【摘要】：研究背景治療大段骨缺損是創(chuàng)傷骨科醫(yī)生頻繁面對(duì)的一大難題。其治療方法包括自體骨移植,同種異體骨及骨替代修復(fù)材料等。目前臨床上應(yīng)用的骨組織修復(fù)材料在體內(nèi)的降解速度快,成骨誘導(dǎo)能力差,力學(xué)支撐不夠等缺點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)對(duì)硫酸鈣性能進(jìn)行優(yōu)化,摻入稀土元素鈰,增加材料的骨誘導(dǎo)作用,將含鈰硫酸鈣與羥基磷灰石復(fù)合制備含鈰α-半水硫酸鈣羥基磷灰石復(fù)合材料,以增加硫酸鈣的機(jī)械強(qiáng)度,延緩降解速率,以期為臨床治療大段骨缺損提供一種新的策略。研究方法1.Ce-α-CSH/HA的制備、物理表征及體外模擬降解實(shí)驗(yàn)采用共沉淀法及水熱法制備Ce-α-CSH/HA。對(duì)復(fù)合材料行X射線衍射(XRD)分析復(fù)合材料的物相構(gòu)成及晶體結(jié)構(gòu),傅里葉紅外光譜分析(FTIR)材料的化學(xué)基團(tuán),掃描電鏡觀察(SEM)材料的表面形貌。材料浸泡于降解液中模擬體外降解,計(jì)算材料降解率,測(cè)量降解液中鈰及鈣離子濃度,SEM觀察表面結(jié)構(gòu)變化。2.Ce-CSH/HA對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化、巨噬細(xì)胞極化的影響不同濃度的Ce-CSH/HA復(fù)合材料浸提液與大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSC)共培養(yǎng),浸提液處理7天后,對(duì)成骨標(biāo)志基因(ALP、Runx2、BSP、OCN、OST)的表達(dá)量進(jìn)行檢測(cè);14天及21天后分別行茜素紅、Von Kossa染色以了解材料浸提液對(duì)BMSC礦化功能的影響。用復(fù)合材料浸提液處理小鼠原代巨噬細(xì)胞,CCK8法檢測(cè)其對(duì)巨噬細(xì)胞增殖的影響;浸提液處理3大后對(duì)表型基因(CD86、CD206、Argine),炎癥因子(IL-1、IL-18、TNF-α、IL-1 α)及促血管基因(PDGF-BB、VEGF)的表達(dá)量進(jìn)行檢測(cè)。3.Ce-CSH/HA復(fù)合材料對(duì)大鼠臨界骨缺損的修復(fù)作用將5%Ce-CSH/HA和CSH/HA復(fù)合材料植入大鼠脛骨骨缺損,4周后取材行EMCN、CD31免疫熒光雙染,以了解骨缺損處的血管形成情況。8周取材后行HE及Goldner染色,觀察骨缺損處新生骨的形成情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.本實(shí)驗(yàn)成功合成新型復(fù)合材料。XRD、FTIR結(jié)果證實(shí)鈰元素及羥基磷灰石的摻入并未影響硫酸鈣的晶體結(jié)構(gòu);SEM觀察到Ce-CSH/HA復(fù)合材料的顆粒直徑變小。CSH/HA組降解率明顯快于Ce-CSH/HA組,硫酸鈣在4周左右大部分降解,釋放的鈰離子及鈣離子也在第4周達(dá)到最大。2.與CSH/HA組相比,Ce-CSH/HA更能促進(jìn)ALP、Runx2因的表達(dá),其差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同時(shí),后者對(duì)BMSC礦化功能的促進(jìn)作用更明顯。Ce-CSH/HA不影響巨噬細(xì)胞的增殖,能夠誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2型極化,抑制炎性因子的表達(dá),促進(jìn)促血管因子PDGF-BB的表達(dá)。3.組織學(xué)染色證實(shí)Ce-CSH/HA的體內(nèi)降解速率減緩,促新生骨形成作用更明顯;同時(shí)通過促進(jìn)H型血管的形成促進(jìn)骨愈合。實(shí)驗(yàn)結(jié)論1.新型Ce-CSH/HA復(fù)合材料降解速度延緩,降解過程中釋放的鈰離子促進(jìn)骨的形成;2.Ce-CSH/HA復(fù)合材料上調(diào)了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨標(biāo)志基因的表達(dá),對(duì)其體外礦化功能也有一定的促進(jìn)作用。誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2型極化,抑制炎性因子并促進(jìn)促血管因子的表達(dá)。3.Ce-CSH/HA復(fù)合材料促進(jìn)體內(nèi)骨缺損的修復(fù);同時(shí)通過促進(jìn)缺損內(nèi)血管形成協(xié)同促進(jìn)骨愈合。
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R68;R318.08
【圖文】：

Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋ＸＲＤ邋（ａ）邋ａｎｄ邋ＦＴＩＲ邋（ｂ）邋ａｎａｌｉｓｉｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｃｅｍｅｎｔ逡逑２．２復(fù)合材料降解前后表面電鏡觀察逡逑復(fù)合材料Ｃｅ－ａ－ＣＳＨ／ＨＡ及單純ａ－ＣＳＨ／ＨＡ的電鏡結(jié)果如圖１－２所示。降解逡逑前，ａ－ＣＳＨ／ＨＡ的電鏡顯示其具有短圓柱狀形態(tài)，夾雜著針狀或者薄片狀的硫酸逡逑鈣和羥基磷灰石，而隨著鈰元素的摻入，這種顆粒出現(xiàn)較高的聚集趨勢(shì)，使得逡逑顆粒尺寸逐漸減小，元素鈰的濃度越高，顆粒聚集越明顯，其原因在于摻雜元逡逑素鈰后復(fù)合材料會(huì)形成團(tuán)聚體，但顆粒之間的間隙仍然十分明顯。經(jīng)過模擬體逡逑液降解４周后，單純ａ－ＣＳＨ／ＨＡ短圓柱狀結(jié)構(gòu)難以見到，殘余材料相互融合，逡逑降解的硫酸鈣及羥基磷灰石形成大量的磷灰石樣物質(zhì)沉積于材料表面，而逡逑Ｃｅ－ａ－ＣＳＨ／ＨＡ復(fù)合材料表面附著的沉淀物質(zhì)更多，材料空隙較降解前有所降低。逡逑１０逡逑

Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｔｈｅ邋ＳＥＭ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｃｅｍｅｎｔ邋ｂｅｆｏｒｅ邋ａｎｄ邋ａｆｔｅｒ邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ逡逑２．３材料的體外降解實(shí)驗(yàn)逡逑不同含鈰量復(fù)合材料及純硫酸鈣羥基磷灰石降解率變化如圖１－３所示，可以逡逑看出，純硫酸鈣羥基磷灰石在第１周到第４周降解率成直線上升，第４周降解逡逑率達(dá)到最大值，之后降解率基本維持穩(wěn)定在５０％左右，其原因在于純硫酸鈣羥逡逑基磷灰石復(fù)合材料中硫酸鈣質(zhì)量比為４０°／。，該部分硫酸鈣降解速度快，４周左右逡逑硫酸鈣大部分降解，剩余的羥基磷灰石降解速率緩慢，使得復(fù)合材料降解率在４逡逑周以后變化不大。當(dāng)摻入鈰元素，從５％和１０％Ｃｅ－ＣＳＨ／ＨＡ復(fù)合材料的降解曲逡逑線可以看出其降解率在１－８周成緩慢降解的趨勢(shì)，表１－１、１－２反應(yīng)了每組材料逡逑各周的降解率，從表中可以得知Ｃｅ－ＣＳＨ／ＨＡ復(fù)合材料降解率在每周均低于逡逑ＣＳＨ／ＨＡ復(fù)合材料

２．４降解液中鈰離子濃度測(cè)定逡逑兩種濃度的含鈰半水硫酸鈣羥基磷灰石復(fù)合材料體外降解液中鈰離子濃度逡逑如圖１－４所示，經(jīng)過８周的降解，從復(fù)合材料中釋放的鈰離子濃度較低，反應(yīng)出逡逑鈰離子取代鈣離子后與硫酸根離子結(jié)合較為緊密，不容易釋放，此外還可以看逡逑出在第１到３周降解過程中，鈰離子釋放速率較快，其原因在于復(fù)合材料中硫逡逑酸鈣在此階段快速降解，引起鈰離子釋放，硫酸鈣在４周左右已經(jīng)降解大部分，逡逑剩余的羥基磷灰石不含有鈰離子，因此降解４周后，鈰離子在更低濃度水平少逡逑量持續(xù)釋放。逡逑．？ｎｃ邐－＊－５％Ｃｅ＊ＣＳＨ／ＨＡ逡逑Ｕ．ＵＵＯ逡逑？－＾－１０％Ｃｅ－ＣＳＨ／ＨＡ逡逑。０．００４邐．逡逑１邋刪邋＿逡逑Ｉ邋0邋0０２邋■逡逑？邋0．00１邋．邋９—４逡逑０．０００邋邐？邐？邐＇邐＇邐？邐？邐＇邐？逡逑１Ｗ邋２Ｗ邋３Ｗ邋４Ｗ邋５Ｗ邋６Ｗ邋７Ｗ邋８Ｗ逡逑圖１－４不同含鈰量復(fù)合材料體外降解液中鈰離子濃度逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋Ｔｈｅ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｃｅ邋ｉｏｎｓ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑１３逡逑

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