表面改性PET韧带材料的清洗消毒及PET骨结合研究

摘要

研究背景:
　　关节韧带损伤在交通事故、军事训练、体育活动中非常多见,随着国民生活水平的提高,各项体育运动逐渐普及、运动训练的项目逐渐增多,关节韧带损伤发生率随之逐年增高。交叉损伤可能导致关节运动功能障碍,需韧带重建手术来恢复关节功能。重建方法包括自体韧带移植,异体韧带移植和人工韧带移植。伴随着医用材料学及相关学科的迅速发展,人工韧带材料的研发工作不断取得新进展。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为人工韧带研发的主要材料,具备优良的生物力学性能,国内外学者对其作为韧带材料已进行了持续性的探索研究。作为植入性医疗产品,PET人工韧带的清洗消毒工作是安全工作中的重点,关系到材料生物力学和空间结构稳定性的改变、材料带来的潜在外源性感染源、有害杂质所导致的炎症反应,影响着PET骨结合。人工韧带材料应满足无菌、无毒的安全标准,理想的人工韧带材料还应具备良好的生物相容性,材料植入动物骨隧道后,能够得到良好稳定的骨愈合长入效果。在韧带材料研发过程中,我们需要设计改进合理的杂质清洗去除、消毒处理方案,并对材料植入后骨结合情况进行观察研究。
　　研究目的:
　　观察研究不同消毒方法对PET韧带材料的编织结构的影响,分析不同消毒方法对材料生物力学的影响;探讨针对本材料所设计的杂质清洗方案的可行性及合理性;通过动物实验,评估PET材料植入后,骨道内新骨的长入愈合情况。期待本实验为今后PET韧带材料的研发工作奠定良好的基础。
　　研究方法:
　　1.以线密度为1500D、3000D、5000D的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维为材料,编织微孔大小相同的PET人工韧带结构,分别给予环氧乙烷熏蒸、高压蒸汽、60℃照射消毒处理,并设未作消毒处理的空白对照组,各组均进行生物力学测试、编织结构扫描电镜下对比观察、孔隙率测定,对测量所得数据行统计学比较分析。
　　2.壳聚糖接枝改性后的PET韧带材料,进行多步骤、多试剂清洗,通过扫描电镜对材料表面清洗前后进行对比观察;清洗后的材料浸入小鼠成骨细胞的培养液中,观察小鼠成骨细胞在材料表面的早期黏附情况。
　　3.建立新西兰大白兔双后肢骨隧道,将韧带材料植入12周后取材,对PET骨结合情况采用生物力学测试、硬组织切片对比观察。
　　研究结果:
　　1.材料经高压蒸汽消毒后最大拉力、第一次破裂力降低,孔隙率减小;60℃照射消毒后最大拉力降低。环氧乙烷熏蒸消毒对材料的断裂伸长率、最大拉力、第一次破裂力、材料编织结构均无显著影响。
　　2.表面改性后的材料,在经过多试剂、多步骤清洗后,材料表面洁净度明显提高,黏附杂质明显减少,小鼠成骨细胞可在材料表面黏附生长,生长状态正常。
　　3.清洗消毒处理的实验材料,植入新西兰大白兔骨隧道12周后,材料未对宿主组织产生侵蚀作用,未引发明显免疫排斥和炎症反应,通过表面接枝壳聚糖分子,新骨愈合长入情况良好,硬组织切片和力学测试结果均表明,得到了稳定的PET骨结合界面。
　　研究结论:
　　1.高压蒸汽消毒后韧带样品的生物力学性能降低比较明显;采用60℃射线消毒方法对产品的力学性能影响较小,可进一步改进。线密度越大,编织成型的三维微孔结构越不易受到常规消毒的影响。PET微孔编织韧带材料使用环氧乙烷消毒方法更为合适。
　　2.对材料行无水乙醇、NaOH碱溶液、表面活性剂、C2H2O4溶液洗涤后,PET韧带材料表面杂质得以充分洗涤清除,小鼠成骨细胞在洗涤后的韧带材料表面均有黏附生长,且生长状态正常。生物化PET材料进行生物医学实验之前,本实验的清洗方法充分而必要。
　　3.材料植入动物骨隧道12周后,硬组织切片和力学测试结果均表明,新骨愈合长入情况良好。实验结果证实,材料骨结合情况朝着良性方向发展。
　　综上,表面改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯编织材料,经本试验清洗、消毒处理及相关动物实验观察,被认为具备良好的生物安全性和生物相容性,本实验为今后动物实验研究和临床研究奠定了良好的基础。

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缩略语表

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前言

文献回顾

1．人工韧带材料的发展

2．PET人工韧带材料的编织

3． PET微孔编制材料的消毒研究

4. PET韧带材料的生物化处理及材料改性后期的清洗工作

5．PET骨界面结合研究

实验一 不同消毒方法对PET韧带材料的生物力学及编织结构的影响

1 材料和仪器

2 方法和步骤

3 实验结果

4 讨论

实验二 壳聚糖改性PET韧带材料的杂质清除及细胞黏附观察

1 实验材料

2 方法和步骤

3 实验结果

4 讨论

实验三 PET骨结合的动物实验研究

1 实验对象

2 方法和步骤

3 实验结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