【摘要】：近30年來(lái),骨科手術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：外科技術(shù)的發(fā)展以及植入材料的進(jìn)步。骨科內(nèi)植入材料在臨床治療中具有重要的意義,是多種治療策略的實(shí)施載體。人工關(guān)節(jié)置換術(shù)已成為重建關(guān)節(jié)功能的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)之一,而內(nèi)固定手術(shù)也已成為高能量骨科創(chuàng)傷的主要選擇。在這些廣泛開(kāi)展的臨床骨科診療技術(shù)中,金屬內(nèi)植入材料均被廣泛地應(yīng)用。然而金屬材料具有典型的生物惰性,與宿主骨之間難以形成緊密的骨整合。由此產(chǎn)生了通過(guò)涂層對(duì)金屬材料表面進(jìn)行一定改性的技術(shù),通過(guò)涂層技術(shù)使得金屬材料表面具有一定的生物活性,誘導(dǎo)材料表面的直接成骨,最終達(dá)到植入物與宿主骨之間的長(zhǎng)期力學(xué)穩(wěn)定。目前羥基磷灰石(HA)涂層已廣泛應(yīng)用于臨床,取得了良好的療效。但HA涂層在體內(nèi)易溶解,成骨活性底,其骨整合速度較慢,另一方面鋅離子能促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化,具有成骨活性。本研究擬通過(guò)溶膠凝膠法,將磷酸三鈣(TCP)作為鋅離子的載體引入FHA涂層材料中,從而改善材料的骨整合。 本研究首先采用共沉積無(wú)定形磷酸鈣前軀體的形式在低溫下晶化制備納米尺寸的含有Zn離子的TCP顆粒,并通過(guò)溶膠凝膠法將ZnTCP顆粒引入含氟的HA涂層中,最終制備了ZnTCP/FHA涂層材料。通過(guò)改變ZnTCP添加量及ZnTCP顆粒中的Zn含量?jī)煞N方法來(lái)控制涂層中的Zn含量。對(duì)該種材料進(jìn)行電鏡觀察以及Zn離子緩釋實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果顯示Zn含量為6.2wt%涂層具有最佳的Zn離子緩釋特性。 其次,我們對(duì)制備的ZnTCP/FHA涂層材料與MG63細(xì)胞一起進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。以MTT法檢測(cè)材料表面的粘附細(xì)胞數(shù)量,以及細(xì)胞增殖情況,并對(duì)材料表面的細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)行掃描電鏡觀察。結(jié)果顯示ZnTCP/FHA涂層材料與傳統(tǒng)的FHA涂層材料相比,其表面粘附有更多的成骨樣細(xì)胞,并且細(xì)胞增殖迅速,成骨細(xì)胞活性較高。采用鐵氰化鉀法檢測(cè)材料上細(xì)胞的堿性磷酸酶(ALP)活性,并通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)細(xì)胞的Ⅰ型膠原及骨鈣素的基因表達(dá)。結(jié)果顯示ZnTCP/FHA涂層材料表面的細(xì)胞較FHA涂層材料分泌更多的ALP,其Ⅰ型膠原及骨鈣素的表達(dá)也處于較高水平。ZnTCP/FHA涂層材料在體外研究中顯示了更好的生物相容性及成骨活性。 最終,我們將ZnTCP/FHA涂層材料植入新西蘭大耳白兔脛骨內(nèi),術(shù)后10周及術(shù)后11周在兔子皮下注射鹽酸四環(huán)素進(jìn)行熒光標(biāo)記。術(shù)后12周處死動(dòng)物。對(duì)標(biāo)本進(jìn)行生物力學(xué)檢測(cè),ZnTCP/FHA組具有更高的抗拔出力。對(duì)標(biāo)本進(jìn)行硬組織切片后在熒光顯微鏡下觀察,進(jìn)行HE染色后行光鏡觀察。熒光觀察顯示ZnTCP/FHA涂層材料及FHA涂層材料表面骨小梁內(nèi)部有很多清晰的雙標(biāo)線,說(shuō)明成骨旺盛。HE染色觀察發(fā)現(xiàn)ZnTCP/FHA涂層材料組鈦板周?chē)晒亲顬橥?骨組織與鈦板結(jié)合緊密,并且連續(xù)分布,骨組織內(nèi)可見(jiàn)較多的骨細(xì)胞和哈弗氏系統(tǒng)。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示ZnTCP/FHA涂層材料與宿主骨有更好的結(jié)合,與傳統(tǒng)材料相比具有材料表面成骨更為迅速,表面骨整合更為完全的優(yōu)點(diǎn)。 本研究表明新型緩釋鋅離子羥基磷灰石涂層材料在體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)了良好的生物相容性,與傳統(tǒng)涂層材料相比具有更高的骨整合性,提示其具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值和開(kāi)發(fā)前景。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：R318.08

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2566561