纳米双相陶瓷人工骨的制备和实验研究

论文摘要

目的为获得有良好降解性能及成骨性能的人工骨，采用化学沉淀法制备纳米羟基磷灰石／磷酸三钙双相陶瓷人工骨并对人工骨的结构、成骨性能以及降解性能进行研究，将人工骨植入骨缺损，进行人工骨促进骨折愈合方面的临床研究，同时进行恒古速效骨伤愈的辅助促进骨折愈合的研究。研究。研究内容包括：(1)探索纳米双相陶瓷人工骨的制备方法并进行表征；(2)研究纳米双相陶瓷人工骨的生物相容性并进行评价；(3)研究纳米双相陶瓷人工骨在生物体内的降解性能；(4)进行纳米双相陶瓷人工骨的修复兔桡骨骨缺损的实验研究；(5)应用纳米双相陶瓷人工骨于临床及恒古速效骨伤愈辅助促进骨折愈合的研究。方法1、纳米双相陶瓷人工骨的制备采用磷酸钠和氯化钙并用氢氧化钠控制溶液pH值的情况下制备人工骨支架材料。进行支架材料的X线晶体衍射(XRD)，形貌分析(SEM)，复合材料孔径和孔隙率的测定以及生物力学测试。2、纳米双相陶瓷人工骨的生物相容性按照国家的(GB／T)16886系列标准对人工骨进行溶血试验、皮内刺激试验、致敏试验和急性全身毒性试验。3、纳米双相陶瓷人工骨的降解实验将纳米双相陶瓷人工骨植入新西兰兔肌袋内通过大体和组织学观察人工骨的降解情况。4、将纳米双相陶瓷人工骨植入兔桡骨骨缺损内，通过大体观察、成骨情况、组织学观察以及电镜观察，反应人工骨的降解情况。5、将纳米双相陶瓷人工骨植入患者骨缺损部位；患者采用恒古骨伤愈合剂术后第二天开始服用，成人每次25 ml每次0.5 ml／kg，摇匀服用，隔日服药1次，12天为1个疗程，共2个疗程。观察患者的疼痛、肿胀缓解和骨折愈合情况。结果1、所得XRD图谱表明，粉体由羟基磷灰石和磷酸三钙两相组成，该粉体的钙磷摩尔比约为1.67。经计算可知：该粉体中羟基磷灰石与磷酸三钙的质量百分比为70／30；电镜扫描材料为蜂窝状多孔结构，颗粒约为100nm左右。分析结果表明，纳米双相陶瓷人工骨孔隙率为81.5％左右；测得其平均抗压强度为5.5MPa。2、生物相容性实验2．1、人工骨试验材料的溶血率为0.72％，远低于5％的规定值，该材料不会引起急性溶血。2．2、通过计算得出试验材料浸提液的原发刺激指数为0.167，属于无刺激反应类型。2．3、出现过敏反应的动物数为0／10，表明材料不引起致敏反应。2．4、材料浸提液腹腔注射后，经24h、48h和72h连续观察，试验组情况良好，活动、食欲正常，呼吸平稳，无惊厥、瘫痪和死亡现象，试验动物未见毒性表现。3、体内降解实验4W时纳米双相陶瓷人工骨降解率约为10％。8W时，纳米双相陶瓷人工骨降解约25％，体积较4W时减小，内部材料失去规整的外观，形状不规则，表面仍被软组织包围。12W时纳米双相陶瓷人工骨降解约35％，材料形状、体积明显减小。4、人工骨植入兔桡骨骨缺损实验实验组术后4周材料周围可见一层结缔组织膜包绕，术后8周可见材料明显降解，材料有新骨形成，12周可见材料部分被骨松质所取代。X线表现4周时材料有少许降解，未见明显新生骨生成，8周时植入材料有明显降解，可见有新生骨形成，12周时可见材料大部分降解，连续性骨痂通过骨缺损部位。X线骨形成及塑形定量分析结果统计学分析显示：纳米双相陶瓷人工骨内：4周＜8周＜12周，差异有显著性意义。组织学检查实验组：植入4周后材料孔隙内有成骨细胞，成软骨细胞及成纤维母细胞，材料孔隙内纤维结缔组织增生，8周后有大量骨细胞，成骨细胞和软骨细胞，以成骨细胞和软骨细胞为主伸向材料孔隙中，孔隙内以纤维增生，材料部分降解，12周后以骨细胞和成骨细胞为主，有少量软骨细胞，出现散乱的骨松质，材料大部分降解。成骨情况组织学定量分析统计学分析结果显示：实验组内各个时期在期间比较，4周＜8周＜12周，差异有显著性意义。扫描电镜观察实验组：4周可见支架孔隙完整，材料内有纤维组织填充。8周材料部分降解，有新生骨组织及纤维组织填充，12周后材料部分降解，骨缺损部分被新生骨松质取代。5、治疗组一周内缓解疼痛效果90.9％，缓解肿胀效果90.9％，治疗组临床愈合时间为95.7天。结论1、采用化学沉淀方法所制备的人工骨达到纳米水平的双相(包括羟基磷灰石和磷酸三钙)陶瓷人工骨，具有三维多孔结构以及和松质骨相似的抗压强度。2、纳米双相羟基磷灰石具有良好的生物相容性，植入体内后安全无毒，无致敏性，是一种比较安全的生物材料。3、纳米双相羟基磷灰石具有一定的降解率，植入体内后进行性降解。4、新型纳米双相陶瓷人工骨通过植入兔桡骨后显示，该支架有良好的生物相容性，植入体内安全无毒，未见明显炎症反应，骨组织再生后，支架材料逐渐降解，最终被新生的骨组织所取代，材料采用的高孔隙率结构，可有效引导骨再生。5、临床上显示纳米双相陶瓷人工骨能够有效引导骨再生，恒古骨伤愈合剂能够较快地缓解骨折后肿胀，疼痛，促进骨折愈合。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 中英文对照缩略词表
• 第一章 绪论
• 第二章 纳米双相陶瓷人工骨的制备及表征
• 2.1 材料与制备方法
• 2.2 材料表征
• 2.3 结果
• 2.4 结论
• 2.5 讨论
• 2.6 参考文献
• 第三章 纳米双相陶瓷人工骨生物相容性研究
• 3.1 材料和方法
• 3.2 结果
• 3.3 结论
• 3.4 讨论
• 3.5 参考文献
• 第四章 纳米双相陶瓷人工骨的降解性能研究
• 4.1 材料和方法
• 4.2 结果
• 4.3 结论
• 4.4 讨论
• 4.5 参考文献
• 第五章 纳米双相陶瓷人工骨修复兔桡骨骨缺损的实验研究
• 5.1 材料和方法
• 5.2 结果
• 5.3 结论
• 5.4 讨论
• 5.5 参考文献
• 第六章 纳米双相陶瓷人工骨的临床应用及恒古速效骨伤愈促进骨折愈合的临床研究
• 6.1 临床资料和治疗方法
• 6.2 结果
• 6.3 结论
• 6.4 讨论
• 6.5 参考文献
• 结论及展望
• 文献综述
• 在读期间发表论文情况
• 致谢