本文選題：超高分子量聚乙烯　切入點(diǎn)：阿侖膦酸鈉　出處：《西南交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：目前人工關(guān)節(jié)置換術(shù)已成為治療關(guān)節(jié)疾病的重要手術(shù)之一,但人工關(guān)節(jié)磨屑導(dǎo)致的骨溶解和無(wú)菌性松動(dòng)局限了人工關(guān)節(jié)的使用壽命。人工關(guān)節(jié)組件中超高分子量聚乙烯(UHMWPE)不僅最易發(fā)生磨損,其磨屑占磨屑總量的70%～90%,而且UHMWPE磨屑的誘導(dǎo)骨溶解作用最明顯,是導(dǎo)致人工關(guān)節(jié)周圍骨溶解產(chǎn)生無(wú)菌性松動(dòng)的主要誘因。因此研究UHMWPE磨屑對(duì)無(wú)菌性松動(dòng)的影響至關(guān)重要。課題組前期研制了載抑制骨溶解藥物阿侖膦酸鈉(ALN)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE-ALN)材料；采用細(xì)胞培養(yǎng)評(píng)價(jià)UHMWPE-ALN和UHMWPE磨屑對(duì)巨噬細(xì)胞的影響。但由于靜電作用和磨屑形狀等因素導(dǎo)致UHMWPE-ALN磨屑分離困難,因此前期細(xì)胞評(píng)價(jià)采用的磨屑尺寸僅小于40μm,只有10%左右在0.1～10μm范圍。而臨床研究中發(fā)現(xiàn)90%以上的磨屑在0.1～10μm范圍,并且該范圍內(nèi)的磨屑具有較強(qiáng)的生物反應(yīng),因此本試驗(yàn)主要研究臨床相關(guān)微米級(jí)UHMWPE-ALN和UHMWPE磨屑的制備、材料學(xué)性能、藥物釋放和生物學(xué)評(píng)價(jià)。此外,本課題組前期分別采用倒置培養(yǎng)和正置培養(yǎng)對(duì)巨噬細(xì)胞進(jìn)行了研究,但是由于細(xì)胞培養(yǎng)參數(shù)不同以及人為因素的干擾,得到的數(shù)據(jù)無(wú)法判斷不同模型對(duì)細(xì)胞的影響。因此本試驗(yàn)還將同時(shí)進(jìn)行正置和倒置培養(yǎng),研究?jī)煞N模型對(duì)巨噬細(xì)胞的影響；此外分別研究UHMWPE-ALN和UHMWPE磨屑與鈷鉻合金(Co-Cr)顆�；旌衔飳�(duì)巨噬細(xì)胞活性的影響。本研究采用溶劑揮發(fā)法熱壓制備了UHMWPE-ALN和UHMWPE板材,在干燥條件下使用表面粗糙的摩擦副制備了大量的UHMWPE-ALN和UHMWPE磨屑,通過(guò)負(fù)壓環(huán)境下濾膜逐級(jí)過(guò)濾技術(shù)分離得到臨床相關(guān)微米尺寸的磨屑。采用激光粒度儀、掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜分析(FUR)、X射線衍射分析(XRD)和差示掃描量熱法(DSC)表征UHMWPE-ALN和UHMWPE磨屑和板材的物化性質(zhì),并采用茚三酮比色法研究臨床相關(guān)微米尺寸的UHMWPE-ALN磨屑的體外藥物釋放。比較研究正置培養(yǎng)和倒置培養(yǎng)兩種細(xì)胞培養(yǎng)模型對(duì)磨屑和巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)的影響以及兩種材料混合物對(duì)細(xì)胞的影響。通過(guò)光鏡及SEM觀察巨噬細(xì)胞形態(tài),通過(guò)噻唑藍(lán)(MTT)比色法評(píng)價(jià)磨屑對(duì)巨噬細(xì)胞的增殖的影響,通過(guò)乳酸脫氫酶釋放檢測(cè)(LDH)評(píng)價(jià)兩種培養(yǎng)模型對(duì)細(xì)胞損傷程度的影響,通過(guò)酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)(ELISA)評(píng)價(jià)磨屑對(duì)巨噬細(xì)胞的溶骨性細(xì)胞因子TNF-α和IL-6的分泌功能的影響。