【摘要】：目的：骨水泥與骨組織界面形成良好的交聯(lián)對(duì)于骨水泥的研發(fā)至關(guān)重要。將具有生物活性的體外礦化骨膠原蛋白(mineralized co llagen, MC)添加到聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrymic, PMMA)骨水泥中,探索MC-PMMA的材料學(xué)性質(zhì)、生物安全性和骨組織相容性。探索覆蓋當(dāng)前人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后感染(Prosthetic-Joint Infections PJI)細(xì)菌譜的抗生素復(fù)合骨水泥(Antibiotic-Impregnated Bone Cement AIBC)的抗壓強(qiáng)度、洗脫特性、抗菌活性,研究?jī)煞N抗生素聯(lián)合的AIBC對(duì)相關(guān)性質(zhì)的影響。探索常溫、避光、γ射線輻照滅菌后保存6月后AIBC的洗脫性質(zhì)。 方法：將MC按不同比例(0%、5.0%、10.0%、15.0%、20.0%(wt/wt))添加到PMMA骨水泥中,檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度和抗壓模量,選擇最佳配比研究其凝固性能。在MC與PMMA按照15.0%(wt)復(fù)合比例下,按照ISO10993和GB/T16886方法,檢測(cè)MC-PMMA的生物安全性。將MC-PMMA包埋到新西蘭兔股骨內(nèi)側(cè)髁,分別于4周、12周、24周行Micro-CT、組織切片觀察骨組織相容性。將MG63細(xì)胞與MC-PMMA體外共培養(yǎng)7天、14天,檢測(cè)骨粘連蛋白(SPARC)、膠原蛋白1(CollAl)、骨涎蛋白(1BSP)、骨鈣素(BGLAP)基因表達(dá)差異。抗菌活性研究為體外實(shí)驗(yàn),以Palacos MV為載藥骨水泥,分別與萬(wàn)古霉素(Vanc)、慶大霉素(Gent)、美羅培南(Mero)以1.25%、2.50%、5.00%、10.00%比例復(fù)合,同時(shí)與萬(wàn)古霉素十慶大霉素(VaGe)、萬(wàn)古霉素十美羅培南(VaMe)以5.00%抗生素比例復(fù)合,制成Φ6×12mm圓柱形元件。檢測(cè)元件的抗壓強(qiáng)度。體外洗脫,測(cè)1h、6h、12h、24h、7天、14天、21天、28天洗脫液的抗生素濃度。以金黃色葡萄球菌(MRSA)、糞腸球菌、大腸桿菌(ESBL+)檢測(cè)AIBC元件的抗菌活性。將5.00%的Vanc-AIBC、Gent-AIBC和Mero-AIBC在常溫、避光、Y射線輻照滅菌后保存3月、6月后,分別測(cè)AIBC的洗脫性質(zhì)。 結(jié)果：15.0%(wt)復(fù)合比例的MC-PMMA抗壓強(qiáng)度為89.30±5.26MPA,壓縮模量為1.21±0.12Gpa,表現(xiàn)為最佳力學(xué)性質(zhì)。凝固性能研究發(fā)現(xiàn)15.0%(wt)復(fù)合比例的MC-PMMA不影響骨水泥操作性能。按照ISO10993和GB/T16886標(biāo)準(zhǔn),MC-PMMA在體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)、血液相容性實(shí)驗(yàn)、急性全身毒性實(shí)驗(yàn)、慢性肝腎毒性實(shí)驗(yàn)、植入后局部反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中均無(wú)毒性反應(yīng)。兔股骨內(nèi)側(cè)髁包埋后4、12、24周,MC-PMMA組骨組織-骨水泥界面形成良好交聯(lián),骨組織長(zhǎng)入比例分別為7.24±4.46%、10.95±6.34%、14.42±9.72%,均高于同期C-PMMA組(同期分別為2.57±1.31%、2.88±1.20%、3.14±1.65%),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p0.05)。第4、12、24周,骨組織親和指數(shù)分別為13.10士1.52%、25.63±138%、34.96±2.33%,高于同期C-PMMA組(同期分別為8.94±1.47%、12.21±1.56%、12.62±1.42%),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p0.05)。MC-PMMA與MG63細(xì)胞共培養(yǎng)7天和14天,SPARC、Coll A1、 IBSP表達(dá)量組均高于C-PMMA組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p0.05)。BGLAP表達(dá)量在第7天、14天時(shí),MC-PMMA組均低于C-PMMA組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p0.05)。不同種類(lèi)AIBC均隨著抗生素復(fù)合比例的增加,抗壓強(qiáng)度降低,當(dāng)復(fù)合比例達(dá)10.00%時(shí),抗壓強(qiáng)度降低至70MPa左右�？股叵疵撍俣入S著復(fù)合比例的增加而增加,不同抗生素不同配比AIBC洗脫曲線基本符合指數(shù)擬合。Vanc-、Mero-、Gent-AIBC在28天后洗脫比例分別為3.74-7.10%、2.23-5.22%、2.43-4.59%、VaMe-AIBC Vanc、 Mero洗脫比例均增加(分別為7.96%Vs5.25%(p0.001)、2.86%Vs2.70%(p=0.038))。 VaGe-AIBC Vanc洗脫比例降低(4.09%Vs5.25%,p0.001),Gent洗脫比例變化不大(4.09%Vs4.08%,p=0.957)。各組AIBC均不改變抗生素抗菌譜及抗菌活性,VaGe-AIBC、VaMe-AIBC能覆蓋全部細(xì)菌。5.00%的Vanc-AIBC、Gent-AIBC和Mero-AIBC在常溫、避光、γ射線輻照滅菌后保存3個(gè)月、6個(gè)月后,不影響洗脫性質(zhì)。 結(jié)論：15%復(fù)合比例的MC-PMMA顯著降低壓縮模量,同時(shí)不影響抗壓強(qiáng)度和凝固性能。MC-PMMA骨水泥體外和體內(nèi)生物安全性良好,在植入兔股骨遠(yuǎn)端后,骨組織-骨水泥界面交聯(lián)顯著高于C-PMMA。基因表達(dá)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),MC-PMMA組IBSP、 SPARC、Coll A1基因表達(dá)增高,MC-PMMA具有一定促進(jìn)骨形成的生物活性。使用Vanc-、Gent-、Mero-AIBC預(yù)防或治療PJI時(shí),抗生素質(zhì)量分?jǐn)?shù)不應(yīng)超過(guò)5%,否則可能會(huì)使得AIBC達(dá)不到所需要的抗壓強(qiáng)度。AIBC在28天內(nèi)可有效釋放抗生素達(dá)有效濃度,VaMe-AIBC促進(jìn)Vanc釋放,VaGe-AIBC抑制Vanc釋放。VaMe-AIBC洗脫特性及抗菌活性最佳,在治療PJI時(shí)應(yīng)考慮使用。Vanc-AIBC、Gent-AIBC和Mero-AIBC在常溫、避光、γ射線輻照滅菌后保存3個(gè)月、6個(gè)月,不影響抗生素洗脫特性。
【圖文】：

