多孔磷酸鈣陶瓷支架血管植入復(fù)合體的血管化與生物力學(xué)性能的研究.pdf

1、臨床上由于腫瘤、創(chuàng)傷等各種原因造成的大節(jié)段骨缺損修復(fù)一直是骨科臨床治療上的難題之一。目前常用于臨床骨缺損修復(fù)的生物支架材料主要是以羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA，分子式[Ca10(PO4)6(OH)2])為主的人工骨。但該材料存在著力學(xué)性能差，脆性大，抗壓、抗折強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。與此同時(shí)，作為另一種治療策略的骨組織工程研究也存在著支架材料的力學(xué)性能改善和骨修復(fù)體血管化等問題。其中，血管化是骨組織工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。組織工程骨的血

2、管化對(duì)促進(jìn)骨修復(fù)體中新骨形成至關(guān)重要，而新骨形成又有效的提高了骨修復(fù)體的力學(xué)性能，并最終反映了其修復(fù)骨缺損的能力。
　　 本研究中，為了加快支架材料的血管化，設(shè)計(jì)并制備了C型多孔HA支架。接著選擇四種不同的體內(nèi)植入方式，分別是:A組:背脊肌肌袋內(nèi)(dorsalmuscle)植入;B組:腹股溝淺動(dòng)脈（SuperficialFemoralArtery）植入;C組:腹股溝無(wú)名動(dòng)末端結(jié)扎（Inguinalanonymousarteryl

3、igation）植入;D組:腹股溝神經(jīng)束(inguinalneurovascularbundle)植入。目的是考察材料的血管化及新骨形成面積跟體內(nèi)不同植入部位的生理環(huán)境之間的關(guān)系。探索一種支架材料快速血管化的方法。而且進(jìn)一步考察了材料血管化與其力學(xué)性能提高之間的關(guān)系。
　　 體內(nèi)骨組織工程是指應(yīng)用具有骨誘導(dǎo)性的生物材料，不外加任何生長(zhǎng)因子或細(xì)胞，以自身作為生物反應(yīng)器，在非骨環(huán)境直接構(gòu)建具有生命活力的骨修復(fù)體，移植后修復(fù)骨缺損。為

4、了提高支架的力學(xué)性能，本課題組在前期的研究中得出，將支架材料在腹腔大網(wǎng)膜培養(yǎng)，不僅能夠提高材料的力學(xué)性能，而且能夠獲得具有生命活性的骨修復(fù)體。此方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)動(dòng)物的創(chuàng)傷小，而且術(shù)后不影響動(dòng)物的正常機(jī)能。固本研究接著采用堆積法制備多孔HA支架，首先將支架在動(dòng)物腹腔大網(wǎng)膜中培養(yǎng)6個(gè)月，然后把獲得的骨修復(fù)體植入原位進(jìn)行大節(jié)段骨缺損修復(fù)實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)這種通過體內(nèi)組織工程，獲得的具有生物活性的骨修復(fù)體，對(duì)大段骨缺損的修復(fù)效果。本研究主要結(jié)論如下:

5、r>　　 1.通過顆粒造孔法制備出了C型多孔HA支架（Φ22mm×12mm，外徑12mm，內(nèi)徑6mm），多孔HA支架的平均孔徑為550μm～650μm、連通孔孔徑為150μm～200μm、總孔隙率為78.2％、抗壓強(qiáng)度為0.8MPa;C型多孔HA支架凹槽的設(shè)計(jì)與用相同方法（即蠟球造孔法）制備的圓柱型支架比較其優(yōu)點(diǎn)是支架的凹槽設(shè)計(jì)宏觀上適應(yīng)了血管束的埋入、在支架植入體內(nèi)后增加了材料與組織液的接觸面積。
　　 2.體內(nèi)四種不同植入

6、方式的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所制備的C型多孔HA支架材料具有良好的生物相容性，無(wú)細(xì)胞毒性;材料的血管化及新骨形成面積跟體內(nèi)不同植入部位的生理環(huán)境有著密切的關(guān)系。組織學(xué)染色和統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示:(1)四種植入方式均能使材料血管化和誘導(dǎo)成骨，支架材料的血管化與體內(nèi)異位誘導(dǎo)成骨之間呈正相關(guān)性;(2)四種植入方式中，腹股溝無(wú)名動(dòng)末端結(jié)扎能夠加快材料的血管化，從而增加異位成骨量。
　　 3.對(duì)四種植入部位獲得骨修復(fù)體的抗壓強(qiáng)度分析顯示，各植入部位培

7、育的骨修復(fù)體其抗壓強(qiáng)度相對(duì)植入前均有顯著提高。所獲得骨修復(fù)體的抗壓強(qiáng)度與植入部位的生理特征密切相關(guān)。本章實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:各個(gè)時(shí)間點(diǎn)所獲得骨修復(fù)體，腹股溝無(wú)名動(dòng)末端結(jié)扎組抗壓強(qiáng)度的提高較其他組有顯著性的差異。組織形態(tài)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果表明新生血管密度與抗壓強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)為r=0.86,p＜0.05，二者之間存在較強(qiáng)的正相關(guān)性。
　　 4.使用前期以堆積法制備的多孔HA支架（總孔隙率為67.79％，具有100％的貫通性，平均孔徑為300μ

8、m）植入動(dòng)物腹腔培育骨修復(fù)體，并植入股骨缺損進(jìn)行修復(fù)。在體內(nèi)雜化6個(gè)月后，骨修復(fù)體的抗壓強(qiáng)度增加到2.43±0.296MPa，達(dá)到了松質(zhì)骨(2.73MPa)的89.3％。植入股骨缺損處分別修復(fù)1個(gè)月、3個(gè)月后，生物力學(xué)檢測(cè)結(jié)果顯示:相同修復(fù)時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)組抗彎強(qiáng)度明顯優(yōu)于空白對(duì)照組和支架直接植入修復(fù)組，實(shí)驗(yàn)組在修復(fù)3個(gè)月后股骨的抗彎強(qiáng)度為83.57±6.85MPa，達(dá)到了正常骨的91％左右。組織學(xué)檢測(cè)及X線觀察結(jié)果均顯示，大節(jié)段骨缺損不能通