论文部分内容阅读
背景：在关节置换术中,骨水泥通过与周围骨组织形成稳定的机械性结合,可以实现相对长期固定,但随着时间延长,骨-骨水泥界面会出现松动,因此研发具有生物活性的骨水泥具有显著临床意义。本课题组之前研究发现,在聚甲基丙烯酸甲酯中添加15%的矿化骨胶原(Mineralized collagen, MC),可以提高骨水泥的生物活性。目的：为了进一步提高生物活性,本文主要是通过混合磷酸氢锶(SrHPO4)、矿化骨胶原及聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate, PMMA)制备了一种新型生物活性骨水泥(SR-MC-PMMA),研究新型生物活性骨水泥的生物力学特性及骨组织相容性。方法：将SrHPO4按不同比例(1%、2%、5%、10%)添加到含有矿化骨胶原MC 15%的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA复合骨水泥中,按照外科植入物丙烯酸类树脂骨水泥国家标准ISO 5833,检测生物力学性能,包括凝固时间、抗压强度及抗弯曲强度。在SrHPO4、MC与PMMA比例分别为5%、15%的条件下,制取SR-MC-PMMA生物活性骨水泥,试验选用的是GB/T 16886.5-2013/ISO 10993-5:1999推荐的L-929小鼠成纤维细胞对含5%的SrHPO4的SR-MC-PMMA骨水泥、MC-PMMA骨水泥、C-PMMA骨水泥的浸提液进行细胞毒性检查.按照国家标准GB/T 16886-2003/ISO 10993-5:1999规定的体外细胞毒性分级法标准,检测生物活性骨水泥的体外细胞毒性。将SR-MC-PMMA在无菌条件下,包埋于成熟的新西兰家兔股骨内侧髁,分别于术后4周、8周、12周取出家兔的股骨,经固定液固定后,行Micro-CT和硬组织切片,观察指定区域骨CT密度及骨组织相容性。通过Image-Pro18.0软件,测量分析新生骨组织在植入骨水泥材料中的面积比,进行分析。结果：在含有15%矿化骨胶原的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥中,添加5%的SrHPO4,抗压强度为(73.77±6.33MPa),压缩模量为(1.74±0.11GPa),符合骨水泥国家标准(ISO5833和ASTM F451标准)抗压强度不低于70MPa。凝固特性表明添加了5% SrHPO4的之后的,改性骨水泥操作性能变化不大,具有较好的操作性能。按照GB/T 16886／ISO10993检测SR-MC-PMMA骨水泥的生物安全性,包括体外细胞毒性,急性全身毒性反应,慢性肝肾毒性实验,试验中均无毒性反应。在兔股骨标本组织切片观察发现,在试验第4周、8周、12周,SR-MC-PMMA组均表现出较好的骨组织长入,在第12周,SR-MC-PMMA组为(15.99±0.41%)与MC-PMMA组(9.85±0.72%)相比具有差异。在PMMA组中,第4周、8周、12周,骨组织长入比例无明显差异。MC-PMMA、 SR-MC-PMMA组中,相比于第4周,第8周和第12周,均有新生骨组织长入,具有统计学差异。结论：在含有15%矿化骨胶原的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥基础上,添加5%的SrHPO4后抗压强度,抗弯曲强度及凝固性能,均符合ISO 5833生物材料标准。SR-MC-PMMA骨水泥在体外细胞实验和体内急性全身反应、慢性肝肾毒性试验中,表现较好的生物安全性。在兔骨组织包埋中,相比于C-PMMA、MC-PMMA骨水泥,SR-MC-PMMA骨水泥表现出有更多新生骨组织长入,具有较好的生物活性。