矿化胶原改性PMMA骨水泥研究

发布时间：2017-09-19 06:10

  本文关键词：矿化胶原改性PMMA骨水泥研究

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【摘要】：聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)骨水泥是目前骨科临床手术中普遍应用的一种骨粘合及填充材料,在经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)的应用中,PMMA骨水泥已经有近30年的临床使用历史,其安全性和即刻有效性已经获得大量理论证明和临床实践证实。然而,据报道PMMA骨水泥尚存在弹性模量过高和生物相容性不佳两大不足,弹性模量过高会导致相邻椎体骨折,磨损椎体终板,生物相容性不佳会引起骨水泥在椎体中松动、游离甚至脱出的不良后果。本研究将矿化胶原颗粒材料整合到目前临床常用的椎体成形PMMA骨水泥中,对骨水泥进行了改性,并对改性结果进行了可操作性能、机械性能和体内外生物学性能的评价。(1)探索研究了矿化胶原颗粒加入PMMA骨水泥的量,以及在骨水泥使用过程中各组分之间的混合方式,并对新型改性骨水泥的可操作性进行测试,包括可注射性、凝固最高温度与凝固时间等;(2)对矿化胶原改性PMMA骨水泥进行了机械性能测试,筛选出矿化胶原颗粒的最优添加比例;(3)通过体外细胞实验测试改性PMMA骨水泥的生物相容性与骨诱导性,同时,通过动物实验测试改性骨水泥的生物安全性和长期有效性;(4)通过基因芯片探索了矿化胶原诱导干细胞向成骨细胞分化的机理。最终,证明使用矿化胶原颗粒对椎体成形PMMA骨水泥进行改性对骨水泥的可操作性影响甚微,符合医生在临床行椎体成形术中的操作习惯;机械性能方面,在保持骨水泥固化体强度的同时显著下调其弹性模量,降低了椎体成形术中填充材料的硬度,减少了相邻椎体二次骨折的发生率;细胞实验表明矿化胶原的添加能够显著改善PMMA骨水泥的细胞相容性,经矿化胶原改性后的PMMA骨水泥在诱导人源骨髓间充质干细胞向成骨分化方面有显著提高;动物实验方面,矿化胶原改性PMMA骨水泥在植入动物体内一段时间以后,其表面的矿化胶原颗粒被逐渐降解吸收,同时引导新生骨组织长入矿化胶原降解后形成的孔隙结构中,形成稳定的植入物-自体骨界面。
【关键词】：PMMA骨水泥 矿化胶原 机械性能 成骨分化 骨整合能
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ325.7;R687;R318.08
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-31
• 1.1 研究意义10-11
• 1.2 骨组织工程11-18
• 1.2.1 骨组织工程发展现状11-12
• 1.2.2 生物材料与干细胞12-15
• 1.2.3 骨缺损与骨植入材料15-18
• 1.3 矿化胶原材料18-23
• 1.3.1 骨的成分和结构18-19
• 1.3.2 矿化胶原的成分和结构19-21
• 1.3.3 矿化胶原的动物实验评价21-22
• 1.3.4 矿化胶原的临床效果22-23
• 1.4 骨水泥与PMMA骨水泥的改性23-29
• 1.4.1 骨水泥简介23-28
• 1.4.2 PMMA骨水泥的改性28-29
• 1.5 选题依据29-30
• 1.6 研究目的、内容及思路30-31
• 第2章 实验装置和实验方法31-45
• 2.1 实验装置31-33
• 2.1.1 实验材料31-32
• 2.1.2 实验仪器32-33
• 2.2 矿化胶原材料制备与分析33-36
• 2.2.1 矿化胶原颗粒的制备及表征测试33-34
• 2.2.2 矿化胶原的机械性能测试34
• 2.2.3 矿化胶原成骨分化基因表达谱及相关生物学性能测试34-36
• 2.3 矿化胶原改性PMMA骨水泥材料制备与分析36-44
• 2.3.1 椎体成形PMMA骨水泥商品36-37
• 2.3.2 改性PMMA骨水泥的凝固时间和最高温度测试37-38
• 2.3.3 改性PMMA骨水泥可操作性能测试38-39
• 2.3.4 改性PMMA骨水泥的机械性能测试39-41
• 2.3.5 改性PMMA骨水泥的其他基本物化特性测试41-42
• 2.3.6 改性PMMA骨水泥的生物学性能测试42-44
• 2.4 数据处理44-45
• 第3章 矿化胶原材料的性能分析45-51
• 3.1 矿化胶原理化性能分析45-48
• 3.1.1 矿化胶原材料的X射线衍射谱45
• 3.1.2 矿化胶原颗粒材料的表面形貌45-46
• 3.1.3 矿化胶原材料的表面化学性质46-47
• 3.1.4 矿化胶原的机械性能分析47-48
• 3.2 矿化胶原的生物学性能和干细胞的基因表达谱分析48-50
• 3.2.1 细胞的粘附与增殖48-49
• 3.2.2 细胞的基因表达谱分析49-50
• 3.3 本章小结50-51
• 第4章 矿化胶原改性PMMA骨水泥的物化性能分析51-66
• 4.1 矿化胶原改性PMMA骨水泥的机械性能分析51-58
• 4.1.1 Osteopal V骨水泥的改性和最优组筛选51-54
• 4.1.2 Mendec Spine骨水泥的改性和最优组筛选54-56
• 4.1.3 SpinePlex骨水泥的改性和最优组筛选56-58
• 4.2 矿化胶原改性PMMA骨水泥的凝固时间和最高温度分析58-60
• 4.3 矿化胶原改性PMMA骨水泥的操作特性分析60-61
• 4.4 矿化胶原改性PMMA骨水泥的其他基本物化特性分析61-64
• 4.4.1 改性PMMA骨水泥的表面形貌61-63
• 4.4.2 改性PMMA骨水泥的X射线衍射谱63-64
• 4.4.3 改性PMMA骨水泥的亲疏水性64
• 4.5 本章小结64-66
• 第5章 矿化胶原改性PMMA骨水泥的生物学性能分析66-72
• 5.1 矿化胶原改性PMMA骨水泥的生物学性能66-69
• 5.1.1 改性PMMA骨水泥的对细胞的粘附及增殖影响66-67
• 5.1.2 改性PMMA骨水泥的骨诱导性67-69
• 5.2 矿化胶原改性PMMA骨水泥的动物体内植入实验评价69-70
• 5.3 本章小结70-72
• 第6章 结论72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-79
• 个人简历79-80
• 在学期间研究成果80

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