骨缺損是指骨折、骨不連、先天畸形、異體骨移植吸收或其它醫(yī)源性損傷導(dǎo)致的骨質(zhì)兩斷端間骨丟失,且可能引起骨、關(guān)節(jié)甚至周圍軟組織發(fā)生病理性改變繼而形成軀體器質(zhì)性或功能性障礙的一類疾病。現(xiàn)代社會隨著人們活動節(jié)奏的增速、生活空間的擴(kuò)展,交通速度日益加快、工程建設(shè)日漸增速,各種事故頻發(fā),使得高性能損傷導(dǎo)致的骨缺損疾病成為一個嚴(yán)重的社會問題,加之由于感染、腫瘤切除等原因使得骨缺損患者愈來愈多,若骨缺損得不到及時(shí)而有效的治療,極易導(dǎo)致骨不連或骨不愈合,遺留終身殘疾。由此可見骨缺損的治療已成為骨科領(lǐng)域的一個棘手問題。導(dǎo)致骨缺損不愈合的一個重要原因是骨損傷后局部的缺血、缺氧。有研究表明:骨損傷導(dǎo)致血流中斷后,損傷中央部位氧分壓可以降低至0%-2%,且骨的再生過程是一個需要大量氧分和營養(yǎng)物質(zhì)的過程,骨髓缺氧可導(dǎo)致微環(huán)境改變、骨代謝異常,長期缺氧還可導(dǎo)致“修復(fù)細(xì)胞”的死亡。因此,維持骨組織損傷后的氧穩(wěn)態(tài),使損傷局部的氧濃度在特定的范圍內(nèi)波動,對于促進(jìn)骨再生和愈合至關(guān)重要,其中及時(shí)有效的復(fù)氧已經(jīng)被認(rèn)為是關(guān)鍵的一步。應(yīng)用骨組織工程技術(shù)構(gòu)建一種富氧材料填充于骨缺損處,可能會改善骨損傷局部早期低氧環(huán)境,提高殘存細(xì)胞的存活率及“修復(fù)細(xì)胞”的活性,從而促進(jìn)骨缺損的愈合。本實(shí)驗(yàn)以溫敏型殼聚糖水凝膠為載體復(fù)合富氧劑—“潘氟隆”,構(gòu)建了一種新型富氧溫敏型水凝膠,通過實(shí)驗(yàn)檢測其理化、生物性質(zhì)及促進(jìn)骨缺損愈合的效果,并探討其機(jī)制。第一部分富氧溫敏型水凝膠的構(gòu)建與評價(jià)目的:制備并檢測這種新型富氧溫敏型水凝膠的理化性質(zhì)、釋氧能力及生物學(xué)性能,并篩選出最佳富氧劑的配比濃度。方法:構(gòu)建制備出潘氟隆濃度為5%和10%的兩種富氧溫敏型水凝膠,檢測其37℃時(shí)的成膠時(shí)間、p H值及釋氧能力并篩選出最優(yōu)潘氟隆濃度的配比方案,從而進(jìn)一步對最優(yōu)配比的富氧水凝膠材料進(jìn)行超微結(jié)構(gòu)、血液毒性、生物相容性和降解性檢測。結(jié)果:兩種潘氟隆濃度的富氧溫敏型水凝膠在37℃環(huán)境中成膠時(shí)間均約為4.5分鐘,無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05),且其p H值接近中性,兩組無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05);潘氟隆濃度為10%的富氧水凝膠其放氧量更大、放氧速率更快,較5%的富氧水凝膠具有更好的釋氧性能,兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.01),但二者放氧持續(xù)時(shí)間相同,約持續(xù)7天,故結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,后續(xù)檢測試驗(yàn)采用釋氧性能更好的潘氟隆濃度為10%的富氧水凝膠進(jìn)行;潘氟隆濃度為10%的富氧水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)呈多孔三維立體網(wǎng)狀構(gòu)架(孔徑約為100-200μm),纖維縱橫交錯,孔徑致密;且其浸提液無血液毒性,未導(dǎo)致紅細(xì)胞破裂;肌肉包埋實(shí)驗(yàn)顯示潘氟隆濃度為10%的富氧水凝膠未導(dǎo)致組織壞死且在6周時(shí)幾乎完全代謝清除。