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[背景和目的]骨缺损是骨科、口腔颌面外科等领域的常见疾病,其发病率高、对患者危害大,其治疗是当代外科面临的挑战之一。目前,利用生物骨替代材料填充治疗骨缺损正逐步运用于临床,并可能成为未来治疗骨缺损的主要趋势。在生物骨替代材料中,磷酸钙盐材料因其成分骨无机成分接近,骨传导性良好、能有效被新生骨替代而被广泛应用于临床。但其骨诱导性低下,且降解速率过慢,致使此类材料的临床效果劣于传统移植物。因此寻找一种经济,便于操作,同时安全性高的材料来提高其生物活性的结合材料是骨替代生物材料研究领域的热点。珍珠层是贝壳类软体动物的内壁,是一种天然的有机-无机复合材料,大量体内体外试验证实,珍珠层具有优良的生物相容性,骨传导性和成骨诱导性,是一种理想的骨替代材料。受限于珍珠层材料的形态,目前有关其在骨替代方面的研究多采用单一粉状或块状材料,或以高分子聚合物为载体复合成型。迄今为止,采用珍珠层与另一种可降解骨替代材料——磷酸钙结合的研究,国内外相关报道甚少。故本研究的目的是试图在保存珍珠层材料生物活性的前提下,使其与磷酸钙盐载体有机结合,既利用珍珠层成骨诱导性,又利用磷酸钙盐的可塑性,发挥二者优势,制备一种新型骨诱导材料。[方法]本研究分三部分:1、混合珍珠层粉对磷酸钙骨水泥理化性质及生物活性的影响:将珍珠层粉与磷酸钙骨水泥(CPC)固相粉末混合,用自固化的方法制备珍珠层/CPC复合材料。以CPC及混合无机碳酸钙的CPC复合材料为对照。检测理化表征,检测材料细胞相容性及细胞成骨诱导性。2、新型珍珠层/磷酸钙盐自固化材料的制备,材料理化性质分析及材料的细胞相容性,成骨诱导性及体内降解率的相关研究:创新性的两步法制备珍珠层/磷酸钙盐自固化材料,即先用珍珠层粉及磷酸二氢钙(Monocalcium phosphate monohydrate,MCPM)制备含珍珠粉微量元素的透磷灰石(Brushite,Dicalcium phosphate dihydrate,DCPD),再将珍珠层粉及第一步制备的透磷灰石和添加材料混合形成自固化材料固相并使用2.5%磷酸氢钠(Na2HP04)溶液为液相,混合、铸模以制备珍珠层/磷酸钙盐自固化材料。根据第二步中珍珠层粉的不同质量比,将最终材料分为5组,检测材料理化表征;在材料表面培养MC3T3-E1细胞、海拉细胞(HeLa)及小鼠骨样细胞(MLO-Y4),检测材料细胞相容性及细胞成骨诱导性。建立兔背部筋膜包埋模型,检测材料体内降解率。3、新型珍珠层/磷酸钙盐骨自固化材料修复兔股骨远端皮质骨骨缺损的实验研究。建立股骨远端外侧皮质骨骨缺损模型,并按分组在缺损部位填充(空白对照组,珍珠层/磷酸钙盐材料移植组,羟基磷灰石颗粒移植组)材料。术后每组分4周、8周两个时间点处死,取材。并采用Micro-CT对骨缺损部位进行分析。观察新骨形成,材料与骨的整合等生物学信息,比较组间骨修复的差异。[结果]第一部分:①在向磷酸钙骨水泥初始固相粉末中添加珍珠层粉后,形成材料的主要最终无机化学物质由羟基磷灰石转变为霰石、羟基磷灰石及碳酸磷灰石;②添加入珍珠层粉后,水泥凝固时间延长,压缩强度下降;较无添加的CPC材料,添加入珍珠层粉后,最终材料的孔隙率明显增加;③检测材料体外降解速率,较无添加的CPC材料,添加入珍珠层粉材料的降解速度明显加快;④添加入珍珠层粉后,可促进成骨细胞在骨水泥材料表面粘附、铺展、增殖及向骨的分化;第二部分:①通过本部分研究方法制备的珍珠层/磷酸钙盐自固化材料的主要最终无机化学物质由羟基磷灰石转变为霰石、透钙磷石、羟基磷灰石及碳酸磷灰石,并包含多种珍珠层粉中的微量元素以离子替换的形式存在与磷酸钙中;②利用本研究方法制备的珍珠层/磷酸钙盐自固化复合材料的自固化时间与原料中珍珠层粉材料的质量比呈正相关;③利用本研究方法制备的珍珠层/磷酸钙盐自固化复合材料,较直接向CPC材料中添加珍珠层粉,可在一定程度上提高材料力学性能;④珍珠层/磷酸钙盐自固化复合材料表面可见结构完整的珍珠层粉颗粒;⑤珍珠层/磷酸钙盐自固化材料细胞相容性良好,较CPC材料,珍珠层/磷酸钙盐自固化复合材料可促进骨细胞尽快形成网络结构;⑥较CPC材料,珍珠层/磷酸钙盐自固化复合材料可促进成骨细胞在材料表面增殖及向骨的分化;⑦珍珠层粉/磷酸钙盐自固化材料的体内降解速度快于CPC材料;第三部分:①珍珠层/磷酸钙盐骨自固化材料植入在骨缺损区域未引起感染、排异等不良反应;②珍珠层粉/磷酸钙盐自固化材料在骨修复早期可促进骨缺损区域新生骨小梁形成;③移植珍珠层粉/磷酸钙盐自固化材料在骨缺损区域所再生的新生骨组织较移植羟基磷灰石颗粒多。[结论]1.珍珠层粉可以作为一种有效提高磷酸钙水泥成骨诱导性的添加剂。2.在温度,酸碱度等反应条件适中的情况下,采用自固化的方式使珍珠层粉与磷酸钙盐结合可以提高复合材料的生物活性。3.磷酸钙材料结合珍珠层粉是一种有效的改良磷酸钙盐类材料缓慢降解速度的方法。4.采用本研究自创的两步法制备新型珍珠层/磷酸钙盐骨自固化材料具有良好的生物相容性、成骨诱导性,是一种理想的新型骨替代材料;该制备方法,操作简单,可重复率高,为珍珠层材料实现骨科临床转化提供了新的机遇。