本文關(guān)鍵詞：溫敏型骨水泥凝膠材料的制備及性能研究

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【摘要】：目前臨床上因股骨頭壞死而需要髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)的病人越來越多,并隨著我國(guó)快速進(jìn)入老齡化社會(huì),手術(shù)的需求量將繼續(xù)大幅增加。臨床上目前治療該類疾病主要采用骨水泥型髖關(guān)節(jié)置換術(shù)和非骨水泥型髖關(guān)節(jié)置換術(shù)。骨水泥型髖關(guān)節(jié)置換術(shù)能及時(shí)固定假體,使病人能盡快恢復(fù)走路,但手術(shù)過程中因加壓灌注方式向骨髓腔中灌注骨水泥,引起嚴(yán)重的骨水泥綜合征問題,嚴(yán)重威脅病人的生命安全。除此之外,骨水泥合成過程會(huì)放出大量的熱量,導(dǎo)致局部溫度過高,造成細(xì)胞、組織損傷。同時(shí)骨水泥植入后因骨-骨水泥-假體之間無法形成生物學(xué)連接,無法達(dá)到生物固定的目的,最終會(huì)導(dǎo)致假體松動(dòng),進(jìn)而造成術(shù)后翻修問題。這些問題限制了骨水泥的臨床應(yīng)用,也是亟需解決的臨床問題。非骨水泥型髖關(guān)節(jié)置換術(shù)目前在臨床上應(yīng)用的比例大幅增長(zhǎng),對(duì)骨水泥綜合征具有一定程度的緩解,但在術(shù)后早期仍存在較嚴(yán)重的翻修問題。如果能夠有效緩解或解決臨床上髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中存在的問題,必將會(huì)緩解病人的痛苦,減輕病人的負(fù)擔(dān),這不僅具有深淵的學(xué)術(shù)意義,更具有重大的臨床價(jià)值。本課題針對(duì)臨床人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中存在的問題,擬開發(fā)出一種凝膠材料,代替骨水泥應(yīng)用于髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)中。該材料具有體內(nèi)短時(shí)凝固特性,手術(shù)中無加壓過程,可避免骨水泥綜合征;同時(shí),該材料具有骨組織工程功能,能誘導(dǎo)骨細(xì)胞長(zhǎng)入材料使得其表層與骨骼形成骨骼/材料的過渡層,實(shí)現(xiàn)生物學(xué)固定,提高一次手術(shù)的中遠(yuǎn)期治療效果,減少或消除髖關(guān)節(jié)翻修問題。本課題首先采用仿生法將羥基磷灰石沉積到絲素蛋白上制備出類天然骨中膠原/羥基磷灰石結(jié)構(gòu)的絲素/羥基磷灰石(SF/HAP),作為誘骨生長(zhǎng)活性成分。然后選擇殼聚糖(CS)和甘油磷酸鈉(GP)為溫敏性凝膠的體系,通過添加聚乙烯醇(PVA),以及京尼平交聯(lián)來提高凝膠材料的力學(xué)性能,向該體系中引入絲素/羥基磷灰石(SF/HAP)來提高凝膠的骨相容性,誘導(dǎo)骨細(xì)胞長(zhǎng)入,制備出一種溫敏性誘骨生長(zhǎng)的凝膠材料,對(duì)該凝膠材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。論文通過FIRT、XRD和SEM測(cè)定SF/HAP的結(jié)構(gòu);采用FIRT、SEM、浸泡液體法和流變學(xué)方法等研究分析了材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu),物理性能,流變性能和力學(xué)性能;采用模擬人工體液的方法研究凝膠材料的體外降解性能;采用MTT法和SEM法研究了材料的細(xì)胞相容性;采用溶血試驗(yàn),動(dòng)態(tài)凝血試驗(yàn)和血小板粘附測(cè)試了材料的血液相容性。FIRT、XRD和SEM表明HAP沉積到SF上,并且SF/HAP為類似天然骨中的結(jié)構(gòu);利用凝膠時(shí)間作為篩選標(biāo)準(zhǔn)篩選出了四組較優(yōu)的凝膠材料,發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高凝膠時(shí)間大幅降低。FIRT和SEM確定SF/HAP已引入凝膠材料,并且材料表面較光滑,內(nèi)部有較多的孔,孔徑為50-200μl。材料的孔隙率為25%左右,材料的含水量在85%左右,并具有較好溶脹率。流變學(xué)性能表明凝膠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的存在,材料的抗扭曲性能極佳。體外降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料四周降解率為50%左右;隨著降解時(shí)間延長(zhǎng),材料表面逐漸瓦解,內(nèi)部孔變多,孔徑變大。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明凝膠材料對(duì)小鼠L929細(xì)胞和人成骨細(xì)胞(H0-F)無細(xì)胞毒性,并且材料能支持HO-F細(xì)胞在其表面粘附、生長(zhǎng)。材料的溶血率和血小板粘附率均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),并具有優(yōu)良的抗凝血性能,這表明材料具有良好的血液相容性。研究表明,該材料能夠較快速的凝固,力學(xué)性能較好,能支持人成骨細(xì)胞的粘附生長(zhǎng),是一種有望應(yīng)用于髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)中的凝膠骨水泥材料。
【關(guān)鍵詞】：髖關(guān)節(jié)置換術(shù) 骨水泥 骨水泥綜合征 溫敏性凝膠 人成骨細(xì)胞
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R318.08;R687
