致密型n-HA/PA66人工骨与PLGA膜复合体修复节段性兔股骨缺损的实验研究

摘要

由各种原因造成的骨缺损的修复历来是临床一大难题，特别是大段负重骨缺损的重建更为困难。国内学者李玉宝等研制出的纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(nano-hydroxyapatite/polyamide-66，n-HA/pA66)人工骨，是具有我国自主知识产权和国际领先水平的新型纳米骨修复替代材料，它将纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite，n-HA)的优良生物相容性、刚性、尺寸稳定性和高分子聚己二酰己二胺(Polyamide,PA66)的韧性完整地结合起来，其在形态、结构和组成上与人体骨中磷灰石纳米针晶相似，而力学性能特别是抗压、抗弯强度和弹性模量与人体皮质骨相近。我科孟纯阳博士<'[2]>己完成“n-HA/PA66人工骨生物学性能及修复骨缺损的实验研究”，实验显示：网孔n-HA/PA66人工骨具有良好的生物相容性和生物安全性，具有良好的生物活性和骨传导能力，即具有良好的生物学性能。本实验应用的致密型n-HA/PA66人工骨是一种新型的骨修复替代材料，其力学性能及化学特性接近自然骨水平，与网孔n-HA/PA66人工骨相比强度更好，更适合于负重部位骨缺损的修复，但同时由于其质地坚硬致密，不利于骨细胞的长入和血管化，难以成骨。因此本实验应用膜引导性骨再生<'[3]>(Membraneguided bone regeneration，MGBR)技术，和网孔n-HA/PA66人工骨做对照，并建立单一负重骨缺损模型，期望解决致密型n-HA/PA66人工骨早期无法成骨及自身难以再血管化的问题，验证其修复负重部位骨缺损的可行性。 目的：为致密型n-HA/PA66人工骨应用于负重部位骨缺损的修复做前期实验研究。应用MGBR技术，观察致密型n-HA/PA66人工骨与聚乳酸—乙醇酸(Polylactic-glycolic acid，PLGA)膜复合体修复骨缺损的特点及机制，拟解决致密型n-HA/PA66人工骨早期无法成骨及难以再血管化问题。通过力学实验，测试用本方法造成的致密型n-HA/PA66人工骨与自体骨结合强度。证实致密型n-HA/PA66人工骨与PLGA膜复合体修复负重部位骨缺损的可行性。 方法：选择同种系健康新西兰大白兔42只，5月龄以上，生理状态正常，雌雄不限，体重2.5～3.1kg(由重庆医科大学动物实验中心提供)。将42只兔随机分成三组，编号A、B、C，每组14只，每只兔行左侧股骨中段节段性完全切除，缺损长度为1厘米(cm)，右侧作为力学实验正常对照。A组植入致密型n-HA/PA66复合材料和PLGA膜，B组仅植入致密型n-HA/PA66复合材料，C组植入网孔n-HA/PA66复合材料。A组为试验组，B、C两组为对照组。术后12、16、20、24周(W)各时相点分别摄X线DR片，取材行大体观察，制作硬组织学切片行组织学观察；24W时各组留取部分标本行扫描电镜(Scanning electron microscope，SEM)观察，并进行生物力学测试。对各时间点每组“材料/受体”骨界面新骨形成、骨缺损修复、骨愈合情况以及骨缺损修复后的力学强度进行评价。上述实验所得数据用SAS11.0统计软件进行统计学分析比较，并规定以p<0.05为具有显著性差异。 结果：术区未见明显的排斥反应。 (1)X线：12W时，三组复合材料均与自体骨相连接，可见大量新生骨痂包裹植入体，但形态不规则，骨折线已模糊；16W时，实验组可看到骨痂与自体骨皮质相延续，并开始塑形，但形态仍不不规则；20W时，实验组植入体周围骨痂形状趋于规则，B、C两组骨痂亦开始塑形，但形态不规则；24W时，三组植入体己与自体骨紧密融合在一起，A组植入体周围骨痂与自体皮质骨相连续、自然光滑，塑形好，B、C两组骨痂形态亦趋于规则，且与自体骨皮质相延续。由Lane's放射学评分可见，从12W开始，三组成骨情况比较，A、C两组p>0.05，无明显差异；而A、B两组p<0.05，差异有显著性。 (2)组织学：12W时，实验组可看到材料周围大量成骨细胞(Osteoblast，OB)及新生骨小梁(Primitive trabecula bone，PTB)，B组亦可看到OB和PTB，C组周围可看到新生软骨细胞(chondrocyte，CC)，网孔中有胶原组织(Collagen，Col)及OB；16W时，实验组材料周围可看到大量PTB，部分板层骨(Lamellar bone，LB)以及破骨细胞(Osteoclast，OC)导致的材料边缘部分吸收现象，B组材料周围可看到大量OB及PTB，C组可看到材料周围大量新生CC，PTB及部分LB；20W时，实验组可看到大量新形成的LB，B组可看到材料周围大量PTB及LB，C组可看到材料周围LB增多，软骨组织(Cartilaginoustissue，CT)减少，网孔中亦看到PTB。24W时，实验组植入体周围新生LB更多更致密，B组亦可看到大量LB，C组CT逐渐被LB替代。由组织学切片计算机图像分析可见，A组与C组间骨结合率p>0.05，无明显差异；但A组与B组间骨结合率p<0.05，差异有显著性。 (3)SEM：三组复合材料与自体骨界面上均有新生骨痂，材料与自体骨融合较紧密，骨胶原呈蟹足状伸向复合材料；C组网孔内可见到新生骨组织，A、B两组复合材料表面均有新生骨基质小泡形成且分布均匀，类似自体骨基质，HA呈现小颗粒，钙盐沉积好。 (4)生物力学：24W时，三点弯曲试验和压缩试验中全面、客观反映力学修复效果的强度、韧性、及弹性指标的各项测试结果表明，A、C组间并分别和正常股骨相比较，均无统计学意义(p>0.05)，而B组和正常股骨之间有显著性差异(p<0.05)。 结论：致密型n-HA/PA66人工骨与PLGA膜复合体具有良好的生物相容性、骨引导作用和力学性能，可用于负重部位骨缺损的修复。

目录

论文说明：英汉缩略语名词对照

声明

摘要

前言

1材料与方法

2实验结果

3讨论

全文结论

参考文献

图片

文献综述：人工椎体的发展及在脊柱外科中的应用

致谢

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