β-TCP/α-CSH复合植骨材料的制备与理化性能检测

目的探讨近单相β-磷酸三钙(β-TCP)颗粒与α-半水硫酸钙(α-CSH)制备复合植骨材料的可行性和方法。方法松质骨通过2次煅烧和磷酸氢二胺[(NH4)2HPO4]溶液处理制备近单相β-TCP颗粒;二水硫酸钙在额定温度和压力下,采用水热方法制备α-CSH。将近单相β-TCP颗粒与α-CSH混合制备β-TCP/α-CSH复合植骨材料。进行差热-热重(DTA)、X射线衍射(XRD)、骨扫描电子显微镜、孔隙率和固化强度检测。结果采用两步煅烧法可成功制备近单相β-TCP颗粒,其孔隙率为57.63%,表现为大孔/微孔的双峰曲线;额定温度和压力可制备高纯度α-CSH。将β-TCP颗粒和α-CSH混合获得复合植骨材料,其固化后平均抗压强度在1 d时达到7.86 MPa,较β-TCP抗压强度升高约1倍。结论采用上述方法成功制备具有自固化性能的β-TCP/α-CSH新型复合植骨材料。

α-半水硫酸钙骨修复材料修复犬股骨髁缺损的实验研究

目的研究α-半水硫酸钙人工骨对犬股骨缺损的修复作用。方法 18只健康成年雄性家犬,建立双侧股骨下端骨缺损模型,随机分成3组,每组6只。A组:右侧植入自制α-半水硫酸钙,左侧植入Osteoset片;B组:右侧植入自制α-半水硫酸钙,左侧骨缺损处不植入任何材料作为空白对照;C组:右侧骨缺损处不植入任何材料作为对照,左侧植入Osteoset片,分笼饲养,分别于术后4、8、12周处死动物,行大体观察、X线观察、HE染色组织学观察、骨密度检测、骨组织计量分析。结果 X线观察显示,骨缺损处植入的α-半水硫酸钙和Osteoset人工骨逐渐降解吸收,被新生的骨组织取代,同期空白对照侧仅在骨缺损边缘处仅见少量新生骨组织。组织学观察显示,各期α-半水硫酸钙和Osteoset人工骨植入区边缘可见分布密集的骨小梁和较多核深染的骨细胞,而同期空白对照侧缺损处骨小梁较稀疏,骨细胞数量较少。骨密度检测显示,各期两种人工骨植入部位骨密度无明显差别,均明显高于空白对照组。骨组织计量分析显示,各期两种人工骨材料植入区新生骨量无明显差别,但均显著多于同期空白对照组新生骨量。结论α-半水硫酸钙人工骨成骨能力与Osteoset人工骨一样,能够修复包容性骨缺损,是一种理想的人工骨植入材料。

β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨的水热合成与性能检测

目的水热合成β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙(β-TCP/α-CSH))复合人工骨,并检测其作为植骨材料的性能指标。方法用牛松质骨煅烧获得的多孔β-TCP与二水硫酸钙粉末按一定比例混合,置于水热釜中,同步水热合成β-TCP/α-CSH,比例分别为7:3、5:5、3:7的复合人工骨,并进行X线衍射、扫描电镜、孔隙率、自固化性能和生物力学检测。结果 X线衍射检测结果显示制备的复合人工骨颗粒主要成分为β-TCP、α-CSH和少量的羟基磷灰石,扫描电镜结果显示复合人工骨具有孔隙结构,孔隙由大孔/微孔结构组成,孔隙率为49.85%～56.75%,保持天然松质骨双峰曲线的孔隙结构,β-TCP/α-CSH复合人工骨具有原位自固化性能,压缩强度3.23～9.24MPa。结论利用多孔β-TCP和二水硫酸钙能够同步水热合成β-TCP/α-CSH复合人工骨,该人工骨具有天然松质骨的孔隙机构,并具有自固化性能。

烟气脱硫石膏溶液法制备α-半水石膏的工艺研究

研究了采用溶液法以烟气脱硫石膏制备α-半水石膏的工艺。结果表明,反应温度、pH值、盐溶液浓度、固液比等是影响烟气脱硫石膏脱水速度的主要因素,溶液pH值还影响α-半水石膏的形状;盐溶液浓度增大有利于α-半水石膏的生成,且在半水阶段停留时间长。在反应温度为110℃、pH值为6、盐溶液浓度为25%、固液比为1∶(4～8)时,可以得到较好晶型的α-半水石膏。

