磷酸镁骨水泥粘接固定犬胫骨平台骨折的实验研究

目的:应用磷酸镁骨水泥(MPC)粘接固定犬胫骨平台骨折,探讨MPC治疗骨折的效果、粘接和降解机理及在犬体内MPC粘接强度的变化情况等。方法:38只犬随机分为A与B两组,其中A组8只,B组30只。通过开放截骨法建立犬胫骨平台骨折模型,复位后用MPC粘接固定骨折断端,术中、术后不再使用其它内、外固定。术后不同时期对A组犬胫骨进行大体和显微镜下观察,对B组犬分别进行影像学检查、大体检查以及生物力学分析等。结果:MPC在犬体内的吸收速度和骨折的愈合速度一致,不影响骨折的愈合。通过对犬胫骨标本的组织学检查发现,其粘接机理可能为机械镶嵌固定,并通过溶解而逐步吸收。MPC在犬体内具有一定的骨粘接强度,但其抗拉强度小于体外。结论:MPC具有一定的粘接强度,在动物体内的吸收速度和骨折的愈合速度一致,可用于非负重部位骨折的粘接固定,但其抗水性能和粘接强度尚需进一步提高。

无机骨粘固剂——磷酸镁骨水泥的研究进展

综述了磷酸镁骨水泥的合成工艺、理化特性、反应机理、缓凝机理及水化产物组成。研究表明,快凝、高早强特性以及良好的胶粘性使磷酸镁骨水泥有望用于不稳定骨折治疗及人工关节假体粘结固定。

新型可降解磷酸镁骨水泥的热原实验

目的通过动物热原实验探讨磷酸镁骨水泥(magnesium phosphate cement,MPC)的生物安全性,补充磷酸镁骨水泥生物相容性的证据,为其在骨科临床领域应用提供依据。方法选取健康新西兰白兔20只,分为MPC实验组(A组)和对照组(B组),每组各10只。制备MPC浸提液,将浸提液预热至38℃,按照10 ml/kg将浸提液通过耳缘静脉注入实验组(A组)兔体内;同样方法,将预热至38℃的0.9%氯化钠注射液注入对照组(B组)兔体内;输注速度为2 ml/min。输注前及给药后每隔0.5 h测量体温,共测量6次。结果实验组(A组)及对照组(B组)兔体质量(kg)、输注液体量(ml)、初始体温(℃)差异无统计学意义(P>0.05);实验组(A组)在输注浸提液0.5 h、1 h、1.5 h、2 h、2.5 h、3 h测得体温与对照组(B组)相应时刻测得的体温差异无统计学意义(P>0.05);实验组(A组)在输注浸提液后测得的最高体温与对照组(B组)测得的最高体温差异无统计学意义(P>0.05);实验组(A组)及对照组(B组)测得的最高体温与初始体温差异均无统计学意义(P>0.05)。结论 MPC置入动物体内不发生热原反应,初步证明其热原检测安全可靠。

磷酸镁骨水泥及其复合物在骨修复应用的研究进展

磷酸镁骨水泥(MPC)是由煅烧后的氧化镁(MgO)、磷酸盐、缓凝剂等组成的一种新型无机材料。MPC不会产生细胞毒性,能促进成骨细胞的增殖和分化;在动物体内MPC能连接骨折断端,与骨组织形成骨性愈合,具有良好的生物相容性。并且因其初始强度高、凝固时间短、降解时间和骨折愈合时间基本一致等优点而作为骨修复材料开始在骨修复领域应用。本文在简要介绍磷酸镁骨水泥制备的基础上,从性能和在骨修复领域方面的应用对磷酸镁骨水泥和其复合物进行综述。认为MPC是一种具有潜力的骨修复材料。

磷酸镁骨水泥缓凝改性及其生物医学应用进展

磷酸镁骨水泥(MPC)是一种具有早期高抗压强度的可降解生物材料,具有良好的骨传导、骨诱导性能。然而MPC特征性的高热量快速水化反应不仅会导致临床操作时间窗过短,还可能引起植入部位骨组织的损伤坏死,因此需要通过缓凝剂的改性来获得合适的临床操作时间窗及水化反应峰值温度。另外,在缓凝剂改性过程中不仅应避免MPC机械性能的过度损失,还应整合缓凝剂自身的优点以获得性能全面且能满足多种临床需求的复合MPC。MPC及其复合物已用于治疗多因素导致的骨缺损,为患者康复提供了新的选择。

