納米羥基磷灰石聚酰胺材料用于山羊頸前路植骨的實驗研究.pdf

1、患有頸椎疾病并需要手術(shù)的患者越來越多。前路減壓植骨內(nèi)固定是治療這類疾病最重要的術(shù)式之一。自從Smith和Robinson在1958年首創(chuàng)頸前路椎間盤切除植骨融合術(shù)以來，自體髂骨一直是頸前路植骨融合術(shù)中植骨材料的金標(biāo)準(zhǔn)。但取自體髂骨存在如下缺點：局部疼痛、出血、感染、神經(jīng)損傷、撕脫骨折、增加手術(shù)時間、影響美觀等。由于這些缺點，人們一直努力尋找理想的替代物。 國外應(yīng)用較多的是同種異體骨。但對于中國來說，由于遺體捐贈的人少，其來源有限

2、，而且存在傳染疾病(HIV、HBV、HCV等)的危險。異種骨免疫排異反應(yīng)的風(fēng)險較大，目前很少使用。 鈦網(wǎng)填充局部自體骨是另一常用的方法。但局部可供使用的松質(zhì)骨往往較少。更大的問題是鈦網(wǎng)容易移位、沉降。 人體骨中的無機成分以羥基磷灰石的形式存在，羥基磷灰石具有天然的生物活性。又由于純羥基磷灰石質(zhì)脆易碎，力學(xué)性能不佳，人們自然想到把羥基磷灰石和其他成分組合起來使用。聚酰胺具有與骨膠原的特征化學(xué)鍵相似的酰胺鍵和羧酸基團，兩者結(jié)

3、合使材料有高度的仿生性能。本課題擬開發(fā)一種納米羥基磷灰石聚酰胺復(fù)合材料(nHA-PA66)用于頸前路植骨。觀察材料在山羊體內(nèi)放置后的力學(xué)性能變化和組織學(xué)改變。 研究工作由兩部分組成： 一、nHA-PA66植入山羊后的生物力學(xué)評價 目的：比較nHA-PA66在體外以及植入山羊體內(nèi)后的力學(xué)性能變化，了解其能否滿足臨床需要。 方法：探索適當(dāng)?shù)臈l件，水熱法制備針狀納米級羥基磷灰石，并與溶解后的PA66進行復(fù)合。經(jīng)

4、過洗滌，干燥，成型，烘焙等過程，制成nHA-PA66復(fù)合材料。將材料修剪成0.8cm×1.0cm×1.5cm大小，分別植入12只山羊的髂嵴，仔細縫合，不用固定。3個月時，處死其中6只(3個月組)，6個月時處死其余6只(6個月組)。取出材料。另準(zhǔn)備6塊同樣大小的材料，未經(jīng)植入體內(nèi)。三組同時進行力學(xué)測試。將材料固定在萬能材料試驗機的兩個加載頭之間進行極限載荷-位移測試。施加載荷時保持連續(xù)勻速加載，速度為1mm/min，加載從零載荷開始，記錄

5、載荷-位移曲線。載荷信號和位移信號有計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄。求得最大抗壓縮強度和彈性模量。 結(jié)果：未植入組、3個月組、6個月組的最大抗壓縮強度分別是：94.0±11.6MPa、37.5±5.2 MPa、31.6±5.4 MPa；彈性模量分別是：37.0±3.6 GPa、30.8±3.3 GPa、28.9±3.4 GPa。表明3個月組較未植入組最大抗壓縮強度明顯下降，6個月組較3個月組有下降；彈性模量：未植入組較三個月組和六個月組

6、大，有統(tǒng)計學(xué)差異，三個月組和六個月組之間沒有統(tǒng)計學(xué)差異。 結(jié)論：通過水熱合成法、微粒共溶法等方法，可以制成力學(xué)性能優(yōu)良，同時具有很高生物活性和生物相容性的硬組織替代材料n-HA/PA66。材料有很好的力學(xué)性能，易于修剪。材料植入山羊髂嵴后，抗壓縮強度和彈性模量有所下降，但材料在山羊體內(nèi)6個月內(nèi)的力學(xué)性能均能滿足臨床實用的需要。 二、nHA-PA66植入山羊頸椎的組織學(xué)評價 目的：了解nHA-PA66植入山羊頸椎6

7、個月的組織學(xué)變化。 方法：對12只山羊行頸前路手術(shù)，椎體次全切除，缺損處以nHA-PA66材料填充、支撐，鋼板螺釘固定。分3個月、6個月兩批處死動物。將材料和周圍骨質(zhì)整體取出，鋸成小塊。橫切面包含骨與材料接觸的界面。做脫鈣后的HE染色和不脫鈣的硬組織切片、品紅染色。鏡下觀察骨和材料的組織學(xué)變化。進行組織學(xué)定量分析，測量骨和材料直接接觸占全部界面的比例。 結(jié)果：在正常的骨質(zhì)，可以看到成骨細胞、破骨細胞、成纖維細胞、骨小梁、

8、類骨質(zhì)等的典型表現(xiàn)。有些區(qū)域還可看到典型的軟骨組織。在骨和材料的界面，可見大部分區(qū)域，宿主骨和材料之間有一薄層纖維組織，小部分區(qū)域，宿主骨和材料直接接觸。3個月時，宿主骨和材料的接合較為松散，直接接觸占的比例較小。有破骨細胞向材料表面聚集。細胞可以長入材料內(nèi)部。材料被分割成塊。材料降解的過程和膜內(nèi)成骨的過程同步進行。6個月時材料表面的降解比較明顯，有很多碎片出現(xiàn)，被纖維組織包圍，材料碎片、纖維軟骨、早期紊亂的編織骨、成熟的骨小梁混雜存在