切开复位骨粘合剂充填术在根骨骨折治疗中的应用

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  摘 要:骨折愈合属于复杂病理生理过程,存在大量生长因子并且发挥重要的作用。在骨科技术不断发展的过程中,越来越多患者骨折使用手术治疗,但是对内固定材料和器材并不理想,金属内固定物需要二次手术取出,在经济、精神与肉体方面为患者带来一定负担。相关研究表示,切开复位骨粘合剂的粘合力比较强,并且具有良好降解性、生物相容性与骨传导性,被广泛应用到临床骨折固定中。以此,文章对切开复位骨粘合剂充填术在根骨骨折治疗中的使用进行分析,以此为粉碎性骨折治疗提供参考建议。
  关键词:切开复位;骨粘合剂;根骨骨折
  中图分类号:TQ584+.31 文献标识码:A     文章編号:1001-5922(2021)10-0148-03
  Application of Open Reset Bone Adhesive Filling in the Treatment of Root Bone Fracture
  Peng Jiao, Liu Jun
  (Emergency Department, Shiyan Women and Children Hospital, Shiyan 442003, China)
  Abstract:Fracture healing is a complex pathophysiological process , which has a large number of growth factors and plays an important role .In the process of the continuous development of orthopedic technology , more and more patients use surgical treatment , but the internal fixation materials and equipment are not ideal , and the metal internal fix tures need to be removed by secondary surgery , which brings a certain burden to the patients in the economic , mental and physical aspects .Relevant studies show that the adhesive is relatively strong , and has good degrad ability , biocompatibility and bone conduction , which is widely used in clinical fracture fixation .Therefore , the use of open reset bone adhesive filling in root bone fracture treatment was analyzed , so as to provide reference suggestions for the treatment of comminuted fractures.
  Key words:open reduction ; bone adhesive ; root bone fracture
  在骨科技术不断发展的过程中,骨折患者一般都是使用手术治疗,但是对于内固定器材和材料并不理想,金属内固定物要通过二次手术取出,提高了患者精神、经济、肉体的负担。目前,世界各国医生对骨折固定时自行吸收材料进行研究。从20世纪60年代以来,  目前,世界各国医生都在研究能够在骨折时候具有固定作用,并且在骨折愈合之后自行吸收的材料。从60年代以来,越来越多研究学者都在研究可吸收性内固定物[1]。以此,本文就分析骨折治疗中切开复位骨粘合剂充填术的使用。
  1 医用骨粘合剂的性能分析
  常用医用骨粘合剂主要包括磷酸钙系医用粘合剂CPC、α-氰基丙烯酸酯类粘合剂、磷酸镁医用粘合剂MPC和聚甲基丙烯酸甲脂类粘合剂PMMA,表1为常用粘合剂的性能分析。通过固化反应分析,α-氰基丙烯酸酯类粘合剂与PMMA固化为化学聚合反应,具有较快的反应速度和较高的放热温度。通过生物学性能分析,PMMA和α-氰基丙烯酸酯存在毒性,容易出现异物反应,生物相容性也比较差。MPC和CPC安全无毒,不会出现异物反应,具有良好的生物相容性,并且MPC能够被降解吸收。医用骨粘合剂的粘合性能为主要力学性能,粘接机理和粘接强度和粘合剂应用范围与使用效果具有密切关系[2]。
  目前,有研究人员利用普通医用骨粘合剂使用纳米改性后的生物、化学和物理等性能都有所改变,改善医用骨粘合剂的机械性能,降解速度满足骨折愈合时间需求。在降低纳米微粒颗粒直径时,会增加表面张力、原子数量。将全新生物学和物理的性能展现出来,比如光学、力学、磁性等性能,表面超导性和稳定性等性能比常规材料例子不同。因为粘合力比较低,阻碍了纳米骨粘合剂的使用。目前,研究人员对纳米改性技术进行研究,创建了新型骨骼修复材料,比如方纳米仿真骨等,主要优势包括:生物相容性良好,并且可生物降解,具有良好理化性质。为了将纳米骨粘合剂在骨折固定中使用,要对纳米骨粘合剂粘合力进行研究[3]。
  2 根骨骨折的单基因研究