锶对磷酸镁骨水泥理化性质及成骨活性影响的研究

目的探讨锶(Sr)对磷酸镁骨水泥(magnesium phosphate cement,MPC)的理化性质及成骨活性的影响及体外动物实验模型大面积骨缺损的修复作用。方法将不同质量百分数的Sr添加到由重烧氧化镁和磷酸二氢钾组成的MPC中,制备一种新型的锶/磷酸镁复合骨水泥(Sr-MPC)。分别对Sr-MPC凝固时间、力学强度、体外降解率、表面形态、细胞电镜以及成骨活性等进行检测,并对大鼠顶骨骨缺损的模型取材制成HE染色切片。结果Sr可以使新型Sr-MPC的微观结构更为致密,从而延长凝固时间、增加力学强度、减缓降解速率;同时可以增强骨钙素和Runt相关转录因子2(Runt related transcription factor 2,RUNX2)的表达而诱导成骨分化;对动物模型骨缺损的修复也有着明显的促进作用;尤其是添加了8%质量分数的Sr-MPC效果最为显著。结论新型Sr-MPC的理化性质得到了有效地改善,同时对于骨缺损的修复有一定的促进作用,具有一定的研究价值。

磷酸镁骨水泥在骨折粘接固定中的应用效果分析

探究磷酸镁骨水泥在骨折粘接固定中的应用效果。首先分析骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥的粘接强度,选择猪肋骨作为研究对象,将36只新鲜猪胫骨平均分为6个组,并将其平均分放到两种温度下进行固化,每种温度下的固化时间不同。然后分析骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥的骨折愈合情况,选择30只健康兔作为实验对象,平均将其分为3个组,将磷酸镁骨水泥应用到骨折兔中,分析不同时期血磷、血镁和血钙离子浓度,并进行X线照片和CT检查,查看不同时期兔子的骨折愈合情况。结果表明,当固化温度为23℃时,固化时间为0.5 h和2 h的抗拉强度值分别为固化时间24 h的83.21%和97.88%;当固化温度为37℃时,固化时间为0.5 h和2 h的抗拉强度值分别为固化时间24 h的75.83%和93.30%;两种固化温度下的不同固化时间的样本抗拉强度进行两两比较,发现抗拉强度差异均无统计学意义(P>0.05);术前和术后兔子体内血磷、血镁和血钙离子浓度差异均无统计学意义(P>0.05);一个月后骨折部位对位线良好,磷酸镁骨水泥在使用之后能够降解吸收,达到较好的骨折愈合效果。所以骨折粘接固定中使用磷酸镁骨水泥具有一定的粘接固定作用,对离子浓度几乎没有影响,可以在动物体内降解吸收,能够实现骨折断面的直接粘接固定,属于一种较为理想的骨水泥。

采用盐湖提锂镁渣制备磷酸钾镁骨水泥

针对我国碳酸锂生产过程中会产生大量难以利用的废弃镁渣这一问题,为实现资源的循环利用与绿色发展,实验采用青海盐湖卤水提锂副产品提锂镁渣(B-MgO)与磷酸二氢钾(KH2PO4)制备出用于骨粘接的磷酸钾镁水泥(magnesium potassium phosphate cement,MKPC)。采用M/P(镁磷比)为1.5,W/C(水灰比)为0.18的配合比;利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、等温量热仪、强度试验机等试验设备,研究了MKPC的凝结硬化性能、水化温升、水化产物组成与微观结构形貌;探讨了MKPC在模拟体液中抗压强度与抗折强度的发展规律。结果表明,利用盐湖提锂镁渣制备的MKPC骨水泥,凝结硬化时间明显延长,终凝时间达到30 min以上;早强特征明显且强度发展迅速,自然环境中3 h抗压强度达33.5 MPa,28 d抗压强度最高可达107.7 MPa,通过线性拟合得出MKPC骨水泥在自然环境与模拟体液环境中的强度增长关系式;MKPC骨水泥在模拟生理体液中的抗压和抗折强度约为自然环境中的68.1%与71.1%,满足强度要求;当掺加1.5%葡萄糖时,能够将基准MKPC骨水泥的绝热温升从64.7℃降低到42.0℃,满足骨水泥标准对放热温度不超过50℃的要求。

