目的:通過比較Mg-0.1Ga/Mg-0.1Sr/Mg-0.1Ga-0.1Sr合金/Mg/Ti在SD大鼠體內(nèi)及體外的抗菌能力、抗腐蝕性及生物相容性中的差異,探究Mg-0.1Ga-0.1Sr合金作為新的人體內(nèi)植物的可行性。方法:體外實(shí)驗(yàn):1.各組材料在TSB培養(yǎng)基中培養(yǎng)的抗腐蝕性2.各組材料在體外對人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(hBMSCs)培養(yǎng)的細(xì)胞毒性評價3.各組材料在培養(yǎng)基中與大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及表皮葡萄球菌一同培養(yǎng)來判斷抗菌能力體內(nèi)實(shí)驗(yàn):選取用32只Sprague Dawley(SD)大鼠進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn),采用金黃色葡萄球菌(ATCC 43300)建立骨髓炎模型。將大鼠隨機(jī)分為7組開孔造模,將準(zhǔn)備好的樣品插入骨髓腔,封閉并逐層縫合。1.微生物學(xué)評價,取出樣品,用擴(kuò)散平板法計(jì)算每個樣品的活菌數(shù)。2.病理組織學(xué)評價,每組取2只股骨冠狀面切片用Massons三色染色評價骨再生。3.對從股骨中回收鎂合金棒在掃描電鏡下觀察其清洗前后的表面形貌。結(jié)果:1.pH、質(zhì)量損失和離子濃度測定:Mg-0.1Ga、Mg-0.1Sr和Mg-0.1Ga-0.1Sr樣品的Mg離子濃度在各時間點(diǎn)均低于純Mg樣品。2.細(xì)胞毒性測評:空白組hBMSCs具有良好的細(xì)胞存活狀態(tài),鈦樣品有少量死亡細(xì)胞,含Ga的鎂合金對hBMSCs的毒性較小,存活細(xì)胞的比例高于無Ga的Mg組分。3.體外抗菌性檢測:本研究中的所有鎂合金具有良好的抗菌活性,這是由含Ga的鎂合金通過其生物降解性質(zhì)釋放Ga~(3+)所引起的。4.體內(nèi)檢測:采用擴(kuò)散板法對大鼠摘除的棒狀金屬材料表面細(xì)菌的存在情況進(jìn)行定量分析,在培養(yǎng)基中,取材樣品表面細(xì)菌菌落數(shù)依次為:第5組第1組第2組≥第4組第3組,說明Ga對金葡菌在金屬材料表面的體內(nèi)粘附有較好的抑制作用。純Mg,Mg-0.1Ga,Mg-0.1Sr和Mg-0.1Ga-0.1Sr合金附近產(chǎn)生了大量纖維組織。通過掃描電鏡觀察金屬材料的損傷程度:MgMg-0.1GaMg-0.1SrMg-0.1Ga-0.1Sr組樣品。結(jié)論:本實(shí)驗(yàn)研究了加入Ga和Sr元素合金化的鎂合金材料的生物相容性、體外和體內(nèi)腐蝕及抗菌性能,加入了Ga和Sr元素合金化的鎂合金材料不僅降低了腐蝕速率,而且提高了抗菌活性。同時加入了Sr元素的鎂合金又在促進(jìn)骨愈合的能力有一定作用。通過適當(dāng)量的加Ga和Sr元素合金化Mg,使Mg具有較強(qiáng)的耐蝕性、抗菌活性和生物相容性,為作為骨科植入物應(yīng)用于臨床提供了良好的前景。
【學(xué)位單位】：
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9圖 1. 從降解率和幾種分解出來的離子濃度來說明合金金化的鎂材料的耐腐蝕性得到了提升，(A)純 Mg、Mg-0.1Ga、Mg-0.1Sr、Mg-0.1Ga-0.1Sr 和 Ti 各組材料所在 TSB 溶液中在第 1 天和第 3天時間點(diǎn)的 pH 值變化。(*p<0.0 5，*p<0.0 1，*p<0.001.0 1)。(B)在 TSB 中浸泡 3 天后，通過質(zhì)量損失測量，計(jì)算得純 Mg 和 Mg 合金的腐蝕/降解速率的變化。(C) Ga，(D) Sr 和(E) Mg 的離子濃度在第 1 天和第 3 天時間點(diǎn)的變化。

中國醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2. 體外抗菌實(shí)驗(yàn)，分別對三種細(xì)菌的抗菌能力，(A-C)采用擴(kuò)散板法研究了純Mg、Mg-0.1Ga、Mg-0.1Sr、Mg-0.1Ga-0.1Sr 和 Ti 各組材料樣品在第 1 天和第 3 天對表皮葡萄球菌（S.ep）、金黃色葡萄球菌（S.au）和大腸桿菌（E.coli）3 種細(xì)菌的抗菌性能。Rp 值是 TSB 中浮游細(xì)菌抗菌率的指標(biāo)，Ra 代表金屬表面附著細(xì)菌的抗菌率。(*p<0.0 5，*p<0.0 1 和*p<0.001.0 1)。

圖 4. 體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)，分別通過熒光染色和細(xì)胞抑制率檢測來說明各種材料的細(xì)胞毒性，純Mg、Mg-0.1Ga、Mg-0.1Sr、Mg-0.1Ga-0.1Sr 和 Ti 各組材料對 hMSCs 的體外細(xì)胞毒性。(A-F)在 DMEM 中對各種金屬材料直接培養(yǎng) 24h 后細(xì)胞的活/死染色。(G) DMEM 中，在第 1 天和第3 天人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在金屬標(biāo)本表面的抑制率。(*p<0.0 5，*p<0.0 1 和*p<0.001.0 1)。
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