去甲万古霉素-纤维蛋白胶磷酸钙人工骨的急性细胞毒性、抗溃散性和抗冲涮性研究

目的研究去甲万古霉素-纤维蛋白胶磷酸钙人工骨(norvancomycin-fibrin glue calcium phosphate cement,NV-FG-CPC)缓释系统的急性细胞毒性,体外评估其抗溃散、抗冲涮性能,为这种新型生物材料在临床应用提供实验依据。方法β-磷酸三钙、磷酸二氢钙及去甲万古霉素按一定质量比混合后充分研磨作为固相,按固液比1 g∶0.4 mL加入500 mmol/L柠檬酸溶液,并按人工骨与纤维蛋白胶体积比2∶1充分搅拌均匀,即制得含4%去甲万古霉素的新型复合磷酸钙人工骨。以单纯磷酸钙人工骨浸提液及正常培养基为双重对照,以复合材料浸提液为实验组,分别制得全培养液培养SD大鼠骨髓贴壁细胞,细胞融合至一定比例时计算其数量级,并测试材料抗溃散性和抗冲涮性。结果各组培养瓶内的骨髓原代贴壁细胞生长良好,接种后约14 d各组培养瓶内细胞融合率85%～90%,此时数量级均106.L-1,改良的体外模拟术中松质骨持续渗血模型测试材料抗冲涮性能结果与传统浸泡法结果一致。结论 NV-FG-CPC缓释系统对SD大鼠骨髓贴壁细胞无急性毒性作用,并且具有良好的抗冲涮性及抗溃散性。

抗溃散的实验研究

抗溃散是多种中药组成的复方散剂，对结扎幽门法和醋酸损伤法所致的大鼠胃溃疡模型，以及束缚应激法所致的小白鼠胃溃疡模型均有很好的预防作用，与水对照组相比，差异显著（Ｐ＜０．０５或０．０１）。

一种可注射可降解磷酸钙骨水泥的结构与性能

通过采用部分结晶磷酸钙和磷酸氢钙制备了新型可注射可降解磷酸钙骨水泥。研究表明:该材料具备优良的可注射性能,并通过添加变性淀粉,显著改善了材料的抗溃散性能,骨水泥的水化产物是直径和长度在分别约为100和1000nm左右的棒状类骨羟基磷灰石。所研制的骨水泥在体温(37℃)条件下凝结较快,而在室温(25℃)和冷藏温度(5℃)可在较长时间保持不固化,这就为骨水泥的临床应用提供了很有利的条件。体外溶血试验、体外细胞毒试验、热原性试验、小鼠的急性毒性试验、微核试验、豚鼠的致敏性试验、小鼠的肌内埋植试验及兔的骨内埋植试验等一系列毒性及生物相容性试验表明该材料无毒副作用,具有良好的生物相容性。复合rhBMP-2的可注射磷酸钙骨水泥植入猕猴椎体后的近远期影像学和组织学观察表明,骨水泥可降解且降解和新骨长入基本同步。

一种可注射自固化含锶复合胶原磷酸钙骨水泥的结构和性能

背景:骨科学界正致力于磷酸钙骨水泥的改性研究,通过向磷酸钙骨水泥中加入不同的添加剂,包括固化促进剂、增塑剂、抗水/血溶剂、致孔剂、增强剂,或是将生物活性物质或药物复合到磷酸钙骨水泥中,以提高其理化和生物学性能是目前该领域的研究热点。目的:了解一种新型可注射可降解的磷酸钙骨水泥的理化性能。设计、时间及地点:重复测量试验,于2008-12/2009-05在华南理工大学材料学院国家重点实验室完成。材料:采用部分结晶的磷酸钙,部分结晶的磷酸锶和二水磷酸氢钙,添加改性淀粉﹑Ⅰ型胶原制备了新型可注射自固化磷酸钙骨水泥。方法:采用X’PertPro型X射线衍射仪对磷酸钙骨水泥固化体进行相分析。采用HITA2-CHIH-800型透射/扫描电子显微镜对磷酸钙骨水泥固化体的形貌进行观察。用维卡仪根据美国材料与试验协会ASTMC190203标准进行凝结时间的测试。使用Instron5567型万能电子材料试验机来测试固化样品的抗压强度。用注射器测试材料的可注射性,针头内径为1.6mm。通过浸泡摇动定性测试材料的抗溃散性。主要观察指标:①骨水泥水化产物的相组成和显微结构。②骨水泥的凝固时间、可注射性和抗压强度。③骨水泥的抗溃散性。结果:研究表明该材料具备优良的可注射性能;添加改性淀粉显著的改善了骨水泥的抗溃散性。随着骨水泥液固比的增大,骨水泥的抗压强度下降,当骨水泥的液固比为0.3时,骨水泥的抗压强度为(48.0±2.3)MPa,当骨水泥的液固比为0.6时,骨水泥的抗压强度下降为(21.0±2.5)MPa。骨水泥的水化产物为类骨羟基磷灰石结晶,从X射线衍射图谱还可以看出,因骨水泥的水化不完全,基线水平波动较大,说明了在充分水化的条件下,骨水泥的压缩强度还能进一步提高。结论:制备的可注射含锶复合胶原磷酸钙骨水泥符合人体生物力学强度,能满足手术条件要求。

