骨水泥在骨修復(fù)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用,其中磷酸鈣(CPC)、磷酸鎂骨水泥(MPC)由于具有可降解性、良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性得到廣泛的關(guān)注和研究。然而凝結(jié)快、強(qiáng)度較低、缺乏骨組織向內(nèi)生長(zhǎng)所需的大孔隙和不具備藥物治療效果等因素限制了其在臨床應(yīng)用上的進(jìn)一步推廣。為解決上述問(wèn)題,本論文擬構(gòu)建一種強(qiáng)度較高、生物相容性好且可在體內(nèi)自成孔的磷酸鎂基骨水泥(MPBC)藥物緩釋體系。具體研究工作如下:針對(duì)MPC存在凝結(jié)過(guò)快、pH過(guò)高而導(dǎo)致生物相容性差等問(wèn)題,探索在固、液兩相配方中分別引入磷酸二氫鈣和檸檬酸。討論了磷酸二氫鈣的加入和檸檬酸溶液的濃度對(duì)其固化產(chǎn)物物相、形貌、理化性能及細(xì)胞相容性的影響。研究表明,隨著檸檬酸濃度的增加,骨水泥凝結(jié)時(shí)間逐漸延長(zhǎng),壓縮強(qiáng)度先增加后降低。磷酸二氫鈣和檸檬酸的加入適當(dāng)降低了體系的pH,但對(duì)降解速度影響不大。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明MPBC細(xì)胞相容性良好,骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可在其表面完全鋪展開(kāi)。針對(duì)戊二醛交聯(lián)的明膠微球生物相容性差的問(wèn)題,選擇碳二亞胺鹽酸鹽作為交聯(lián)劑。采用乳化交聯(lián)法制備明膠微球,通過(guò)控制攪拌速度和交聯(lián)劑濃度,制備出粒度合適且交聯(lián)度不同的明膠微球�？疾炱浣宦�(lián)度、溶脹性、體外降解及細(xì)胞生物相容性,結(jié)果表明交聯(lián)度越好的明膠微球溶脹性越低、降解速度越慢且細(xì)胞相容性越好。針對(duì)MPBC缺乏大孔隙這一缺陷,將上述制備的可降解明膠微球與MPBC進(jìn)行復(fù)合,構(gòu)建出多孔MPBC體系。分析微球的加入量和交聯(lián)度對(duì)MPBC理化性能的影響,分析復(fù)合骨水泥在降解過(guò)程中大孔的形成情況,并對(duì)復(fù)合骨水泥的細(xì)胞相容性進(jìn)行考察。結(jié)果表明,隨著微球加入量的增多,骨水泥凝結(jié)時(shí)間縮短,壓縮強(qiáng)度降低;隨著明膠微球交聯(lián)度的增加,骨水泥內(nèi)部降解成孔的時(shí)間逐漸減緩。將復(fù)合骨水泥與成骨細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)復(fù)合骨水泥細(xì)胞相容性好,可促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖。最后,針對(duì)骨疾病導(dǎo)致的骨缺損需要長(zhǎng)期藥物治療的情況,MPBC復(fù)合載藥微球的方式構(gòu)建出藥物緩釋載體。選用雙氯酚酸鈉作為藥物模型載入明膠微球中,分析微球的載藥與釋藥性能。然后將載藥微球復(fù)合進(jìn)MPBC中,分析載藥微球及藥物的加入對(duì)復(fù)合骨水泥凝結(jié)時(shí)間和壓縮強(qiáng)度的影響,并對(duì)骨水泥釋藥2個(gè)月的曲線進(jìn)行分析。結(jié)果表明隨著交聯(lián)劑濃度的增加,載藥率和包封率稍有降低,藥物的釋放速度減緩,且釋藥前期均具有明顯的突釋相。將載藥明膠微球與MPBC復(fù)合入骨水泥中藥物釋放時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2個(gè)月以上,前期突釋不再明顯。該多孔MPBC藥物緩釋體系通過(guò)微球的降解形成多孔結(jié)構(gòu),可為血管和組織向內(nèi)生長(zhǎng)提供通道,為促進(jìn)新骨的生長(zhǎng)提供可能;同時(shí)載藥微球降解釋放藥物,可實(shí)現(xiàn)病灶部位的藥物長(zhǎng)期緩釋治療。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R943
【部分圖文】：