Micro-CT评价β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨在脊柱多节段椎板间融合中的应用

背景:因受到理化性质的局限,单一使用一种人工材料难以满足临床植骨融合手术的要求,因此使用2种以上材料制备的复合人工骨更符合临床应用要求,是近些年的研究热点。目的:应用Micro-CT评价β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨在兔胸椎多节段后外侧植骨融合模型中新骨的形成及材料降解。方法:取36只新西兰大白兔(解放军总医院医学实验动物中心提供),去除T4-8椎体上、下关节突关节、双侧椎板和横突,将β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨植于T4-8椎体左侧椎板后外侧(实验组),自体骨植于T4-8椎体右侧椎板后外侧(对照组)。术后4,8,12周末取出整段胸椎,进行Micro-CT扫描,观察两侧融合块的形态学变化,分析实验组总骨矿物质含量、组织矿物质含量及材料体积分数。实验方案经解放军总医院实验动物伦理委员会批准(批准号:201511007)。结果与结论:①术后4周末,双侧植骨区可见少量骨赘附着于椎板、模突及关节突关节,实验组人工骨结构形态清晰可见,仅在人工骨周围形成少量新生骨;术后8周末,双侧植骨区已形成大量骨赘,融合块成为贯通整个运动节段的整体,实验组新生骨已对植骨材料形成包绕;术后12周末,双侧植骨区所形成的融合块明显增粗增大,较8周末时强壮许多,融合块外形已呈柱状,上、下关节突关节已融入融合块,实验组可见大量新骨包绕人工植骨材料,人工骨支架的结构已见崩解,实验组所形成的融合块明显要比自体骨侧大;②随着时间的延长,实验组的骨矿物质含量、组织矿物质含量及骨体积分数均逐渐减少;③结果表明,在兔胸椎多节段后外侧植骨融合模型中,人工骨能够获得稳定融合,人工骨材料在植入体内后逐渐降解,降解速度与新骨长入速度匹配。

β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨修复兔脊柱多节段椎板间融合的成骨性能

背景:前期研究制备的β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨材料,具有良好的力学强度与体外降解性能。目的:观察β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨在兔胸椎多节段后外侧植骨融合模型中的新骨生成及降解效能。方法:取36只雄性新西兰大白兔(解放军总医院医学实验动物中心提供),去除T4-T8椎体棘上、下关节突关节、双侧椎板和横突皮质,右侧植入β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨(实验组),左侧植入自体骨(对照组)。处死动物前的第13,3天静脉注射盐酸四环素作荧光标记。术后4,8,12周末取出整段胸椎,进行四环素荧光标记新骨生成形态学观察、钼靶软X射线影像形态学观察与组织学观察。实验经解放军总医院实验动物伦理委员会批准(批准号:201511007)。结果与结论:①随着时间的延长,两组植骨材料的新骨矿化沉积率逐渐下降,术后4周末时新生骨矿化沉积最快,实验组术后不同时间点的植骨区新骨矿化沉积率稍慢于对照组,但组间差异无显著性意义(P>0.05);②钼靶软X射线显示,术后4周末,可见到完整的人工骨外形轮廓及人工骨与骨组织之间清晰的界限;术后8周末,人工骨材料的轮廓已经模糊,新生骨长入人工骨材料内部;术后12周末,大部分人工骨已被新生骨爬行替代,仅在植骨区域中心见到少量人工骨残余物质;③Giemsa染色显示,随着时间的延长,实验组复合人工骨逐渐降解并被新骨包绕,至术后12周末已完全降解为细小的碎块状结构;④结果表明,β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨用于兔脊柱多节段椎板间融合,具有良好的成骨性能与降解性能。