氧化锆改性磷酸镁骨水泥的生物力学性能体外初步测试

目的:对氧化锆(ZrO2)改性磷酸镁骨水泥(MPC)进行初步的生物力学性能评估。方法:将质量分数分别为0%,5%,10%,15%及20%五个梯度的ZrO2与MPC混合(MPC,Z5MPC,Z10MPC,Z15MPC及Z20MPC)后,按固液比3 g/mL的比例与去离子水调和制成氧化锆-可注射骨水泥(ZMPC),分别对ZMPC的固化时间、抗压强度、细胞毒性、碱性磷酸酶活性、生物降解性能进行检测。结果:MPC,Z5MPC,Z10MPC,Z15MPC及Z20MPC的固化时间分别为(9.10±1.12),(9.62±0.78),(10.40±1.16),(10.83±1.06),(10.02±1.16)min,Z15MPC自固化时间相比MPC差异有统计学意义(P<0.05)。MPC,Z5MPC,Z10MPC,Z15MPC及Z20MPC抗压强度分别为(5.78±0.39),(6.27±0.48),(10.68±1.82),(23.98±0.85),(15.30±0.84)MPa,Z10MPC,Z15MPC及Z20MPC与MPC相比差异有统计学意义(P<0.01)。MPC,Z5MPC,Z10MPC,Z15MPC及Z20MPC相对增殖率(RGR)分别为(87.2±3.8)%,(83.8±4.5)%,(81.8±4.5)%,(81.6±4.5)%及(81.8±5.6)%,均大于80%,各组材料对成骨细胞MC3T3-E1细胞增殖影响差异无统计学意义(P>0.05),根据材料毒性评级标准均为Ⅰ级。比色法测定MPC,Z5MPC,Z10MPC,Z15MPC及Z20MPC碱性磷酸酶(ALP)活性分别为0.229±0.025,0.269±0.013,0.298±0.024,0.378±0.019,0.236±0.038,Z5MPC,Z10MPC及Z15MPC组较MPC组有较高的ALP活性,差异有统计学意义(P<0.05);Z20MPC组与MPC对照组之间ALP表达差异不明显,差异无统计学意义(P>0.05)。质量丢失率显示Z5MPC,Z10MPC,Z15MPC以及Z20MPC的降解速度与MPC组类似,各组间降解率近似,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:随着ZrO2的加入,ZMPC的固化时间得以延缓,抗压强度也有所提高,各组材料也表现出良好的生物相容性及优良的生物降解性能,有望成为新型的骨组织修复材料。

可注射镁基磷酸钙骨水泥的研究

采用MgO、KH2PO4、β-TCP、葡萄糖作为骨水泥的固相,磷酸溶液作为液相,制备可注射镁基磷酸钙骨水泥(IMPC)。考察液固比(LPR)、MgO含量、葡萄糖含量变化对IMPC胶凝性能和力学性能的影响。实验结果显示:液固比和缓凝剂葡萄糖含量增大均会导致凝结时间变长和抗压强度下降,但有益于可注射性;随MgO含量增大,凝结时间缩短,可注射率降低,但抗压强度提高。采用正交实验法确定MgO含量26wt%,液固比0.30 mL/g,葡萄糖含量6wt%时得到的IMPC综合性能良好,水化过程缓和,放热量低。该IMPC有望成为一种新型骨粘结材料。

磷酸镁生物骨水泥固化时间影响因素分析

在生物体内应用,磷酸镁生物骨水泥固化反应过快或者过慢都会给使用带来不便。研究了氧化镁煅烧温度、液固比及环境温度对磷酸镁生物骨水泥固化时间的影响规律,并进一步分析了磷酸镁生物骨水泥的固化机理及产物。结果表明:提高氧化镁煅烧温度或增加液固比,磷酸镁生物骨水泥固化时间延长;环境温度对骨水泥固化过程有显著影响,提高温度能加快水化进程,进而大大缩短固化时间;磷酸镁生物骨水泥水化产物主要是MgKPO4·6H2O和MgKPO4·H2O,此外还含有大量未参与水化的氧化镁颗粒。