結(jié)論:本部分實(shí)驗(yàn)制備的新型富氧溫敏型水凝膠具有良好的理化性質(zhì),且10%潘氟隆濃度的富氧水凝膠釋氧性能更好,具有多孔網(wǎng)狀微觀結(jié)構(gòu),與組織相容性好,無刺激性及毒副作用,可在體內(nèi)逐漸代謝清除。這種潘氟隆濃度為10%的新型富氧溫敏型水凝膠可作為骨組織工程支架材料進(jìn)行進(jìn)一步研究。第二部分富氧溫敏型水凝膠修復(fù)兔股骨髁骨缺損的實(shí)驗(yàn)研究目的:檢測并探討潘氟隆濃度為10%的富氧溫敏型水凝膠促進(jìn)兔股骨髁骨缺損模型修復(fù)的效果及原因。方法:構(gòu)建兔股骨髁骨缺損模型,將含有富氧劑潘氟隆且充氧的富氧溫敏型水凝膠填充于骨缺損處作為實(shí)驗(yàn)組;含有富氧劑潘氟隆但未充氧的無氧溫敏型水凝膠填充于骨缺損處作為對照組;對骨缺損模型不填充任何材料組作為空白組。分別于術(shù)后第4、6、8、12周取材并觀察骨缺損大體修復(fù)情況,行X線、Micro-CT、組織病理學(xué)檢測,比較三組之間的修復(fù)效果。結(jié)果:骨缺損大體修復(fù)及X光、Micro-CT影像、組織病理學(xué)檢測結(jié)果均顯示,每個取材時(shí)間點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)組修復(fù)效果最好、對照組次之、空白組最差,且在12周時(shí)實(shí)驗(yàn)組與對照組骨缺損均已被新骨完全填充、皮質(zhì)愈合,但實(shí)驗(yàn)組新生骨質(zhì)成熟度優(yōu)于對照組,空白組仍存在明顯骨缺損。Micro-CT計(jì)數(shù)資料顯示,在骨密度(TMD)、骨體積分?jǐn)?shù)(BVF)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁數(shù)量(Tb.N)方面,三組樣本在第4、6、8、12周4個時(shí)間點(diǎn)中,每個時(shí)間點(diǎn)的三組樣本均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05),且實(shí)驗(yàn)組對照組空白組。在結(jié)構(gòu)模型指數(shù)(SMI)方面,第4周和第6周時(shí)三組數(shù)據(jù)間均無明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05)且三組新生骨小梁均為幼稚桿狀形態(tài);在第8周和第12周時(shí),每個時(shí)間點(diǎn)的三組數(shù)據(jù)均存在顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05),且空白組新生骨小梁仍然呈幼稚桿狀,而對照組與實(shí)驗(yàn)組新生骨小梁更多呈成熟板狀,但實(shí)驗(yàn)組優(yōu)于對照組。骨缺損修復(fù)區(qū)域新生微血管計(jì)數(shù)顯示在第4、6、8、12周4個時(shí)間點(diǎn)中,每個時(shí)間點(diǎn)的三組樣本均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05),且實(shí)驗(yàn)組新生血管生成早、數(shù)量多,對照組次之,空白組最少。結(jié)論:本實(shí)驗(yàn)篩選并制備的潘氟隆濃度為10%的新型富氧溫敏型水凝膠能夠促進(jìn)兔股骨髁骨缺損模型的修復(fù),是一種具有進(jìn)一步研究價(jià)值的骨組織工程支架材料。
【學(xué)位單位】：承德醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R687

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2820072