激光粒度儀和SEM結(jié)果表明通過(guò)負(fù)壓環(huán)境下濾膜逐級(jí)過(guò)濾技術(shù)分離后UHMWPE-ALN和UHMWPE磨屑的平均粒徑分別為6.98μm和5.65μm,粒徑分布集中,90%磨屑的尺寸在0.1～10μm范圍內(nèi),與臨床患者體內(nèi)磨屑尺寸分布相似,較分離前UHMWPE-ALN和UHMWPE磨屑粒徑明顯下降；磨屑形貌多呈塊狀或片狀,與臨床患者體內(nèi)獲得的磨屑形貌相似；根據(jù)磨屑的尺寸和形貌表明本實(shí)驗(yàn)制備出了臨床相關(guān)的微米級(jí)磨屑。FTIR分析結(jié)果表明ALN的加入沒(méi)有改變UHMWPE的化學(xué)結(jié)構(gòu),UHMWPE在熱壓過(guò)程中發(fā)生氧化反應(yīng),而ALN在熱壓過(guò)程中保持熱穩(wěn)定性,制備和分離磨屑過(guò)程不會(huì)對(duì)UHMWPE和ALN的化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。XRD和DSC結(jié)果表明熱壓過(guò)程、磨屑的制備分離過(guò)程和ALN的加入不會(huì)改變UHMWPE的晶體結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸,但是熱壓過(guò)程中晶體的完善程度受到影響,板材的結(jié)晶度降低。臨床相關(guān)微米級(jí)載藥磨屑的體外藥物釋放結(jié)果表明UHMWPE-ALN磨屑體外釋放分為兩個(gè)階段,即1d前的突釋階段和1-90 d的緩慢釋放階段。藥物突釋階段,主要是磨屑表面富集的ALN釋放,磨屑粒徑對(duì)藥物釋放率有很大的影響；緩慢釋放階段,ALN的釋放主要是由于團(tuán)聚磨屑分散和UHMWPE-ALN磨屑內(nèi)的ALN擴(kuò)散導(dǎo)致,該階段符合Higchi藥物擴(kuò)散模型。UHMWPE-ALN磨屑在溫度為37℃的PBS環(huán)境中浸泡90 d沒(méi)有發(fā)生氧化現(xiàn)象。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明巨噬細(xì)胞對(duì)臨床相關(guān)的微米級(jí)磨屑有吞噬和趨化作用,磨屑的加入導(dǎo)致巨噬細(xì)胞為了吞噬異物發(fā)生形態(tài)改變；在正置培養(yǎng)和倒置培養(yǎng)兩種細(xì)胞培養(yǎng)模型下,UHMWPE-ALN磨屑與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)的細(xì)胞活性均小于UHMWPE磨屑組,ALN可以抑制巨噬細(xì)胞的活性；當(dāng)磨屑濃度是0.02 mg/mL時(shí)促進(jìn)巨噬細(xì)胞增殖的能力最強(qiáng)；兩種培養(yǎng)模型對(duì)巨噬細(xì)胞活性沒(méi)有顯著性影響,但是倒置培養(yǎng)時(shí)ALN對(duì)巨噬細(xì)胞的抑制作用更加明顯,LDH結(jié)果顯示倒置培養(yǎng)模型對(duì)巨噬細(xì)胞的損傷作用較大；臨床相關(guān)的微米級(jí)UHMWPE-ALN和UHMWPE磨屑可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞分泌TNF-α和IL-6,巨噬細(xì)胞分泌TNF-α和IL-6不是同時(shí)進(jìn)行的,并且巨噬細(xì)胞分泌IL-6的能力小于分泌TNF-α的能力；UHMWPE促進(jìn)巨噬細(xì)胞增殖,而Co-Cr則抑制巨噬細(xì)胞增殖；兩者材料混合物與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí),Co-Cr的加入不會(huì)影響UHMWPE對(duì)巨噬細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用。本研究提供了一種制備臨床相關(guān)的微米級(jí)UHMWPE磨屑的方法,為進(jìn)一步臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R687.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1686120