一种新型磁性骨水泥的制备及其在交变磁场中对骨肿瘤的治疗效果评价

摘要

目的：
　　制备一种新型磁性骨水泥并对其形貌，磁性性能，力学性能，凝固时间，体内、外生物安全性及其在交变磁场下对体外骨肿瘤细胞和体内VX-2动物模型的治疗效果进行评价。
　　方法：
　　（1）对于不同尺寸的CoxFe1-xO4磁性纳米颗粒，我们使用高温有机溶剂法制备并用扫描电镜并表征其形貌，测定其成分，并在交变磁场下对其磁学性能和产热性能进行评价同时分别绘制磁滞回线和升温曲线。
　　（2）选择加热性能达到热疗要求的磁性纳米颗粒，按照磁性纳米颗粒质量占粉末总质量的不同比例分别按ISO5833标准制得0%、5%、10%、15%的磁性骨水泥并测定其抗压强度、凝固时间。
　　（3）从不同比例的磁性骨水泥中筛选出符合临床力学标准ISO5833的磁性骨水泥，测量其在390 KHz、22KA/m的交变磁场中的体外加热效率并绘制升温曲线。同时对其在交变磁场中诱导人成骨肉瘤细胞（MG-63）凋亡和抑制MG-63细胞增殖效果进行评价。此外CCK-8法被用来检测其对小鼠成纤维细胞（MEF）的毒性作用。
　　（4）构建VX-2兔骨肿瘤模型，通过评价对照组和治疗组的存活时间和瘤体最大直径来评价磁性骨水泥在交变磁场中对骨肿瘤的治疗效果。同时通过血生化检测的方法对磁性骨水泥体内安全性做出评价。
　　结果：
　　（1）所制得的CoxFe1-xO4磁性纳米颗粒成分测定为Co0.04Fe2.96O4。所有尺寸的Co0.04Fe2.96O4均为超顺磁性，其中22nm的磁性纳米颗粒里拥有最高的饱和磁化强度（78.06emu/g）和较为优异的升温效率（60s升温60℃）。
　　（2）磁性骨水泥的凝固时间随着Co0.04Fe2.96O4磁性纳米颗粒含量的增加而延长。仅含5%Co0.04Fe2.96O4磁性纳米颗粒的磁性骨水泥的抗压强度为（77.1±6.3）MPa满足ISO5833标准要求(>70MPa)。
　　（3）在390 KHz、21KA/m的交变磁场中含5%Co0.04Fe2.96O4磁性纳米颗粒的磁性骨水泥3min可达到治疗温度50℃，6min可达55℃。维持温度在50℃，30min时MG-63细胞的凋亡率为77.78%，同时抑制了88%骨肿瘤细胞的增殖。而直接升温6min时MG-63细胞的凋亡率为80.78%，同时抑制了96%骨肿瘤细胞的增殖。此外含5%Co0.04Fe2.96O4磁性纳米颗粒的磁性骨水泥对MEF细胞的细胞毒性和对照组比无统计学差异。
　　（4）对照组的存活时间（27±6）天，治疗组的6只兔中2只没有发现复发，4只复发的兔中2只分别于肿瘤移植后的第40天和第43天死亡，还有两只已存活了49天（还未死亡）。于此同时21天观测对照组的肿瘤最大直径为（42±6.2）mm，而治疗组的肿瘤最大直径为（11.1±5.5）mm，这说明治疗对肿瘤生长速度抑制的效果明显。
　　结论：
　　本实验制得的22nm的Co0.04Fe2.96O4具有良好的磁学性能、产热性能和生物安全性。含5%Co0.04Fe2.96O4磁性纳米颗粒的磁性骨水泥在交变磁场中不仅能诱导骨肿瘤细胞的凋亡还能有效地抑制骨肿瘤细胞的增殖。此外其在兔体内能有效地抑制骨肿瘤的生长的同时对兔的肝、肾功能无影响。这种新型的磁性骨水泥不仅能在交变磁场中对体内外骨肿瘤有很好的治疗效果，而且可以很好地解决骨肿瘤引起的病理性骨折，为临床骨肿瘤的治疗提供了一个新的治疗策略。

目录

声明

第1章 绪论

1.2骨水泥的发展和应用

1.3磁性纳米材料的研究现状

1.4选题意义

1.5实验技术路线

第2章 CoxFe1-xO4的制备与表征

2.1 前言

2.2不同尺寸的CoxFe1-xO4颗粒的制备过程

2.3不同尺寸的CoxFe1-xO4颗粒的表面修饰

2.4 不同尺寸的CoxFe1-xO4颗粒的形貌观测、产热性能和磁性性能的测量

2.5 实验结果

2.6 讨论

第3章 磁性骨水泥的制备与力学性能评价

3.2 磁性骨水泥的制备

3.3 磁性骨水泥的凝固时间测定

3.4 磁性骨水泥的抗压强度的测定

3.5 磁性骨水泥在交变磁场中的体外升温效率测定

3.6 实验结果

3.7 讨论

第4章 磁性骨水泥在交变磁场中对MG-63细胞的抑制增殖和诱导凋亡

4.2磁性骨水泥在交变磁场中方对MG-63细胞的增殖的影响

4.3磁性骨水泥在交变磁场中对MG-63细胞凋亡的影响

4.4 实验结果

4.5 讨论

第5章 磁性骨水泥的体外生物安全性评价

5.3 实验仪器

5.5 实验结果

5.6 讨论

第6章 磁性骨水泥对骨肿瘤治疗的体内预实验

6.3 磁性骨水泥在交变磁场中对兔VX-2骨肿瘤模型的治疗

6.4 磁性骨水泥在体内的生物安全性评估

6.5 实验结果

6.6 讨论

第7章 结论与展望

参考文献

致谢

在校期间发表的学术论文及其它学术成果