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第一部分氢氟酸处理氮化硅与镁合金成骨及抑菌性能体外表征目的:研究氮化硅、氢氟酸处理的氮化硅及镁合金的体外成骨及抑菌性能,同时以纯钛作为对照组,同时研究氮化硅及镁合金相对于传统钛植入材料的成骨及抗菌性能差异比较。方法:本次实验共分成四组样本:氮化硅组、氢氟酸处理氮化硅组和镁合金组作为实验组。纯钛组作为对照组。分别分析各组样本的电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、体外生物降解、细胞增殖实验。另外比较其对金黄色葡萄球菌的体外抑菌性能。结果:四组样品的SEM结果无明显差异。AFM结果显示氢氟酸处理氮化硅组表面纳米尺度粗糙组明显高于氮化硅组。两周的体外降解实验发现镁合金组具有明显较快的降解,pH值明显升高（p<0.01）,余下三组pH值无明显改变。氢氟酸处理氮化硅组细胞增殖密度在培养一天和三天后均明显高于氮化硅组、镁合金组和纯钛组（p<0.01）,其中这三组与玻璃片相比无统计学差异。四种材料表面接种金黄色葡萄球菌悬液并培养24小时后,通过Live/Dead染色以及荧光显微镜发现氢氟酸处理氮化硅组和镁合金组材料表面黏附细菌密度比氮化硅组和纯钛组更少。氢氟酸处理氮化硅组表面活菌菌落数最少。氢氟酸处理氮化硅组活菌和死菌菌落总和显著低于另外三组,同时也显著低于其接种前密度。结论:1.氢氟酸处理氮化硅具有支持成骨细胞增殖性能,而且具有一定的体外抑菌性能。2.镁合金支持成骨细胞增殖能力及抑菌性能劣于氢氟酸处理氮化硅,但抑菌性能仍然优于氮化硅和纯钛。3.氢氟酸处理氮化硅纳米尺度粗糙度大于氮化硅,说明表面粗糙度对于抑菌性能有一定影响。第二部分大鼠骨髓炎感染模型的建立目的:利用金黄色葡萄球菌建立SD-大鼠胫骨骨髓炎感染模型的方法及经验。方法:选择8只9-11周,200-250g的SD-大鼠,平均分成两组分别称为骨髓炎组和空白组。用氯胺酮及氢氯噻嗪实施肌肉注射麻醉。使用10mm骨钻在胫骨近端钻孔,制造骨缺损,向骨髓炎组大鼠骨髓腔内注射40μl金黄色葡萄球菌悬液（浓度为5×107CFU/ml）。空白组大鼠注入同等量无菌生理盐水。分别于术前、术后1天、3天、7天和14天采集两组生理生化指标（体温、体重、白细胞、红细胞）。第14天拍摄X片,处死大鼠完整取出胫骨以观察大体形态。将两组胫骨分别捣碎、超声、离心,然后取上清液进行琼脂平板培养24小时,观察两组平板菌落数及定量计数分析。两组另取胫骨进行石蜡包埋、改良革兰染色切片和光镜观察。结果:所有大鼠均顺利完成手术,术中及术后无老鼠死亡。生理生化指标显示骨髓炎组的大鼠比空白组体重降低更多、白细胞上升更多,体温和红细胞无明显差异。骨髓炎组胫骨大体观发现骨质肿胀、破坏。X片显示骨髓炎组大鼠胫骨出现骨质疏松、破坏等骨髓炎改变。空白组未发现上述大体观及X线改变。骨组织细菌涂板显示骨髓炎组大量细菌菌落生长,改良革兰染色发现骨髓腔内大量细菌。空白组未见上述改变。结论:1.骨髓炎组出现骨髓炎征象,空白组未出现任何骨髓炎迹象。2.该骨髓炎模型可以用来评价植入物的抗菌性能。第三部分利用骨髓炎模型研究氢氟酸处理氮化硅及镁合金成骨及抑菌性能目的:通过建立的骨髓炎模型来同时进行氮化硅、氢氟酸处理氮化硅、镁合金和纯钛的成骨及抑菌性能研究。方法:选择24只9-11周,200-250g的SD-大鼠,平均分成六组分别称为氮化硅组、氢氟酸处理氮化硅组和镁合金组、纯钛组、空白组以及假手术组。用氯胺酮及氢氯噻嗪实施肌肉注射麻醉。使用1mm骨钻在胫骨近端钻孔,制造骨缺损,向骨髓炎组大鼠骨髓腔内注射40μl金黄色葡萄球菌悬液（浓度为5×107CFU/ml）,然后分别植入直径10mm Si3N4棒、氢氟酸处理氮化硅棒和镁合金棒、纯钛棒。分别于术后1天、3天、7天和14天采集各组生理生化指标（体温、体重、白细胞、红细胞）。7天和14天分别处死大鼠完整取出植入物进行超声、离心、上清液细菌培养。剩余胫骨同样也捣碎、超声、离心、取上清液进行平板培养24小时,观察植入物表面细菌培养、骨组织细菌培养从而定性定量计数比较。氮化硅棒、氢氟酸处理氮化硅棒和镁合金棒、纯钛棒被取出后,剩余胫骨进行石蜡包埋、改良革兰染色切片和电镜观察。4周后进行活体Micro-CT分析,比较植入物周围骨量以及成骨性能。结果:所有大鼠均顺利完成手术,术中及术后无老鼠死亡。生理生化指标显示术后第14天氢氟酸处理氮化硅组体重较术前轻度升高（7.83%）,氮化硅、镁合金和纯钛组轻度降低。氮化硅和纯钛组体温明显上升。除氢氟酸处理氮化硅组外,氮化硅、镁合金和纯钛组白细胞均有轻度升高。假手术组上述指标较术前未见变化。第7天氢氟酸处理氮化硅组和镁合金组周围骨组织细菌菌落数显著低于氮化硅组和纯钛组。第14天氢氟酸处理氮化硅组、镁合金组和氮化硅组植入物周围骨组织菌落数较第7天明显减少。氢氟酸处理氮化硅组和镁合金组植入物表面菌落数在第7天和第14天均显著低于氮化硅组和纯钛组植入物表面。改良革兰染色发现氮化硅组和纯钛组骨髓腔内大量细菌浸润,氢氟酸处理氮化硅组和镁合金组仅有少量的细菌。假手术组未见上述任何感染及细菌生长。4周后活体Micro-CT三维分析显示氢氟酸处理氮化硅组、镁合金组和氮化硅组周围骨体积显著多于纯钛组周围骨小梁（p<0.05）。结论:1.氢氟酸处理氮化硅和镁合金比氮化硅和纯钛具有更良好的成骨及抑菌性能。2.该骨髓炎模型可以同时分析植入物成骨及抑菌性能。