本文關(guān)鍵詞：新型可膨脹PMMA骨水泥的研發(fā)及其理化性質(zhì)及生物相容性研究

  更多相關(guān)文章： 膨脹骨水泥 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯酸 脊柱 骨質(zhì)疏松 椎體骨折

【摘要】：隨著人口老年化不斷發(fā)展,以骨量降低、小梁結(jié)構(gòu)退化為特征的骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis,OP)發(fā)病率不斷升高。OP患者最常出現(xiàn)椎體壓縮性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures,OVCFs),不僅引起劇烈腰背疼痛的癥狀,降低患者的生活質(zhì)量,還可導(dǎo)致椎體高度下降,形成脊柱后凸畸形,嚴(yán)重影響患者心肺功能,增加患者的死亡率。椎體成形術(shù)(Vertebroplasty,VP)能夠顯著減輕患者疼痛、部分恢復(fù)椎體高度、避免后凸畸形加重而成為OVCFs的主要治療術(shù)式。目前,VP術(shù)中主要采用聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate,PMMA)骨水泥,但研究發(fā)現(xiàn),PMMA在聚合過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生3.82%~7.08%的體積收縮,而收縮過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致骨水泥界面產(chǎn)生微裂隙,進(jìn)而影響強(qiáng)化椎體的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及力學(xué)性能。同時(shí),PMMA骨水泥還存在著彈性模量過(guò)高、聚合過(guò)程急劇放熱、不可吸收等諸多缺陷,這也被認(rèn)為是導(dǎo)致椎體臨近節(jié)段再骨折,神經(jīng)灼傷甚至骨壞死的主要原因。能否研發(fā)一種具有吸水自膨脹特性、低彈性模量的新型骨水泥是生物材料研發(fā)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。本研究借鑒工程建筑學(xué)中采用添加膨脹材料克服工業(yè)骨水泥凝固收縮的原理,擬用吸水樹脂聚丙烯酸(ploy acrylic acid,PAA)與PMMA骨水泥(PMMA bone cement,PBC)進(jìn)行固態(tài)共混改性,進(jìn)而獲得一種具有自膨脹、足夠力學(xué)強(qiáng)度、較低彈性模量、無(wú)急劇放熱過(guò)程的新型骨水泥材料,并對(duì)其進(jìn)行理化性質(zhì)、生物力學(xué)特性及生物相容性進(jìn)行分析,以期獲得一種新型的、用于椎體強(qiáng)化的骨修復(fù)重建材料。研究目的:研發(fā)一種新型吸水自膨脹的PMMA骨水泥,并分析其理化性質(zhì)、生物力學(xué)特征及其生物相容性,進(jìn)而評(píng)估其臨床應(yīng)用的前景。研究方法:以PAA改性PMMA,進(jìn)而研發(fā)一種具有膨脹特性的骨水泥材料(expandable bone cement,EBC)。通過(guò)測(cè)定EBC的膨脹倍率評(píng)價(jià)骨水泥的膨脹性能;根據(jù)骨水泥測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)(ISO5833-2002)測(cè)定聚合溫度、面團(tuán)時(shí)間、凝固時(shí)間等指標(biāo)評(píng)價(jià)EBC的理化性質(zhì);采用掃描電鏡及顯微CT觀察EBC材料PAA-PMMA結(jié)合界面與內(nèi)部三維結(jié)構(gòu);通過(guò)擠入實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)EBC的可注射性;通過(guò)壓縮實(shí)驗(yàn)測(cè)定EBC的壓縮強(qiáng)度及彈性模量等生物力學(xué)的特征;同時(shí),用含有EBC及PBC浸提液的培養(yǎng)基培養(yǎng)成骨細(xì)胞,CCK-8測(cè)定EBC的細(xì)胞毒性作用評(píng)價(jià)EBC的生物相容性。研究結(jié)果:(1)EBC在模擬體液中浸泡24h吸液平衡后能夠?qū)崿F(xiàn)8.80%的體積膨脹。EBC的聚合溫度僅為51.7℃,顯著低于PBC(P0.05),且適宜注射的面團(tuán)時(shí)間顯著延長(zhǎng)(P0.05),兩者的凝固時(shí)間無(wú)顯著差異(P0.05)。(2)掃描電鏡觀察顯示改性材料PAA與PMMA可相互共存,且在EBC凝固后仍具備吸水膨脹的功能。同時(shí)顯微CT掃描可見PAA能夠在PMMA中均勻分布,保證了EBC能夠在注射過(guò)程中吸水均勻膨脹。(3)EBC及PBC在模具中擠入長(zhǎng)度分別為4.27±0.12mm、5.04±1.44mm,兩者之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05)。(4)在經(jīng)PAA改性后,EBC的壓縮強(qiáng)度及彈性模量分別為36.15±11.19MPa和849.26±324.47MPa,均低于PBC材料(P0.05),但明顯高于正常椎體松質(zhì)骨。(5)CCK-8細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)顯示,PBC與EBC組之間相對(duì)吸光度無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。結(jié)論:新型EBC具有良好的遇水膨脹性能,能夠有效克服PBC凝固收縮的缺陷。該材料具有較低的聚合溫度及較長(zhǎng)的面團(tuán)時(shí)間及較好的可注射性,同時(shí)EBC的彈性模量更加接近人體松質(zhì)骨,可降低臨近節(jié)段再次骨折的風(fēng)險(xiǎn),且與PBC相似,EBC具有較好的生物相容性。
【關(guān)鍵詞】：膨脹骨水泥 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯酸 脊柱 骨質(zhì)疏松 椎體骨折
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R687.3;R318.08
【目錄】：