162.3.2 物相及形貌圖2-2為MPBC骨水泥粉相的XRD圖譜和3種粉末原料的標(biāo)準(zhǔn)PDF圖譜。從圖中可以看出 MPBC 粉相由 MgO、KH2PO4和 Ca(H2PO4)2組成，且衍射峰匹配較好。圖 2-3 的左圖為骨水泥固化 2 天 XRD 圖譜。從圖中可以看出固化后的產(chǎn)物均為六水磷酸鎂鉀，固化后的物相中還有少量未反應(yīng)的氧化鎂。因?yàn)樗袠悠分?MgO 和 KH2PO4的質(zhì)量比為 1 : 2，即摩爾比為 1 : 1.7，而氧化鎂和磷酸二氫鉀是以摩爾比 1 : 1 反應(yīng)生成六水磷酸鎂（式 2-2），所以氧化鎂過(guò)量。有研究表明過(guò)量的氧化鎂可以在體系中充當(dāng)骨料，增強(qiáng)機(jī)體的強(qiáng)度。從圖 2-3 的右圖可以看出水化 6 min 時(shí)，MPC 已經(jīng)水化生成結(jié)晶度高的六水磷酸鎂鉀

圖 2-3 骨水泥在 37℃，100%濕度下固化 2 天（a）和 6 min（b）的 XRD 圖譜球磨后的氧化鎂、磷酸二氫鉀和磷酸二氫鈣粉末的掃描圖如圖2-4所示。從圖中可以看出，氧化鎂粒度大約為 0.5~1 μm，磷酸二氫鉀的粒度為 0.1~30 μm，磷酸二氫鈣的粒度為 0.2~20 μm。由于磷酸二氫鈣和磷酸二氫鉀都屬于可溶性磷酸鹽，粒度對(duì)骨水泥水化速度影響不是很大。因此在該反應(yīng)過(guò)程中，氧化鎂的粒度及活性對(duì)骨水泥水化進(jìn)程起到關(guān)鍵作用。本實(shí)驗(yàn)中的氧化鎂已經(jīng)過(guò) 1600℃重?zé)�，其活性大大降低，但由于是采用輕質(zhì)氧化鎂燒制而來(lái)的，重?zé)蟮玫降难趸V粒度還是很小，所以 MPC 反應(yīng)非常迅速。固化后 MPC、MPBC-0 和 MPBC-3 的形貌如圖 2-5 所示。MPC 裂紋最寬最多，說(shuō)明該樣品脆性很大。添加磷酸二氫鈣后，MPBC-0 的裂紋較少，里面包含很多孔徑<1 μm 的孔隙。而 MPBC-4 的致密度稍高，除了有少量的孔隙之外還有 5 μm 左右的顆粒，很可能是先形成的六水磷酸鎂鉀被檸檬酸和鈣的螯合物包覆起來(lái)了。

17圖 2-3 骨水泥在 37℃，100%濕度下固化 2 天（a）和 6 min（b）的 XRD 圖譜球磨后的氧化鎂、磷酸二氫鉀和磷酸二氫鈣粉末的掃描圖如圖2-4所示。從圖中可以看出，氧化鎂粒度大約為 0.5~1 μm，磷酸二氫鉀的粒度為 0.1~30 μm，磷酸二氫鈣的粒度為 0.2~20 μm。由于磷酸二氫鈣和磷酸二氫鉀都屬于可溶性磷酸鹽，粒度對(duì)骨水泥水化速度影響不是很大。因此在該反應(yīng)過(guò)程中，氧化鎂的粒度及活性對(duì)骨水泥水化進(jìn)程起到關(guān)鍵作用。本實(shí)驗(yàn)中的氧化鎂已經(jīng)過(guò) 1600℃重?zé)�，其活性大大降低，但由于是采用輕質(zhì)氧化鎂燒制而來(lái)的，重?zé)蟮玫降难趸V粒度還是很小，所以 MPC 反應(yīng)非常迅速。固化后 MPC、MPBC-0 和 MPBC-3 的形貌如圖 2-5 所示。MPC 裂紋最寬最多，說(shuō)明該樣品脆性很大。添加磷酸二氫鈣后，MPBC-0 的裂紋較少
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