  骨形态发生蛋白(BMP)为TGF-β超家族成员,在大量亚型中,BMP-2与BMP-7为重点研究生长因子,并且在临床诱导骨形成中使用。Kuh等人研究表示,在骨折愈合中,BMP-2在体内、体外具备促进骨折愈合、诱导成骨愈合的作用。并且成骨区域有限,将成骨作用充分发挥出来。另外,还有研究人员使BMP-1结合不同该磷酸盐化合物,将水凝胶作为载体在大鼠大腿肌肉组织中注入,四周之后开展计算机断层扫描表示存在成骨,酸磷钙纳米结晶效果比其他化合物比较优。Paek等人利用携带BMP-2基因脂质体与腺病毒载体转染进入到小鼠骨髓基质肝细胞,表示两者能够实现BMP-2的表达,将腺病毒作为载体实现骨折愈合效果比脂质体载体要优。Musgtave等人使BMP-2实现腺病毒转入到小鼠骨髓基质肝细胞、骨骼肌细胞之后,表示全部细胞都能够表达BMP-2,具备成骨活性。骨髓基质干细胞组会分泌大量的BMP-2,并且具有较高的成骨活性[4]。Schwabe等人使具备hBMP-2基因重组质粒转染大鼠胫骨骨折模型,表示对于骨折愈合具有积极影响。Moghaddam等人使BMP-7应用到长骨不愈合患者具有一定的疗效,表示在骨折不愈合领域属于革命性的尝试。Den Boer等研究重组hBMP-7是否能够促进骨折愈合,将山羊胫骨闭合骨折模型作为研究对象,表示hBMP-7能够促进骨折愈合,从而生成正常骨组织。还有研究人员使携带hBMP-2基因重组质粒转染大鼠胫骨骨折模型,表示其对于骨折愈合具有积极影响。还有研究人员将4周龄SD大鼠骨折模型进行分析,表示BMP-6在促进骨折愈合方面具有直接作用。   国内研究人员也对此方面有所证实,卢小娟等人将重组腺病毒携带BMP-2与BMP-9基因复合纳米羟基磷灰石支架修复桡骨骨缺损实验,BMP-9组桡骨缺损修复,BMP-2组部分修复,重组腺病毒介导BMP-9对于骨缺损之后成骨作用比BMP-2要强[5]。
  3 切开复位骨粘合剂在根骨骨折治疗中使用
  3.1 PMMA的纳米改性
  PMMA为混合甲基丙烯酸甲酯共聚物和固态两相单体构成的,比如负载抗生素、普通骨等粘合剂。PMMA骨粘合剂使用范围比较广泛,具备良好力学性能、易塑性,被广泛应用到椎体成形术、关节置换术和骨肿瘤等粘接固化方面。但是,PMMA故粘接剂还存在不足。因为成分和人体骨骼不同,那么生物相容性也有所降低。其次,具有较高的弹性系数,能够使抗疲劳强度记忆粘合力得到降低,在使用过程中释放较高温度。所以,要结合负载抗生素介孔氧化硅纳米粒子,均匀空隙能够实现抗生素有效传输,对PMMA骨粘合剂的力学性能保证,对骨科手术患者的感染预防。
  3.2 MPC的纳米改性
  MPC是通过不同比例缓凝剂、氧化镁、磷酸盐反应所制备的普通医用骨粘合材料。使机械强度得到提高,实现生物降解。在骨修复领域中,MPC也能够被作为支架材料。相关研究人员研制水解蛋白-MP纳米骨粘接剂生物支架,并且开展大量的实验,实验表示MPC纳米骨粘接剂能够促进体内成骨,并且具备良好降解性能,对生物相容性进行保证,促进骨组织修复[6]。
  3.3 CPC的纳米改性
  CPC属于非陶瓷并且能够自行固化的骨修复材料,其易塑性和填充性良好,对于细胞无毒,属于安全骨修复材料。但是缺乏良好粘合力,导致CPC骨粘合剂无法在皮质骨、承重骨固定中使用,比如脊柱椎体、胫骨平台。研究人员通过提高粘接和机械强度,并且改善生物相容性、骨传导性,促进骨组织的生成。在CPC纳米骨粘接剂中添加纳米材料,能够使机械性能得到提高。相关研究是纳米二氧化钛和二氧化硅与CPC骨粘合剂负荷改性,提高短期机械强度,优于纳米二氧化钛复合改性。其次,相关学者使海藻酸钠和CPC纳米骨粘合剂实现复合制备连着负荷材料,具有良好的粘接强度、生物相容性和力学强度最好。用上述实验表示,利用此方式能够对机械强度得到改善,此为今后CPC纳米骨粘合剂研究的重点。
  4 相关实验研究
  4.1 材料
  使用右旋糖酐、2-异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯,将二月硅酸二丁酯作为催化剂。
  4.2 光交联明胶复合材料配置
  使用前驱体溶液光交联法配置水凝胶,具体步骤为:在40℃水浴中剧烈搅拌溶液10min,添加1%光引发剂,最终浓度为1wt%。均匀化之后,使溶液在模具中注入。此系统通过紫外光源照射,样品和导光板距离为44mm,调整光照为5、10、15、30、50mW/cm-2。
  4.3 测定溶胀动力学
  干凝胶在37℃中浸入PBS,并且持续振荡。将多余表层水去除之后,对膨胀水凝胶重量測量,直到没有检测重量变化[7]。
  5 结果和讨论
  5.1 粘接强度
  图1为明胶溶液粘附强度试验,在DO不断增加的过程中,醛基增加Dex-U-AD和明胶关联密度,使胶粘剂粘接力得到提高。在增加醛含量中,凝胶粘接强度饱和。
  5.2 溶胀动力学
  因为水凝胶膨胀率高,降低了机械强度,使大量的碎片破碎,无法以不规则的形状进行承重。在醛含量不断增加的过程中,降低了明胶水凝胶的最大溶胀率。在固定总固形物含量为25wt%的水凝胶和5wt%的明胶时,在100min的时候,凝胶固形物含量降低。
  溶胀率会影响到交联密度、凝胶构成、电荷密度。由于凝胶席夫反应导致降低溶胀率,提高了醛基含量和关联密度,从而降低平衡溶胀率。
  5.3 细胞毒性分析
  毒性试验为生物材料重点,理想的生物粘附剂无法将毒性产物释放出来,利用体外细胞毒性试验评价。MTT法测定吸光度详如图2所示,指的是不同类型标准提取液培养。在72h之内为L929的细胞活性,除Dex-U-AD/明胶的水凝胶提取物与阴性对照组没有差别,72h细胞活力和对照组没有差别,控制阴性细胞为85%,能够降低对L929细胞的毒性[8]。
  6 结语
  实现医用粘合剂的纳米改性,能够提高其机械性能、粘合力,并且外骨粘合剂生物相容性、降解性、传导性都有所改善,所以能够在骨折领域中使用纳米骨粘合剂。将骨粘合剂应用到根骨骨折中,对骨折碎块复位,降低了并发症几率和手术操作难度。目前纳米骨粘合剂还在研究,但是目前研究已经有了显著效果。降低传统骨折固定疗法的缺陷和并发症,对于复杂部位骨折固定和骨折固定具有重要意义,促进新型生物材料发展。
  参考文献
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