發(fā)布時間：2017-10-16 13:38

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

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【摘要】：隨著人口老年化不斷發(fā)展,以骨量降低、小梁結構退化為特征的骨質疏松癥(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,降低患者的生活質量,還可導致椎體高度下降,形成脊柱后凸畸形,嚴重影響患者心肺功能,增加患者的死亡率。椎體成形術(Vertebroplasty,VP)能夠顯著減輕患者疼痛、部分恢復椎體高度、避免后凸畸形加重而成為OVCFs的主要治療術式。目前,VP術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在聚合過程中會產生3.82%~7.08%的體積收縮,而收縮過程中產生的殘余應力會導致骨水泥界面產生微裂隙,進而影響強化椎體的長期穩(wěn)定性及力學性能。同時,PMMA骨水泥還存在著彈性模量過高、聚合過程急劇放熱、不可吸收等諸多缺陷,這也被認為是導致椎體臨近節(jié)段再骨折,神經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)領域的熱點之一。本研究借鑒工程建筑學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)進行固態(tài)共混改性,進而獲得一種具有自膨脹、足夠力學強度、較低彈性模量、無急劇放熱過程的新型骨水泥材料,并對其進行理化性質、生物力學特性及生物相容性進行分析,以期獲得一種新型的、用于椎體強化的骨修復重建材料。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、生物力學特征及其生物相容性,進而評估其臨床應用的前景。研究方法:以PAA改性PMMA,進而研發(fā)一種具有膨脹特性的骨水泥材料(expandable bone cement,EBC)。通過測定EBC的膨脹倍率評價骨水泥的膨脹性能;根據(jù)骨水泥測試標準(ISO5833-2002)測定聚合溫度、面團時間、凝固時間等指標評價EBC的理化性質;采用掃描電鏡及顯微CT觀察EBC材料PAA-PMMA結合界面與內部三維結構;通過擠入實驗評價EBC的可注射性;通過壓縮實驗測定EBC的壓縮強度及彈性模量等生物力學的特征;同時,用含有EBC及PBC浸提液的培養(yǎng)基培養(yǎng)成骨細胞,CCK-8測定EBC的細胞毒性作用評價EBC的生物相容性。研究結果:(1)EBC在模擬體液中浸泡24h吸液平衡后能夠實現(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),且適宜注射的面團時間顯著延長(P0.05),兩者的凝固時間無顯著差異(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能夠在注射過程中吸水均勻膨脹。(3)EBC及PBC在模具中擠入長度分別為4.27±0.12mm、5.04±1.44mm,兩者之間無統(tǒng)計學差異(P0.05)。(4)在經PAA改性后,EBC的壓縮強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骨。(5)CCK-8細胞毒性實驗顯示,PBC與EBC組之間相對吸光度無統(tǒng)計學差異。結論: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的面團時間及較好的可注射性,同時EBC的彈性模量更加接近人體松質骨,可降低臨近節(jié)段再次骨折的風險,且與PBC相似,EBC具有較好的生物相容性。
【關鍵詞】：膨脹骨水泥 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯酸 脊柱 骨質疏松 椎體骨折
【學位授予單位】：第四軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R687.3;R318.08
【目錄】：

• 縮略語表5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 前言11-12
• 文獻回顧12-24
• 一、骨質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展18-24
• 實驗一 新型可膨脹PMMA骨水泥的研發(fā)及其理化性質測定24-40
• 1 材料24-26
• 1.1 實驗材料24
• 1.2 儀器設備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 理化性質測定27-29
• 2.3 材料結構觀察29-30
• 2.4 可擠入度30-31
• 2.5 統(tǒng)計學分析31
• 3 結果31-34
• 3.1 膨脹倍率及理化性質31-33
• 3.2 材料結構觀察33-34
• 3.3 可擠入度34
• 4 討論34-40
• 實驗二 新型可膨脹PMMA骨水泥的生物力學性能及生物相容性研究40-54
• 1 材料40-41
• 1.1 實驗材料40
• 1.2 儀器設備40-41
• 1.3 工作溶液配制41
• 2 方法41-45
• 2.1 生物力學41-43
• 2.2 生物相容性43-45
• 2.3 統(tǒng)計學分析45
• 3 結果45-49
• 3.1 生物力學45-47
• 3.2 生物相容性47-49
• 4 討論49-54
• 小結54-55
• 參考文獻55-64
• 個人簡歷和研究成果64-66
• 致謝66-67

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馬斐;程冬炳;王穎;余響林;楊君;余訓民;;聚丙烯酸類高吸水性樹脂的合成及吸水機理研究進展[J];武漢工程大學學報;2011年01期

2 鄭召民;鄺冠明;董智勇;李佛保;萬勇;;球囊骨擴張器與Sky骨擴張器在經皮椎體后凸成形術中應用的比較研究[J];中華外科雜志;2006年24期

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本文編號：1042985