α-CSH/NC复合植骨材料的理化性质研究

目的利用纳米纤维素(nanocellulose,NC)的材料特性,增强α-硫酸钙(α-calcium sulphate hemihydrate,α-CSH)的结构稳定性,以获取理化性质更加优异的复合植骨材料。方法以α-CSH为基质,按照NC在复合材料中所占比例0%、1%、2%、3%、4%、5%、7.5%、10%(质量分数)分别制作复合植骨材料,测定其力学强度、密度、代谢速率等理化性能,并行XRD分析以及扫描电镜观察。结果 NC能够显著增强α-CSH的力学性能,使其抗压强度达34.87 MPa±2.08MPa,并且使植骨材料密度降低,代谢时间延长。XRD分析示制备过程中无其他物质产生,对其转化产物分析示NC对α-CSH的转化过程无影响。扫描电镜观察可见NC穿梭于晶体空隙之间,形成三维网络结构,并同晶体结构牢固结合。结论 NC能够显著增强α-CSH的理化性质,使其更加复合临床植骨需求。

缓凝剂和减水剂作用于半水石膏水化硬化的研究进展

从缓凝剂和减水剂的缓凝作用机理、缓凝作用的影响因素、缓凝剂和减水剂对半水石膏水化硬化性能的影响几个方面论述了缓凝剂和减水剂作用于半水石膏水化硬化的研究进展。归纳了缓凝剂和减水剂的缓凝作用机理,分析了缓凝作用的影响因素,总结了缓凝剂和减水剂对半水石膏水化硬化性能的影响,重点提出了缓凝剂和减水剂复合作用的原理,最后指出研究外加剂复合作用于半水石膏水化硬化的不足及其原因。

犬骨髓基质细胞复合nHAC/CSH裸鼠皮下成骨的实验研究

目的:评价纳米晶羟基磷灰石/胶原/硫酸钙(nHAC/CSH卜犬骨髓基质细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)复合物体内异位成骨能力。方法:犬骨髓基质细胞(dBMSCs)通过密度梯度离心法分离得到,与nHAC/CSH复合,构建可注射骨,扫描电镜观察细胞生长情况,并将构建的可注射组织工程骨植入裸鼠体内,4周后行HE染色观察异位骨形成情况。结果:扫描电镜观察细胞生长良好,体内研究表明,可注射组织工程骨植入裸鼠皮下4周后有类骨样结构形成。结论:nHAC/CSH复合BMSCs具有良好的成骨活性。

nHAC/CSH对犬外周血基质细胞骨向分化影响的实验研究

目的:评价可注射纳米羟基磷灰石/半水硫酸钙(nano-hydroxyapatite/collagen/calcium sulphate hem ihydrate,nHAC/CSH)植骨材料对犬外周血基质细胞(dog peripheralblood strom alcells,dPBSCs)骨向分化的影响。方法:体外培养犬外周血基质细胞,分别用成骨诱导液和nHAC/CSH浸提后的成骨诱导液培养dPBSCs,检测ALP活性,利用RT-PCR检测成骨基因Runx2、Col I、OPN的表达;采用Western Blot检测Runx2、Col I、OPN蛋白表达的水平。结果:在各时间点nHAC/CSH浸提液培养的d PBSCs ALP活性(4d:11.801±0.614;7d:20.589±0.693)高于成骨诱导液组(4d:5.048±0.674;7d:7.690±1.852);7天时浸提液组OPN mRNA表达明显高于成骨诱导液组;浸提液组R unx2、OPN蛋白表达的灰度值明显高于成骨诱导液组。结论:nHAC/CSH在一定程度上提高d PBSCs向成骨细胞分化的能力。

CSH增强PPC骨修复材料的制备及性能表征

为了实现对聚碳酸亚丙酯(PPC)的增强和半水硫酸钙(CSH)的缓慢降解,通过共混的方法制备了PPC/CSH复合材料,并使用扫描电子显微镜、热重分析、力学测试、X射线衍射等测试方法对CSH和PPC/CSH复合材料进行表征。结果表明,通过高压水热盐溶液法制备的CSH为半水硫酸钙,且CSH呈纤维状结构,具有较大的长径比,适用于高分子的增强;CSH显著提高了PPC复合材料的拉伸强度和弯曲强度,但是复合材料的断裂伸长率则随着CSH的增加而逐渐下降;CSH加入到PPC基体中之后未改变其结晶结构,保持了其生物活性;少量的CSH能够均匀地分散在PPC基体中,具有良好的界面相容性,CSH用量较多时则出现了少量的团聚体;PPC与CSH复合之后,CSH的降解速率明显下降,达到了对CSH降解速率控制的效果。