【摘要】：人們?cè)谌粘Ｉ钪�，，�?jīng)常會(huì)因?yàn)槟承┮馔馇闆r而發(fā)生不同程度、不同類(lèi)型的骨折，以及各種疾病造成的局部或大范圍的骨缺損。造成骨缺損的原因有很多，可能是長(zhǎng)時(shí)間的廢用性萎縮，也可能是腫瘤或者外傷，無(wú)論哪種原因都使得種植體無(wú)法獲得良好的初期穩(wěn)定性，這時(shí)就需要植骨來(lái)解決這一難題，無(wú)論哪種植骨材料應(yīng)用后都需要骨固定材料將其固定于牙槽骨上，并且這種骨固定材料尤其適用于作為骨折時(shí)的內(nèi)固定材料。目前，臨床上常用的骨移植手術(shù)固定材料及植骨材料主要有不銹鋼、鈦合金、可吸收性高分子材料及人工合成材料等，但是，不銹鋼和鈦合金的彈性模量與骨皮質(zhì)差異較大，易引起應(yīng)力遮擋效應(yīng)，而且，作為植骨材料，不銹鋼、鈦合金需要二次手術(shù)取出，這樣就增加了患者的痛苦和費(fèi)用；可吸收高分子材料如聚乳酸-聚羥基乙酸(PLGA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等已經(jīng)應(yīng)用于臨床，但仍存在不足：生物活性較低，力學(xué)性能較差，可引起無(wú)菌性炎癥及周?chē)M織的纖維化等；人工合成材料有PRF、組織工程支架材料等。以上材料各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此，如何合成一種具有良好生物相容性，一定力學(xué)性能，可控降解性能的生物材料就成為醫(yī)學(xué)界一項(xiàng)意義重大的任務(wù)。 近年來(lái)，鎂（Mg）及其合金作為一種金屬基復(fù)合生物材料引起了人們廣泛的關(guān)注。鎂的化學(xué)性質(zhì)極其活潑，在動(dòng)物體內(nèi)可短時(shí)間降解，鎂與其他金屬植入物相比，其彈性模量和力學(xué)性能更接近皮質(zhì)骨，這樣的物理特性使鎂及其合金作為植骨及固定材料應(yīng)用時(shí)能夠有效地避免由植入材料引起的應(yīng)力遮擋效應(yīng)。因此，鎂合金有望成為理想的新型可降解生物醫(yī)用金屬材料。但是，鎂合金最大的缺點(diǎn)就是降解過(guò)快、產(chǎn)生大量氫氣以及由此引起降解環(huán)境的堿性化。因此，如何改善鎂合金的降解速度，使其與體內(nèi)成骨的速度相匹配成為現(xiàn)在研究的重點(diǎn)所在。 本研究從體外實(shí)驗(yàn)的角度探討了富含Zn、HA元素的鎂合金材料的機(jī)械性能和體外降解能力，以及對(duì)小鼠前成骨樣細(xì)胞MC3T3-E1的增殖、黏附和分化的影響，Real time PCR探討了鎂合金材料對(duì)成骨相關(guān)基因的影響，Western Blot探討了鎂合金材料對(duì)RUNX2、FAK、p-FAK及整合素蛋白表達(dá)的影響，為其日后臨床研究提供理論依據(jù)。 通過(guò)粉末冶金法及熱擠壓法制備Mg-4Zn-3HA合金材料，應(yīng)用掃描電鏡表征材料的表面性能，通過(guò)壓縮試驗(yàn)檢測(cè)材料的機(jī)械性能，浸泡在模擬體液中，持續(xù)28天檢測(cè)材料的降解及由此引起的pH值的變化，通過(guò)掃描電鏡及能譜定量分析材料降解后的表面性能，及X射線(xiàn)衍射分析降解產(chǎn)物。結(jié)果顯示：Mg-4Zn-3HA合金的內(nèi)部疏松多孔，并且它的機(jī)械性能與其它植入材料相比更接近于天然骨，使得Mg-4Zn-3HA合金相較于其他金屬更加的適合做植入材料。pH值在28天的降解時(shí)間內(nèi)先升高后降低，最后穩(wěn)定在8.3左右。其腐蝕率在開(kāi)始的時(shí)候最高，隨后降低，最后小幅度升高后穩(wěn)定。降解產(chǎn)物X射線(xiàn)衍射結(jié)果分析顯示較強(qiáng)的Mg(OH)2衍射峰，還有一定數(shù)量其它峰值，例如：HA和Mg-Zn化合物。材料降解后掃描電鏡及能譜分析顯示材料表面出現(xiàn)大量的裂痕和沉淀，降解產(chǎn)物表面粗糙多孔。