新型依诺肝素钠骨水泥机械性能的初步研究

静脉血栓栓塞症(venous thromboembolism,VTE)包括深静脉血栓形成(deep venous thrombosis,DVT)和肺血栓栓塞症(pulmonary thromboembolism,PTE),是全球性的医疗健康问题。医院内VTE发生与患者住院病情、手术及其他危险因素密切相关,是医院内患者非预期死亡的重要原因,已经成为临床医护人员面临的严峻问题[1]。外科手术、严重创伤、骨折尤其是下肢骨折、髋膝关节置换、脊髓损伤等与VTE发生密切相关,被认为是与VTE发病相关危险因素中最高危因素[2]。

新型依诺肝素钠骨水泥在家兔髋关节置换模型中的血液释放研究

目的观察不同配比的依诺肝素钠骨水泥在家兔髋关节置换模型中血液释放的浓度及其时间变化。方法购买雄性新西兰大耳白兔15只[望都县彤辉养殖,动物合格证编号为191106,体重(2.5±0.5)kg],将其随机分成3组,每组5只;分别将4000、8000、12000 AXaIU的依诺肝素钠分别加入到40 g Palacos®聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥中,制作出上述3种配比的新型依诺肝素钠骨水泥。在家兔股骨粗隆下及股骨远端开口,清理髓腔,分别注入上述依诺肝素钠骨水泥2 ml,定期在家兔耳缘静脉采血检测家兔血浆中依诺肝素钠的有效浓度。按照生物学检定统计法中的标准曲线法进行实验设计,采用F检验进行数据处理。结果在本家兔髋关节置换模型中,依诺肝素钠体内释放的效应与体外释放具有一定的相似性,在术后1 d血药释放效价达到高峰(4000、8000、12000 AXaIU组的效价均值分别为0.0239、0.0506、0.0713),之后7 d内药物血浆释放效价开始下降,部分药物释放效价低于本实验检测方法的灵敏度。本实验中各组依诺肝素钠骨水泥在血液中释放的药物量均未达到有效作用浓度。结论依诺肝素钠骨水泥在家兔髋关节置换模型中血药浓度在术后1 d达高峰,在1周内持续下降。其释放量较小,远低于依诺肝素钠对血栓的有效预防血药浓度,不会对全身凝血系统产生明显影响。

新型依诺肝素钠骨水泥的制备及其生物力学研究

目的探讨新型依诺肝素钠骨水泥的制备及其生物力学研究。方法将注射用依诺肝素钠按照不同剂量与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥进行混合,分为A(空白组)、B(4 000 AxaIU)组、C(8 000 AxaIU)组、D(12 000 AxaIU)组、E(16 000 AxaIU)组、F(20 000 AxaIU)组、G(24 000 AxaIU)组。在无菌、温度(23±1)℃、相对湿度高于40%的环境下(手术室环境),根据国际标准ISO5833:2002《外科植入物——丙烯酸类树脂骨水泥》规定,制成骨水泥圆柱体标本及长方体标本,利用标准维卡仪进行终凝时间测定,在电子材料万能试验机上进行抗压强度、抗弯强度及抗弯模量的测定。结果A^G组的终凝时间分别为(9.52±0.09)、(9.48±0.08)、(9.46±0.11)、(9.48±0.08)、(9.56±0.11)、(9.68±0.08)、(9.74±0.15) min。生物力学结果显示:A^G组随着注射用依诺肝素钠剂量的增加,各组的抗压强度、抗弯强度及抗弯模量均呈下降趋势。各组抗压强度、抗弯强度及抗弯模量的最低值分别为(83.75±0.42) MPa、(86.65±0.62) MPa、(2.11±0.12) GPa,均高于国际标准。结论注射用依诺肝素钠可加入到PMMA骨水泥中,在不高于8 000 AxaIU时,不会对骨水泥的机械性能产生影响,符合临床应用的生物力学要求。

