显著差异,16周样品质量低于2周样品质量存在统计学意义。高置换率CHA中2w样品质量0.308100±0.0012124大于16w样品质量0.304733±0.0022855。第2周样品质量与第16周材料样品质量进行独立样本t检验,结果为：t=-2.275,p=0.0850.05,说明第16周的HCHA与第2周的HCHA样品质量之间不存在显著差异,16周样品质量与2周样品质量差异无统计学意义。BDHA中2w样品质量0.298067±0.0004041大于16w样品质量0.296167±0.0017926。牛骨羟基磷灰石中第2周与第16周材料样品质量进行独立样本t检验,结果为：t=-2.190,p=0.0940.05,说明第16周的BDHA与第2周的BDHA质量之间不存在显著差异,16周样品质量与2周样品质量差异无统计学意义。各实验组间统计数据表明：Levene's test检查方差齐性,在16周时低置换率CHA与牛骨羟基磷灰石统计数据符合正态分布,独立样本t检验结果为：t=15.874,P=0.0040.05,差异有统计学意义。高置换率CHA与牛骨羟基磷灰石统计数据符合正态分布,独立样本t检验结果为：t=-5.338,P=0.0060.05,差异有统计学意义。低置换率与高置换率统计数据符合正态分布,独立样本t检验结果为：t=16.685,P=0.0030.05,差异有统计学意义。以上统计结果可以看出,低置换率CHA的降解速率明显高于牛骨羟基磷灰石和高置换率CHA,且高置换率CHA的降解速率与小牛无机骨也不尽相同,高置换率CHA降解速率要低于小牛无机骨。缓冲液中元素含量测量结果用钼酸铵分光光度法测量低置换率珊瑚羟基磷灰石降解后缓冲液中总磷的含量0.458mg/L；高置换率珊瑚羟基磷灰石降解后缓冲液中总磷的含量2.895mg/L;牛骨羟基磷灰石降解后缓冲液中总磷的含量为3.143mg/L。用火焰原子吸收光谱法测量低置换率珊瑚骨羟基磷灰石降解后缓冲液中降解的金属钙离子的含量340.6mg/L,高置换率珊瑚骨羟基磷灰石降解后缓冲液中降解的金属钙离子的含量4.148mg/L,牛骨羟基磷灰石降解后缓冲液中降解的金属钙离子的含量6.108mg/L。8周时,各组间钙离子含量统计结果符合正态分布,Levene's test检查方差齐性。低置换率珊瑚骨羟基磷灰石与牛骨羟基磷灰石钙离子浓度统计结果进行独立样本t检验t=79.558,P=0.0000.05,8周时低置换率CHA与小牛无机骨钙离子含量有统计学差异。高置换率珊瑚骨羟基磷灰石与小牛无机骨钙离子浓度统计结果进行独立t样本检验t=-5.171,P=0.0070.05,高置换率CHA与牛骨羟基磷灰石钙离子浓度有统计学差异。低置换率珊瑚骨羟基磷灰石与高置换率珊瑚骨羟基磷灰石钙离子浓度统计结果进行独立样本t检验t=79.748,P=0.0000.05,低置换率CHA与高置换率CHA钙离子浓度有统计学差异。8周时,各组间磷含量统计结果符合正态分布,Levene's test检查方差齐性。低置换率珊瑚骨羟基磷灰石与牛骨羟基磷灰石磷含量统计结果进行独立样本t检验t-=-4.360,P=0.0120.05,8周时低置换率CHA与牛骨羟基磷灰石磷含量有统计学差异。高置换率珊瑚骨羟基磷灰石与小牛无机骨磷含量统计结果进行独立t样本检验t=-2.510,P=1.2480.05,高置换率CHA与牛骨羟基磷灰石磷含量无统计学差异。低置换率珊瑚骨羟基磷灰石与高置换率珊瑚骨羟基磷灰石磷含量统计结果进行独立样本t检验t=-5.518,P=0.0280.05,低置换率CHA与高置换率CHA磷含量有统计学差异。通过统计学可得,8周时低置换率CHA、高置换率CHA与牛骨羟基磷灰石的降解产生的钙离子含量互相之间均有统计学差异,低置换率CHA产生钙离子最多,高置换率CHA产生钙离子最少。在三组样品缓冲液中低置换率CHA产生磷含量最低,而高置换率CHA与牛骨羟基磷灰石产生磷含量无统计学差异。利用扫描电镜检测不同材料在降解的不同时期表面形貌的改变,低置换率CHA,高置换率,与牛骨羟基磷灰石在降解前表面结构类似,均为不规则颗粒,低置换率CHA在2w时颗粒直径大小约4.37mm,高置换率CHA颗粒在2w颗粒直径大小约3.71mm,牛骨羟基磷灰石颗粒直径大小约2.34mm。经过16周的体外降解,低置换率CHA颗粒直径大小约2.04mm,高置换率CHA颗粒直径大小约4.18mm,牛骨羟基磷灰石颗粒直径大小约2.36mm。样品间进行方差齐性检验,样本方差齐。低置换率CHA中第2周颗粒直径4.372667±2.0854580大于第16周材料样品颗粒直径2.035333±1.0346212。二者进行独立样本t检验,结果为：t=3.889,p=0.010.05,说明第16周的颗粒直径与第2周的颗粒直径之间颗粒直径存在显著差异,16周样品颗粒直径小于2周样品质量有统计学意义。高置换率CHA中第2周颗粒直径3.709333±1.6191950小于第16周材料样品颗粒直径4.175333±1.7314522。二者进行独立样本t检验,结果为：t=-0.761,p=0.4530.05,说明第16周的颗粒直径与第2周的颗粒直径颗粒直径之间不存在显著差异,16周样品质量与2周样品颗粒直径差异无统计学意义。牛骨羟基磷灰石中第2周2.340667±1.5343657小于第16周材料样品颗粒直径2.358667±1.2412889。二者进行独立样本t检验,结果为：t=-0.035,p=0.9720.05,说明第16周的颗粒直径与第2周的颗粒直径之间不存在显著差异,16周样品颗粒直径与2周样品颗粒直径差异无统计学意义。结论1.不同置换率珊瑚骨羟基磷灰石经过体外降解产生了不同的失重率。且失重率差异明显。2.不同置换率珊瑚骨羟基磷灰石在降解过程中产生元素含量有较大差异。3.不同置换率珊瑚骨羟基磷灰石降解后材料颗粒直径变化不相同。
【关键词】：羟基磷灰石 珊瑚 降解
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R783.1
【目录】：

• 摘要4-9
• Abstract9-17
• 前言17-23
• 第一章 不同置换率珊瑚骨羟基磷灰石体外降解实验23-30
• 1.1 材料与方法23-24
• 1.2 结果24-27
• 1.3 讨论27-29
• 小结29-30
• 第二章 体外降解实验降解产物测量30-39
• 2.1 总磷的测量钼酸铵分光光度法30-32
• 2.2 金属钙离子的测定火焰原子吸收光谱法32-33
• 2.3 结果33-37
• 2.4 讨论37-38
• 小结38-39
• 第三章 不同置换率珊瑚骨羟基磷灰石降解后的理化性质检测39-49
• 3.1 材料和方法39-40
• 3.2 结果40-45
• 3.3 讨论45-48
• 小结48-49
• 全文总结49-52
• 参考文献52-58
• 成果58-59
• 致谢59

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本文编号：674405