能譜分析的結(jié)果顯示材料的表面腐蝕產(chǎn)物中Mg、Ca、P和O含量豐富。 根據(jù)ISO10993-5，制備材料的浸提液，與MC3T3-E1細(xì)胞共培養(yǎng)1d、2d、3d，通過(guò)CCK-8實(shí)驗(yàn)、流式細(xì)胞周期實(shí)驗(yàn)和堿性磷酸酶（ALP）實(shí)驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞毒性、增殖、以及成骨分化能力，通過(guò)掃描電鏡觀察細(xì)胞與材料共培養(yǎng)，檢測(cè)早期細(xì)胞的黏附能力。結(jié)果顯示：三種不同溫度處理制備的鎂合金都是無(wú)毒性的，處理溫度為300℃的鎂合金與另外兩組相比較，有著更好的生物相容性。不同濃度浸提液（100%、50%、10%）對(duì)MC3T3-E1細(xì)胞的增殖結(jié)果表明濃度為50%浸提液組的增殖能力更明顯。流式細(xì)胞周期的檢測(cè)結(jié)果也證實(shí)了鎂合金對(duì)細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用。通過(guò)掃描電鏡觀察，細(xì)胞在材料表面沒(méi)有明顯的細(xì)胞形態(tài)的改變，細(xì)胞伸展良好，還可以看到細(xì)胞的絲狀偽足有的已經(jīng)伸展到周?chē)募?xì)胞上。通過(guò)堿性磷酸酶實(shí)驗(yàn)可看出鎂合金材料良好的促成骨能力，其中250℃和300℃鎂合金組細(xì)胞內(nèi)ALP活力顯著高于對(duì)照組，300℃處理組差異最明顯。 在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，Real time PCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：BSP的相對(duì)表達(dá)量在第3天和第7天顯著高于對(duì)照組，第14天低于對(duì)照組；OC的相對(duì)表達(dá)量在檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)低于對(duì)照組，但是呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)；OPN的相對(duì)表達(dá)量在第3天顯著高于對(duì)照組，在第7天和第14天與對(duì)照組無(wú)顯著性差異。Western Blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：RUNX2蛋白的相對(duì)表達(dá)量在第3天和第14天高于對(duì)照組，其中第14天有顯著性差異，在第7天，略低于對(duì)照組；FAK蛋白的相對(duì)表達(dá)量在第3天低于對(duì)照組，但是在第7天和第14天顯著高于對(duì)照組；p-FAK蛋白的相對(duì)表達(dá)量在第3天和第7天顯著高于對(duì)照組，第14天，略低于對(duì)照組；整合素蛋白的相對(duì)表達(dá)量在三個(gè)檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)均低于對(duì)照組，但是在第7天并無(wú)顯著性差異。 綜上所述，Mg-4Zn-3HA合金的抗腐蝕性能有所提高，在促進(jìn)細(xì)胞增殖和早期成骨分化方面表現(xiàn)良好，并具有良好的生物相容性。本實(shí)驗(yàn)為日后鎂合金的臨床應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，我們有理由相信Mg-4Zn-3HA合金可以成為理想的醫(yī)用生物可降解植入材料。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：R783.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2394721