最适配比的新型依诺肝素钠骨水泥与普通骨水泥在家兔体内的生物力学对比

目的比较最适配比的新型依诺肝素钠骨水泥与普通骨水泥在家兔体内的生物力学特性。方法选20只新西兰大耳白兔(购自望都县彤辉养殖有限公司),随机分为A、B两组,每组10只,A组左后肢记为A1组,植入最适配比的新型依诺肝素钠骨水泥长方体试件,右后肢记为A2组,植入普通骨水泥长方体试件,B组左后肢记为B1组,植入最适配比的新型依诺肝素钠骨水泥圆柱体试件,右后肢记为B2组,植入普通骨水泥圆柱体试件,1 d后A、B两组各随机选出5只家兔,将体内试件取出,A组试件行四点弯曲实验,计算各标本的弯曲模量和弯曲强度,分别进行配对样本t检验,B组试件行轴向压缩实验,计算各标本的压缩强度,并进行配对样本t检验;4周后将A、B两组剩余家兔体内试件取出,重复上述实验。结果1 d时,A1组弯曲模量为(2.28±0.05)GPa(1 GPa=7.5×10^8 mmHg),A2组弯曲模量为(2.49±0.13)GPa,两组对比差异无统计学意义(t=-0.991,F=0.982,P>0.05),A1组弯曲强度为(97.95±0.32)MPa(1 MPa=7.5×10^3 mmHg),A2组弯曲强度为(99.86±0.47)MPa,两组对比差异无统计学意义,(t=-1.490,F=2.212,P>0.05),B1组压缩强度为(88.75±0.42)MPa,B2组压缩强度为(90.17±0.39)MPa,两组对比差异无统计学意义(t=-0.893,F=0.791,P>0.05;4周时,A1组弯曲模量为(2.05±0.10)GPa,A2组弯曲模量为(2.44±0.23)GPa,两组对比差异无统计学意义(t=-0.892,F=0.803,P>0.05),A1组弯曲强度为(94.24±0.29)MPa,A2组弯曲强度为(98.58±0.35)MPa,两组对比差异无统计学意义(t=-1.802,F=3.241,P>0.05),B1组压缩强度为(86.21±0.22)MPa,B2组压缩强度为(91.67±0.54)MPa,两组对比差异无统计学意义(t=-1.572,F=2.470,P>0.05)。结论最适配比新型依诺肝素钠骨水泥植入家兔体内后其机械性能未发生明显改变,符合临床应用的生物力学要求。

依诺肝素钠-聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥植入兔体内药物释放的研究

目的探讨依诺肝素钠-聚甲基丙烯酸甲酯(ES-PMMA)骨水泥在动物体内释放特性和术后持续释放依诺肝素钠药物浓度。方法将20只家兔[望都县彤辉养殖,动物合格证编号为191106,体重(2.5±0.5)kg,兔龄3~6个月]随机分为A、B、C、D 4组,A组为对照组,B、C、D组为实验组,制作标准ES-PMMA骨水泥圆柱体试件,实验组每40 g骨水泥加入依诺肝素钠(ES)的量分别为4000、8000、12000 AXaIU,对照组不添加依诺肝素钠。手术方式将试件分别置于新西兰雄兔右侧股骨髓腔内,以不可吸收缝线捆绑,内置负压引流管收取引流液,实验组连续10 d测定引流液中的依诺肝素钠药物浓度。统计学方法采用单因素方差分析。结果所有兔均存活饲养至实验结束,ES加入为4000、8000、12000 AXaIU的实验组24 h后释放量分别为0.713、1.157、1.662 IU/ml,各实验组均在体内放置24 h后达到ES释放浓度的最高峰,此后浓度释放逐渐衰减,在第4~10天释放趋于稳定。结论ES-PMMA骨水泥试件植入新西兰兔体内后能够从局部释放出来,发挥局部抗凝作用。

依诺肝素钠在聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥中稳定性的研究

目的观察聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥的聚合反应过程及释放的热量对加入其中的依诺肝素钠(ES)稳定性的影响。方法将8 000 AXaIU依诺肝素钠加入到40 g Palacos?R PMMA骨水泥中,依照ISO5833:2002《外科植入物——丙稀酸类树脂骨水泥》标准制作依诺肝素钠骨水泥圆柱体试模,用pH7.4 Tris-HCL缓冲液浸提24 h。测定浸提液的抗栓活性和抗凝活性并与标准依诺肝素钠溶液进行对比。结果8 000 AXaIU依诺肝素钠加入40 g Palacos?R PMMA骨水泥中得到的释放体系。24 h抗Ⅹa因子活性为0.847 AXaIU/ml,具有明显的抗栓活性;能显著延长兔血浆复钙时间,表现出良好的抗凝活性。ES纯粉和ES-PMMA骨水泥经75 ℃高温处理10 min,抗Ⅹa因子活性和抗凝活性均没有明显变化。结论ES能够耐受PMMA骨水泥聚合反应及放热过程,保持自身的抗栓抗凝作用基本不变,具有复合入PMMA骨水泥的潜力。

依诺肝素钠-聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥释放特性的研究

目的制备不同浓度的依诺肝素钠-聚甲基丙烯酸甲酯(ES-PMMA)骨水泥释放体系,观察聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥释放ES的量。方法制作标准ES-PMMA骨水泥圆柱体试模,实验组每40 g Palacos■PMMA骨水泥加入ES的量分别为4 000、8 000、12 000、16 000、20 000、24 000 AXaIU,对照组不添加依诺肝素钠。以扫描电子显微镜分别观察两组骨水泥的表面微观结构。实验组连续10 d提取浸提液,并测量其抗Ⅹa因子效价,以量反应平行测定法进行实验设计和统计计算。浸提后的骨水泥也用扫描电子显微镜观察,与浸提前进行比较。结果扫描电子显微镜可见ES填充入PMMA骨水泥聚合结构的孔隙中,浸提后从孔隙中释放出来,释放具有突释效应,ES加入量为4 000、8 000、12 000、16 000、20 000、24 000 AXaIU的6个实验组第1天释放量分别为0.415、0.858、1.110、1.564、1.952、2.513 IU/ml,均在第1天达到释放峰值,次日迅速降低,第4天进入低量缓慢释放阶段。结论PMMA骨水泥可以作为依诺肝素钠释放的载体,在短期内可有效释放依诺肝素钠。

