新型医用镁基复合材料在SD鼠体内局部反应试验、体外细胞毒性研究

发布时间：2020-05-08 11:37

【摘要】：研究背景生物医用材料在骨外科临床应用的地位不言而喻,传统的钛合金材料以其轻而柔韧等金属性能,是充当骨缺损修复材料临床应用的主角。但其缺点也显而易见,患者通常需要二次手术以取出生物材料;存在的应力遮挡也尚未得到较好的解决。开展与自身组织良好结合、并可被人体吸收的高性价比骨缺损材料的研究具有广阔的前景。目前,可生物降解镁合金是本领域医用金属材料的前沿方向,可以克服钛合金、不锈钢等传统植入材料再次手术的不便。但如何获得兼具良好力学相容性和生物相容性的镁合金是其亟待解决的一大问题。研究目的本课题组前期采用低温球磨和粉末冶金法制备生物活性陶瓷颗粒增强镁基复合材料,通过本医用镁基材料的生物相容性研究,开展生物材料浸提液体外细胞培养,并将其植入SD鼠体内观察体内代谢变化。从而进一步揭示镁基复合材料的降解行为,及其降解产物对生物体组织的影响规律,探索镁基复合材料生物相容性评价方式。该研究将有助于进一步阐明生物镁基材料体内融合降解的机制,而为临床开发应用提供理论依据,使该新型医用镁基复合材料成为未来骨缺损材料的新来源。研究方法1.生物镁基材料的体外细胞培养实验:制备无菌生物镁基材料的浸提液,通过将人肿瘤系成骨细胞MG63细胞体外培养于各组生物材料浸提液中,来探究生物镁基材料对人成骨细胞的影响。实验分组为(1)实验组:即生物镁基材料组(bio-magnesium,BM组);(2)阳性对照组:钛合金材料组(Ti组);(3)阴性对照组:5%二甲基亚砜(Dimethyl Sulphoxide,DMSO组)。细胞培养72小时后观察细胞生长状态、生长密度和繁殖能力;CCK8试剂盒检测细胞生长活性;Annexin V-FITC/PI细胞凋亡检测试剂盒检测MG63细胞早期凋亡水平;收集72h细胞上清检测其镁、钠及p H值,观察生物镁基浸提液对体外细胞培养的影响。2.生物镁基材料植入体内实验:实验分为两组:(1)实验组:即生物镁基材料组(bio-magnesium,BM组);(2)空白对照组:无生物材料植入。研制髓内钉大小的生物镁基材料,并人为制造老鼠骨缺损。将生物镁基来源的髓内钉植入骨缺损模型中,空白对照组没有器材植入,其余处理与BM组相同。BM组植入生物材料后4个月,观察两组老鼠生长状态、体重变化、尿蛋白试纸监测尿蛋白改变、血清生化及电解质水平、肝功能及肾功能水平、老鼠肾脏病理切片并作HE染色。研究结果1.生物镁基材料的体外细胞培养实验:显微镜下观察各组细胞,DMSO组细胞出现抱团,变形,细胞核萎缩,生长状态一般;Ti组细胞形态较好,生长密度约为80-90%;BM组细胞生长类似Ti组,生长密度约为85-95%;采用CCK8细胞活性检测试剂盒实验发现阳性对照组加有DMSO,OD值最低;相对于DMSO组,Ti组(OD=1.54)和BM组(OD=1.63)OD值均较高,P值均小于0.05;相对于Ti组,BM组无统计学差异;通过OD值计算细胞活性率得到DMSO组细胞活性率发现相对于DMSO组(17.3%),Ti组和BM组分别为81.2%(P=0.041)和83.5%(P=0.047),差异有统计学意义;24h、48h、72h分别收集各组细胞培养上清检测镁离子、钠离子及p H值发现,MG63细胞培养24h后DMSO组p H值变化最大((P=0.047),并逐渐随着培养时间的增加而减小。相对于DMSO组,Ti组与BM组p H值改变较小,24h仍为中性,随着培养时间增加而p H值稍增大,差异具有统计学意义。2.生物镁基材料植入体内实验:空白对照组相比,植入BM材料的SD鼠体重增加稍缓,但两者无统计学差异;尿蛋白试纸监测BM组及空白对照组两组老鼠尿蛋白水平,均为阴性;与空白对照组相比,BM组老鼠肝功能、肾功能、电解质均无较大差异;ELISA试剂盒检测两组血清炎性因子IFN-r和TNF-a表达水平,发现相对于空白对照组,BM组植入生物镁基材料后IFN-r和TNF-a改变均较小,P0.05,差异无统计学意义。结论本课题组新型生物镁基复合材料在体外及体内实验对活体无危害,能维持良好的体内生态平衡,有可能成为新型的骨缺损材料来源。
【图文】：

浸提液,细胞,细胞毒性试验,镁基复合材料

型医用镁基复合材料的体外细胞毒性研究CK8 检测细胞毒性试验及细胞增殖活性浸提液中体外培养 MG63 细胞，我们发现阴性对照组加OD 值最低；相对于 DMSO 组，Ti 组（OD=1.54）和 B63）OD 值均较高，P 值均小于 0.05；相对于 Ti 组， B异。这有可能与 DMSO 毒害细胞有关。Ti 合金的目前的骨科生物材料，而 BM 组细胞活性率与 Ti 组差别不大人体细胞无害；同时，我们镜下观察细胞生长状态，发足最高，达到 85-95%，远远高于 DMSO 组，并稍高于

细胞活性,浸提液,细胞,统计学意义

G63 细胞置于各组生物浸提液中培养 72h，用 CCK8 试剂盒检测其）并得到其细胞活性率。根据细胞活性计算方法，得到各组 M如图所示，DMSO 组细胞活性率最低，仅有 17.3%；相对于 DM BM 组细胞活性率值均较高，分别为 81.2%和 83.5%，P 值分别为 0两者分别相较于 DMSO 组差异有统计学意义。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318.08;R68

【参考文献】