载丹皮酚透钙磷石骨水泥的制备与表征

背景:丹皮酚是传统骨科良药的活性成分,镇痛消肿,可促进受伤骨组织愈合。透钙磷石骨水泥生物相容性好,且可在体内完全降解,大量研究关注改性以使其更适合临床应用。目的:在透钙磷石骨水泥中负载丹皮酚,制备丹皮酚/透钙磷石骨水泥可注射支架材料,研究丹皮酚的加入对骨水泥固化时间、可注射性、抗压强度、缓释性能、抗菌性能及细胞亲和性能的影响。方法:以硝酸钙和磷酸氢二铵为原料湿法制备磷酸三钙,并1 000℃煅烧成β-磷酸三钙;将壳聚糖溶解于柠檬酸溶液制备固化液;将β-磷酸三钙、磷酸二氢钙和丹皮酚的混合粉末与固化液均匀调拌制备透钙磷石骨水泥。测试骨水泥的固化时间、可注射性、理化结构、抗溃散性、抗压强度、降解性能、药物缓释性能、抗菌性能和细胞亲和性。结果与结论:随丹皮酚含量增加,骨水泥固化时间延长,均在12-17 min之间,但抗溃散性、可注射性、抗压强度和晶相与基团组成均不受显著影响;材料降解性增强,药物释放浓度增加。抑菌圈实验结果显示,复合骨水泥对大肠杆菌生长具有一定抑制作用,但对金黄色葡萄球菌不敏感。将Hep G2细胞悬液滴加于材料表面并培养3 d后,通过扫描电镜可清晰观察到细胞伸出伪足,并能够在材料上黏附生长。

明胶/硼酸盐玻璃基复合材料体系中固相粒度对骨水泥性能的影响

采用液相-气体复合发泡的方法,制备了可注射的多孔明胶/硼酸盐玻璃基骨水泥(GBBGC),重点探索固相粉体粒度变化对骨水泥性能的影响。研究表明:随着固相中颗粒度的减小,骨水泥的注射率基本不变,均在90%以上,但骨水泥的注射压力却随之增大,注射难度增加。四组GBBGC样品的抗压强度均大于2MPa,介于松质骨强度2~12MPa范围内。且随着颗粒度的减小,GBBGC的抗压强度增大,凝结时间缩短,抗溃散性能得到改善。其中,S3样品的注射率可达95%,开口孔隙30%,抗压强度为4.28±1.05MPa,性能较为理想,值得进一步的探索。

钙-磷系自固化材料改性研究进展

由创伤、肿瘤和感染等原因引起的骨缺损通常面积较大,超过了骨自愈范围而不能自修复。因此,需要使用骨水泥对面积较大的骨缺损部位进行填充修复。磷酸钙水泥(calcium phosphate cement, CPC)是目前临床常用的一种骨水泥,可任意塑形,具有良好生物活性和生物相容性,近几十年来得到国内外学者的广泛研究。然而,从临床实践经验来看,CPC的应用范围有限,仍需要对其进行性能改进。本文主要分为两部分:在理化性能部分总结了CPC在力学强度、可注射性、抗溃散性和放射不透明性等四方面的改性方法;在生物学性能方面讨论了CPC成骨活性、生物可降解性和载药性方面的改性研究。

丝素蛋白/羟基磷灰石复合物对磷酸钙骨水泥性能的影响

目的:磷酸钙骨水泥(Calcium phosphate cement,CPC)以其诸多优点正得到了越来越多的应用,但其较差的力学性能表现也限制了它的使用范围。本研究目的在于改善磷酸钙骨水泥的力学性能,同时评估改性后的磷酸钙骨水泥的其他性能。方法:通过丝素蛋白(Silk fibroin,SF)的矿化自组装方法制备丝素蛋白/羟基磷灰石复合物(silk fibroin/hydroxyapitite composite,SF/HA),按照1%、2%、3%、4%的质量分数加入磷酸钙骨水泥中,与磷酸钙骨水泥组对比。比较内容包括力学强度、抗溃散性能及细胞毒性。结果:以丝素蛋白溶液为液相组的磷酸钙骨水泥强度大约为35 MPa。随后随着添加丝素蛋白/羟基磷灰石复合物的质量分数从1%增至3%,磷酸钙骨水泥的强度逐渐增加(P<0.05),最高约至45 MPa。而当丝素蛋白/羟基磷灰石的质量分数达到4%时,磷酸钙骨水泥的强度较质量分数3%组小幅度下降至43 MPa(P<0.05)。以丝素蛋白溶液作为液相时,磷酸钙骨水泥的抗溃散能力也得到了加强。在MTT法测定细胞活力的对照实验中,无论是加入丝素蛋白溶液或丝素蛋白/羟基磷灰石复合物,都未观察到细胞毒性。结论:在磷酸钙骨水泥中加入3%质量分数的丝素蛋白/羟基磷灰石复合物,能显著提高磷酸钙骨水泥的抗压强度。而丝素蛋白溶液作为液相可改善磷酸钙骨水泥的抗溃散能力。同时,丝素蛋白和丝素蛋白/羟基磷灰石复合物都不表现出细胞毒性。更理想的力学强度和更强的抗溃散能力,大大扩展了磷酸钙骨水泥的应用范围。