明胶微球/磷酸镁基骨水泥复合药物缓释体系的构建

采用乳化交联法制备出粒径主要分布在100~300μm的载药明胶微球,分析了交联剂含量、药物含量和转速对载药率和包封率的影响及药物含量和转速对微球粒径的影响。对载药明胶微球与磷酸镁基骨水泥进行复合,探讨微球降解过程中复合体系孔隙率的变化及其在体外药物释放的规律,以期获得一种具有药物缓释性能的多孔磷酸镁基复合骨水泥。结果表明,随着葡萄糖浓度增加,载药率和包封率先上升再下降;随着药物含量的增加,载药率保持上升,包封率先上升后下降;随着转速增加,载药率和包封率均下降。综合分析,在转速为400 r/min、葡萄糖浓度为0.5 g/m L、药物与明胶质量比为1:2的条件下制备的载药明胶微球载药量较高,且粒径合适。将复合不同比例该载药微球的磷酸镁基骨水泥浸泡在Tris-HCl缓冲溶液中进行体外药物释放研究,结果表明:在释放前期(0~10 h)药物释放速率较快,之后药物释放明显减缓。7 d后,微球几乎降解完全,药物释放率达到60%~89%,达到了一定的药物缓释效果。

应用UDS和微核试验评价磷酸镁骨黏合剂的遗传毒理效应

目的从遗传毒理学角度探讨磷酸镁骨黏合剂(magnesium phosphate cement,MPC)的遗传毒理学特性,为其在骨缺损修复领域的临床应用提供依据。方法将磷酸镁骨黏合剂制备浸提液,生理盐水作为阴性对照,采用程序外DNA合成(unscheduled DNA synthesis,UDS)检测法,硫酸镍为阳性对照,对渗入氚标记的胸腺嘧啶核苷(3H-TdR)的人外周血淋巴细胞液DNA做液体闪烁计数,测定3H-TdR掺入量的每分钟放射计数(radio counting per minute,CPM)值;采用小鼠骨髓嗜多染红细胞核试验,阳性对照组为环磷酰胺(CPA),测试其对小鼠股骨骨髓嗜多染红细胞的微核率。结果UDS试验结果显示:实验组(MPC浸提液)的CPM均值为35.98,而阴性对照组的CPM值仅为14.75,实验组不同浓度MPC浸出液的CPM值均略高于阴性对照组(生理盐水组),但差异无显著的统计学意义(P>0.05)。然而,考虑实验组MPC浸提液的CPM均值(35.98)远低于阳性对照组(不同浓度NiSO4)的CPM均值(415.38),且有显著的统计学差异(P<0.01)。因此,可以认为MPC浸提液不会引起DNA损伤。微核试验的结果显示:实验组引起股骨骨髓嗜多染红细胞的微核率与生理盐水阴性组比较,差异无显著意义(P>0.05),而实验组与阳性组之间存在明显差异(P<0.05)。结论磷酸镁骨黏合剂不会引起人外周血淋巴细胞程序外DNA合成增加,也不会引起骨髓嗜多染红细胞微核率增加。提示此骨黏合剂不会引起DNA损伤,也不会引起骨髓细胞突变作用。

壳聚糖对磷酸镁水泥抗水性能影响

磷酸镁水泥(MPC)力学性能优异,在民用、军事建筑和医用材料领域都有广泛应用前景。但MPC在经受水环境侵蚀时,强度损失较快,故改善MPC抗水性是一个重要的研究方向。研究了壳聚糖(CS)对MPC浆体凝结时间、强度及晶相结构影响,并研究了掺入CS后MPC硬化体在水、模拟体液(SBF)、磷酸盐缓冲溶液(PBS)中浸泡不同周期后强度及结构变化。结果表明,硼砂作为缓凝剂可明显延长MPC的凝结时间;MPC主要水化产物为MgKPO4·6H2O,存在未参与反应硼砂和大量剩余MgO;添加CS可使MPC硬化体结构更加致密,在经受水环境侵蚀时,MPC硬化体的强度损失明显减小,说明CS能提高MPC的抗水性;同时,由于MPC硬化体在SBF中浸泡后表面有球状类骨磷灰石晶体生成,说明其具有生物活性。

