應力對PDLLA降解的影響及PDLLA泡沫襯墊對應力遮擋作用的實驗研究.pdf

1、可降解和吸收材料是一類聚合物材料，它能逐漸在生物體內(nèi)破壞，最后完全從生物體內(nèi)消失，在醫(yī)學領(lǐng)域應用較廣。目前，臨床已經(jīng)開始使用的可降解吸收聚合物材料主要為聚乳酸PLA，它具有良好生物相容性和生物降解性，在骨折內(nèi)固定領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。PLA作為實用的可吸收內(nèi)固定材料，要求既要有一定的力學性能，又要有與組織如骨等愈合相匹配的降解速率。PLA的降解行為、反應機制和降解速率影響研究在骨內(nèi)固定中成為關(guān)注的焦點。 PLA等生物材料在植入體內(nèi)后，

2、必然處于復雜的應力環(huán)境中。本實驗首先對用于骨折內(nèi)固定體系的消旋聚乳酸(poly(D，L-lacitic acid)，PDLLA)泡沫襯墊材料，利用自發(fā)研制的力學加載裝置，詳細研究持續(xù)應力和不同應力狀態(tài)下，載荷對初始分子量為2.0×10<'5>的PDLLA泡沫襯墊體外降解行為的影響。其降解行為通過表面形貌、分子量、彈性模量、極限強度、失重百分率等指標進行表征。 同時，在Tc4(Ti--6A1--4V)材料制成的金屬接骨板下，加用初

3、始分子量為2.0×10<'5>，厚度分別為1.0mm、0.8mm、0.6mm、0.41m和0.2mm的PDLLA可降解泡沫襯墊材料，構(gòu)造成新型復合接骨板系統(tǒng)，用于家兔脛骨橫斷骨折內(nèi)固定動物實驗和體外生物力學測試。對無襯墊的對照組和有襯墊的各實驗組，測試骨折固定初期、循環(huán)沖擊載荷下和不同厚度的PDLLA對應力遮擋效應的影響，最后與有限元計算結(jié)果進行比較分析。 本文研究結(jié)果表明： 1.PDLLA材料的體外降解實驗看出，12周

4、后，不同批次PDLLA材料均表現(xiàn)出明顯分子量降低，但卻無明顯質(zhì)量損失的現(xiàn)象。定性、定量的實驗發(fā)現(xiàn)對照組和實驗組的PDLLA在材料力學指標上降解速率有明顯差異。相比不受力的對照組，受載荷的各實驗組降解速率均較快，表明各類應力均能加速PDLLA膜墊的體外降解速率，應力對材料的降解速率產(chǎn)生較大影響，其中拉應力和復合應力對PDLLA降解影響大于壓應力。 2.動物實驗中觀察到，PDLLA泡沫襯墊約在術(shù)后4周開始有裂縫、局部破壞，尚保持較完整的片狀

5、形態(tài)，術(shù)后8周有明顯降解，膜墊開始脆裂、變小，術(shù)后12周PDLLA膜墊已經(jīng)大量降解，僅在板下和板周看到殘留的少許碎片。X—Ray、大體觀察、組織學觀察表明，實驗組和對照組骨折均能順利愈合，但是實驗組骨痂形成及骨皮質(zhì)改建均優(yōu)于對照組。對照組后期，需要咬除接骨板板周圍增生骨痂和折斷接骨板才能去除金屬內(nèi)固定物，而實驗組接骨板和螺釘容易取出。 3.生物力學體外實驗表明，單純接骨板組與帶PDLLA襯墊的各實驗組，在骨折固定初期載荷一應力關(guān)

6、系有一定差異。對照組和各實驗組中，應力遮擋值分別在41.27％、30.98％、25.04％、75.89％、54.43％、37.09％，其中三組加用PDLLA的接骨板應力遮擋比純鋼板的對照組小，另兩組比對照組略大。選取加用0.6mm厚PDLLA組施加循環(huán)沖擊載荷，結(jié)果表明，隨循環(huán)載荷次數(shù)增加，應力遮擋減緩效應越顯著。選取厚度各自為0.6mm、1.0mm、2.0mm的PDLLA，當PDLLA完全降解時，2.0mm組幾乎沒有應力遮擋，1.0m

7、m襯墊應力遮擋損失也較大，而0.6mm襯墊組降解前后固定效果仍較好。鋼板既要起到早期堅強內(nèi)固定的作用，又要在骨愈合中后期的應力遮擋逐漸減小，選取1.0mm左右厚度的襯墊較優(yōu)。 4.有限元分析計算結(jié)果也表明，可降解PDLLA襯墊材在術(shù)后初期對接骨板的應力遮擋起到一定的緩解作用。尤其接骨板內(nèi)固定系統(tǒng)固定在壓力側(cè)和張力側(cè)時，術(shù)后初期應力遮擋效應均比較明顯?？山到釶DLLA生物材料在50％骨量生成時，對接骨板的應力遮擋效應也能起到一定程