圖1.1新西蘭兔股骨內(nèi)側(cè)髁骨水泥包埋示意圖。在新西蘭兔股骨內(nèi)側(cè)髁鉆孔后植入骨水泥。（圖片參考Aberg 1等[77])Micro-CT分別于術(shù)后4周、12周、24周對(duì)兔骨組織包埋部位以eOkV/lOOpA行Micro-CT (Siemens InveonMM Gantry CT，德國(guó)）檢查，觀察植入材料和周?chē)墙M織融合情況。組織學(xué)觀察術(shù)后4周、12周、24周分別取試驗(yàn)組和對(duì)照組3只新西蘭兔處死，，取出兔骨組織包埋部位，觀察局部大體標(biāo)本，以4%多聚甲酸固定，行脫水、樹(shù)脂包埋、摩片后，以硬組織切片機(jī)（Leica Cryocut，德國(guó)）切50|xm切片，行Van Gieson染色。光鏡下觀察材料與周?chē)墙M織融合情況。每個(gè)標(biāo)本取3個(gè)切面觀察，以Image-Pro Plus 6.0(Media Cybernetics,美國(guó)）測(cè)量骨組織長(zhǎng)入骨水泥材料部分面積，計(jì)算其占骨水泥面積的比例。以Image-Pro Plus 6.0測(cè)量骨組織親和指數(shù)（AffinityIndex of bone, AI)[78]，即骨水泥與骨直接接觸部分的長(zhǎng)度/界面總長(zhǎng)度x 100%。

所有小鼠體重均增加，體重增量差異兩組比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。圖1.5顯示7天后小鼠肝臟、腎臟組織切片，未見(jiàn)細(xì)胞或組織壞死，未見(jiàn)中毒性改變。 表1~8給藥前后小鼠體重變化(單位：克，X±SD, 11=15) mmm 對(duì)照 0.3327±0.2542 0.5527±0.4222 0.8220±0.4513MC-PMMA 0.4387±0.3369 0.8133±0.6792 1.1473±0.9570p(t 檢驗(yàn)) 0.339 0.217 0.244 對(duì)照組為腹腔注射50ml/kg生理鹽水；MC-PMMA:腹腔注射50inl/kg MC-PMMA生理鹽水浸提液。24
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：R318.08

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 武亮;邢科;朱玉杰;田小寧;;抗生素骨水泥鏈珠與灌注沖洗治療慢性骨髓炎的對(duì)比研究[J];中國(guó)矯形外科雜志;2013年12期

本文編號(hào)：2541809