依诺肝素钠用不同混合方式加入后对骨水泥生物力学的影响

目的观察将依诺肝素钠用不同混合方式加入到骨水泥中对其生物力学的影响。方法将注射用依诺肝素钠按照不同剂量、不同混合方式与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥进行混合,分为A组(空白对照组,不加入依诺肝素钠)、B组(8 000 AxaIU)、C组(16 000 AxaIU)、D组(24 000 AxaIU)作为对照组以粉粉混合方式加入,E组(8 000 AxaIU)、F组(16 000 AxaIU)、G组(24 000 AxaIU)作为实验组,将注射用依诺肝素钠溶解后再加入到PMMA骨水泥中。在无菌、温度(23±1)℃、相对湿度高于40%的环境下(手术室环境),制成骨水泥圆柱体标本及长方体标本。经测量及X线照射检测后选取每组标本各5个,于电子材料万能试验机上进行抗压强度、抗弯强度及抗弯模量的测定。结果实验组E、F、G组的抗压强度、抗弯强度及抗弯模量均明显低于对照组(t=12.731、41.646、3.128,P<0.05),差异有统计学意义,最低值分别为(57.17±1.15)MPa、(67.93±0.55)MPa、(19.2±0.114)GPa。结论依诺肝素钠以液体混合方式加入到PMMA骨水泥中会明显降低骨水泥的生物力学特性。

依诺肝素钠骨水泥对其周围诱导膜血管化及生长因子表达的研究

目的探讨分析聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)骨水泥和最适配比的依诺肝素钠骨水泥(ES-PMMA)在兔胫骨缺损周围应用产生诱导膜组织内部血管化程度以及与血管生成相关生长因子表达水平。方法挑选24只新西兰兔随机分为4组,每组6只。A组不处理,B组制作骨缺损模型,骨缺损处不植入任何材料,C组制作骨缺损模型,骨缺损处植入PMMA骨水泥,D组制作骨缺损模型,骨缺损处植入ES-PMMA骨水泥。在术后4、6、8周3个时间点分别取出C、D组骨缺损处诱导膜组织,B组取胫骨缺损处临近结缔组织,A组取与胫骨最近的正常组织。苏木精-伊红染色法(HE)观察样本血管密集程度,免疫组织化学染色法(IHC)和蛋白质印迹法(Western blot)检测血小板-内皮细胞黏附因子(CD31)、成纤维细胞生长因子(FGF)和血管内皮生长因子(VEGF)3种生长因子表达水平。收集显微镜下观察的图像和数据。数据进行单因素方差分析比较。结果HE染色结果显示,4周时D组样本血管数量最多,且明显高于其余3组;6周时D组与C组血管密集度明显高于A组和B组;8周时D组样本血管数量最多,且明显高于其余3组。D组与C组比较在8周时微血管数量下降幅度不明显;IHC结果显示,4周时D组VEGF、FGF、CD313种蛋白表达程度均高于其余3组;6周时D组与C组表达差异无统计学意义(P>0.05),且明显高于A、B两组;8周时D组3种蛋白表达程度高于其余3组;Western blot结果显示,4周时D组VEGF(2.975±0.101)、FGF(2.461±0.147)、CD31(2.461±0.147)相对含量与B组(1.350±0.033、1.423±0.137、1.350±0.136)、C组(1.831±0.063、1.873±0.265、1.921±0.177)比较差异均有统计学意义(F=418.200、58.149、24.788,P<0.05);6周时D组VEGF(2.562±0.217)、FGF(2.767±0.274)、CD31(2.432±0.122)相对含量与C组(2.459±0.236、2.719±0.283、2.399±0.216)差异无统计学意义(F=0.331、0.001、0.045,P>0.05);8周时D组VEGF(2.780±0.165)、FGF(1.841±0.144)、CD31(2.776±0.141)相对含量与B组(1.044±0.022、0.956±0.034、1.044±0.021)、C组(1.044±0.021、1.431±0.044、1.697±0.176)比较差异均有统计学意义(F=139.478、125.483、78.046,P<0.05)。结论通过ES-PMMA组和PMMA组对比,我们发现ES-PMMA骨水泥在诱导膜早期阶段有促进诱导膜内血管形成的作用,在晚期阶段有维持诱导膜血管化水平以及相关生长因子表达的作用;证明ES-PMMA骨水泥比传统骨水泥在诱导膜形成早期和晚期阶段均有很大的优势。