复合镁基磷酸盐骨水泥的研究

通过同时使用NH_4H_2PO_4和KH_2PO_4作为骨水泥磷酸成分合成一种新型镁基磷酸盐骨水泥材料。考察固化液浓度、氨/钾比、磷/镁比对骨水泥生物相容性的影响,结果表明,磷/镁比对骨水泥细胞毒性的影响最大、固化液浓度次之、氨/钾比影响最小;生物相容性最好的骨水泥配比为:固化液浓度15%、氨/钾比为1.5、磷/镁比为1.0。进一步对无毒级骨水泥性能进行表征,并与市售骨水泥进行比较。结果表明,CMPC(复合镁基磷酸盐骨水泥)具有中等抗压强度(9.3±1.7 MPa),介于MKPC(镁基磷酸钾骨水泥)(19.0±4.96 MPa),和MAPC(镁基磷酸铵骨水泥)(4.6±0.5)之间;Tris-HCl溶液浸泡三周后,CMPC降解达到96.15%,略高于其它两种骨水泥材料。综合上述结果,本研究制备的骨水泥具有良好的生物相容性、降解性、以及较好的力学性能,有望进一步应用于骨组织修复。

磷酸镁基骨水泥强度的影响因素及改性策略

磷酸镁基骨水泥(magnesium phosphate cements,MPCs)是一类新型无机骨修复材料,主要由氧化镁和磷酸盐通过水化反应而成;因其具备良好的生物学和物理学特性近年来引起研究者的极大兴趣。但现有MPCs的机械强度仍远低于人体骨,这极大地限制了其临床应用。探索具有合适机械强度的MPCs应用于临床是当前研究的急重热点。本文就目前关于MPCs机械强度方面的研究及改性进行综述。

两种无机骨水泥对家兔内脏毒性的比较研究

目的研究磷酸镁骨水泥(magnesiumphosphate cement,MPC)及磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Ce-ment,CPC)植入家兔体内后对其内脏的毒性反应。方法把50只家兔分成两组MPC植入组(32只),CPC植入组(18只),每只家兔在植入前抽血查肝功能丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)和肾功能尿素氮(Bun)、肌酐(Cr)。把MPC和CPC分别植入家兔股骨髁部,在术后24h及1、2、4、8、12周抽血查肝、肾功能。家兔处死后取出肝脏、肾脏、心脏、脑组织等做病理检查。结果①MPC植入家兔前后相比较,其对家兔的肝、肾功能无影响;②CPC植入家兔前后相比较,其对家兔的肝、肾功能无影响;③分别对植入MPC和CPC的家兔的肝、肾功能相比较,差别无统计意义;④全部家兔肝、肾、心脏及脑组织无病理变化。结论MPC与CPC一样,对家兔内脏无毒性作用。

新型骨水泥粘接固定骨折的动物实验研究

目的:应用磷酸镁骨水泥(magnesium phosphate cement, MPC)粘接固定家兔胫骨平台骨折,探讨其治疗效果、粘接和降解机理。方法:20只家兔分为两组,第1组15只,第2组5只,通过开放截骨法建立家兔双侧胫骨平台骨折模型。第1 组:实验组用MPC骨水泥固定,对照组用“L”形钢板固定。第2组:实验组也同样用MPC骨水泥固定,而对照组作空白对照。通过大体观察、影像学、组织学及电解质检查,探讨MPC骨水泥治疗骨折的效果、对体内电解质的影响、粘接和降解机理。结果:6周后实验组都获得稳定的骨折愈合,没有发现骨折错位及延迟愈合,MPC骨水泥逐渐被吸收,对体内电解质无明显影响,其对骨折的治疗和钢板固定组达到同样的治疗效果。而空白对照侧均出现骨折错位、畸形愈合。通过对标本的组织学检查发现其粘接机理为镶嵌固定,并通过溶解而逐步降解。结论:MPC骨水泥具有一定的粘接强度,能降解,对体内电解质干扰小,是一种较为理想的骨水泥,可以用于骨折的粘接固定。