• 縮略語(yǔ)表5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 前言11-12
• 文獻(xiàn)回顧12-24
• 一、骨質(zhì)疏松椎體壓縮性骨折12-13
• 二、椎體壓縮性骨折的治療13-15
• 三、骨填充材料15-18
• 四、PMMA 體積收縮及吸水改善的研究進(jìn)展18-24
• 實(shí)驗(yàn)一 新型可膨脹PMMA骨水泥的研發(fā)及其理化性質(zhì)測(cè)定24-40
• 1 材料24-26
• 1.1 實(shí)驗(yàn)材料24
• 1.2 儀器設(shè)備24-25
• 1.3 模擬體液配制25-26
• 2 方法26-31
• 2.1 材料制備26-27
• 2.2 理化性質(zhì)測(cè)定27-29
• 2.3 材料結(jié)構(gòu)觀察29-30
• 2.4 可擠入度30-31
• 2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析31
• 3 結(jié)果31-34
• 3.1 膨脹倍率及理化性質(zhì)31-33
• 3.2 材料結(jié)構(gòu)觀察33-34
• 3.3 可擠入度34
• 4 討論34-40
• 實(shí)驗(yàn)二 新型可膨脹PMMA骨水泥的生物力學(xué)性能及生物相容性研究40-54
• 1 材料40-41
• 1.1 實(shí)驗(yàn)材料40
• 1.2 儀器設(shè)備40-41
• 1.3 工作溶液配制41
• 2 方法41-45
• 2.1 生物力學(xué)41-43
• 2.2 生物相容性43-45
• 2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析45
• 3 結(jié)果45-49
• 3.1 生物力學(xué)45-47
• 3.2 生物相容性47-49
• 4 討論49-54
• 小結(jié)54-55
• 參考文獻(xiàn)55-64
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷和研究成果64-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 馬斐;程冬炳;王穎;余響林;楊君;余訓(xùn)民;;聚丙烯酸類高吸水性樹脂的合成及吸水機(jī)理研究進(jìn)展[J];武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

2 鄭召民;鄺冠明;董智勇;李佛保;萬(wàn)勇;;球囊骨擴(kuò)張器與Sky骨擴(kuò)張器在經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)中應(yīng)用的比較研究[J];中華外科雜志;2006年24期

，

本文編號(hào)：1042985