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 英文縮略表11-12
• 1 緒論12-22
• 引言12-13
• 1.1 髖關(guān)節(jié)置換研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2 羥基磷灰石誘骨生長(zhǎng)的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 溫敏性凝膠材料的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 聚乙烯醇和京尼平在凝膠材料中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5 本課題的研究意義、內(nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)及技術(shù)路線19-22
• 1.5.1 本課題的研究意義19
• 1.5.2 本課題的研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.5.3 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)20-21
• 1.5.4 本課題的技術(shù)路線21-22
• 2 溫敏性骨水泥凝膠材料的制備及表征22-40
• 引言22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分22-25
• 2.1.1 絲膠（SS）及絲素（SF）粉末的制備22-23
• 2.1.2 絲素/羥基磷灰石（SF/HAP）粉末的制備23-24
• 2.1.3 溫敏型凝膠復(fù)合材料的制備24-25
• 2.2 材料表征25-27
• 2.2.1 材料與設(shè)備25
• 2.2.2 絲素/羥基磷灰石（SF/HAP）表征方法25-26
• 2.2.3 凝膠材料表征方法26-27
• 2.3 結(jié)果與討論27-37
• 2.3.1 SF/HAP的IR、XRD、SEM分析27-29
• 2.3.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及溫度對(duì)復(fù)合體系凝膠時(shí)間的影響29-32
• 2.3.3 溫敏型凝膠材料的微觀結(jié)構(gòu)形貌32-33
• 2.3.4 凝膠復(fù)合材料的紅外光譜（IR）掃描結(jié)果33
• 2.3.5 凝膠材料孔隙率測(cè)定結(jié)果33-34
• 2.3.6 干凝膠材料的平衡溶脹率和含水量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果34-35
• 2.3.7 凝膠材料的力學(xué)性能和流變學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果35-37
• 2.4 結(jié)論37-40
• 3 溫敏性骨水泥凝膠材料的體外降解性能研究40-48
• 引言40
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分40-42
• 3.1.1 材料與設(shè)備40
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法40-42
• 3.2 結(jié)果與討論42-45
• 3.2.1 凝膠材料的溶失性能42-43
• 3.2.2 凝膠材料降解后的微觀結(jié)構(gòu)分析43-44
• 3.2.3 凝膠材料降解液的紫外光譜分析44-45
• 3.3 結(jié)論45-48
• 4 溫敏性骨水泥凝膠材料的細(xì)胞相容性研究48-62
• 引言48
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分48-52
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料48-49
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法49-52
• 4.1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析52
• 4.2 結(jié)果與討論52-60
• 4.2.1 L-929 細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)52-53
• 4.2.2 MTT法測(cè)L-929 細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)的結(jié)果及分析53-56
• 4.2.3 細(xì)胞毒性評(píng)分結(jié)果及分析56-57
• 4.2.4 人成骨細(xì)胞（HO-F）的生長(zhǎng)狀態(tài)57-58
• 4.2.5 凝膠材料對(duì)人成骨細(xì)胞（HO-F）的細(xì)胞毒性58-59
• 4.2.6 人成骨細(xì)胞（HO-F）在凝膠材料上的掃描電鏡觀察結(jié)果59-60
• 4.3 結(jié)論60-62
• 5 溫敏型骨水泥凝膠材料的血液相容性研究62-68
• 引言62
• 5.1 實(shí)驗(yàn)部分62-64
• 5.1.1 試劑與設(shè)備62
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)方法62-64
• 5.2 結(jié)果與討論64-66
• 5.2.1 溶血實(shí)驗(yàn)64
• 5.2.2 動(dòng)態(tài)凝血實(shí)驗(yàn)64-65
• 5.2.3 血小板粘附實(shí)驗(yàn)65-66
• 5.3 結(jié)論66-68
• 6 結(jié)論68-70
• 致謝70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果76

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7 李娜,揭R，

本文編號(hào)：1062431