论文部分内容阅读
目的:制备多种磺化聚醚醚酮基复合材料,将复合材料植入兔股骨髁骨缺损模型中,探讨复合材料骨整合性能,为相关的科学实验提供参考,为磺化聚醚醚酮基生物活性复合材料临床应用提供理论和实验依据。方法:聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)经浓硫酸磺化后制备磺化聚醚醚酮(Sulfonated Polyetheretherketone,SPEEK),将氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)、成骨多肽(Bone Forming Peptide,BFP)与磺化聚醚醚酮(Sulfonated Polyetheretherketone,SPEEK)共混,制备氧化石墨烯/磺化聚醚醚酮(GO-SPEEK)、成骨多肽/磺化聚醚醚酮(BFP-SPEEK)、氧化石墨烯/成骨多肽/磺化聚醚醚酮(GO-BFP-SPEEK)复合材料,进行复合材料体外理化性能、细胞学研究(材料制备及体外研究由四川大学化学工程学院完成)。选取24只健康成年新西兰兔(2月龄,雌雄不论,体重2.5-3kg),应用随机数字分组法进行完全随机化分组为4组(n=6),用直径6mm骨科手术钻于兔双侧股骨外髁处制作直径6mm、深度10mm的一致性骨缺损动物模型,然后分别将制备的SPEEK、GO-SPEEK、BFP-SPEEK、GO-BFP-SPEEK复合材料植入骨缺损处,按照植入材料分为A组(SPEEK)、B组(GO-SPEEK)、C组(BFP-SPEEK)、D组(GO-BFP-SPEEK)。其中D组为实验组,A组、B组、C组为对照组。术后新西兰兔统一于西南医科大学动物实验中心单笼饲养。在术后4、8周各组分别空气栓塞处死3只动物,取标本行大体观察、Micro-CT断层扫描分析及三维图像重建、X线检查、推出实验、硬组织学及扫描电镜观察植入材料表面及内部新骨形成情况。SPSS23.0统计学分析软件对实验所得数据进行分析。结果:术后成骨区肉眼观察及X线检查显示:术后各组植入材料位置良好。术后4周时B、C、D组成骨质量及速度优于A组;术后8周时D组成骨质量及其速度均优于其他对照组。Micro CT扫描显示:术后4周时各组材料表面形成了数目较少、形态较小、排列稀疏的新生骨骨小梁结构。术后8周时各组材料表面紧密包绕网织状新生骨。A组骨小梁细小、稀疏、数目较少;B、C组骨小梁的数目较多,排列整齐;D组骨小梁结构排列整齐,相互交错呈编织状,与正常骨组织相近。同一组材料术后8周骨体积分数(BV/TV)、骨小梁(Tb.N)、骨小梁间隙(Tb.Sp)和骨小梁厚度(Tb.Th)指标优于4周时,t检验分析差异有统计学意义(P<0.05)。材料植入后同一时间点D组的BV/TV、Tb.N、Tb.Sp和Tb.Th指标均显著优于A、B、C组,其中A组种植体周围成骨较少,单因素方差分析差异有统计学意义(P<0.05)。推出实验显示:材料植入后同一时间点,与其他组相比,D组最大推出力较大,且差异有统计学意义(P<0.05)。不同时间点,同组对比,最大推出力逐渐增大,且差异有统计学意义(P<0.05)。不脱钙骨组织学观察显示材料植入后4周A组植入材料-骨界面为厚而疏松的软组织,B、C、D组植入材料-骨界面为结缔组织纤维膜,A、B、C、D组植入材料表面新生骨组织偶见;材料植入后8周A组植入材料表面可见少量新生骨组织,新生骨向材料内部生长;B、C组植入材料表面有较多新生骨组织,新生骨向材料内部生长;D组植入材料表面有大量新生骨组织,甚至呈环形包绕,新生骨向材料内部生长。扫描电镜观察示植入材料表面有直径不等的孔隙。材料植入后4周时,B、C、D组植入材料表面孔隙内有少量的新生骨长入。A组植入材料表面孔隙内未见新生骨长入。材料植入后8周时,B、C组植入材料表面孔隙内可见到新生骨长入明显增加,D组植入材料表面孔隙内可见大量的新生骨长入。A组植入材料表面孔隙内仅见少量的新生骨长入。结论:GO-BFP-SPEEK、SPEEK、GO-SPEEK、BFP-SPEEK四组材料均具有良好的体内生物相容性。GO-BFP-SPEEK复合材料对兔股骨髁骨缺损的修复能力和促进成骨方面优于SPEEK、GO-SPEEK、BFP-SPEEK,在体内的骨整合能力显著地提升,可以有效修复兔股骨髁骨缺损。