多孔明胶微球-磷酸钙骨水泥复合支架的实验研究

摘要

因颅脑损伤、脑血管意外和颅内肿瘤等疾病术后造成的颅骨缺损,需行颅骨缺损修补术,以恢复颅腔的解剖完整性,保护脑组织及恢复头颅的正常外观。目前临床上多采用自体骨移植、异体或异种骨移植和异源性骨替代物等材料修补颅骨缺损,但结果都不甚理想。自体骨目前仍是最理想的骨移植材料,是骨移植的“金标准”。近年来,随着组织工程学的蓬勃发展,人们开始应用组织工程学的方法来解决上述问题。骨组织工程主要包括种子细胞、支架材料和生物活性因子三个方面,而支架材料是关键。本研究构建多孔GMs/CPCs复合材料,将其作为支架材料应用于兔颅骨缺损,探讨其作为支架材料修复颅骨缺损的应用前景。
　　 目的:分析GMs/CPCs复合支架的孔径率、生物力学强度等指标,探讨此材料中的明胶与磷酸钙骨水泥的最佳组成比例;用其修补兔颅骨缺损,探讨该材料在体内降解率,生物相容性及临床可操作性。
　　 方法:(1)乳化—化学交联固化法制备明胶微球,将GMs分散于丙酮中,观察其溶胀性能,用扫描电镜观察微球粒径和形貌。(2)将明胶微球分别以0wt％,2.5wt%,5wt%,7.5wt%,10wt%的重量比与粉沫状CPC复合制备多孔GMs/CPCs复合支架(厚度4mm,直径20mm的圆形模块),分别将制成的支架浸泡于PBS中1,2,4周,然后测定其孔径率和抗压强度。(3)新西兰大白兔40只随机分成五组:A组:对照组,CPCs支架;B组:2.5%多孔GMs/CPCs支架;C组:5%多孔GMs/CPCs支架;D组:7.5%多孔GMs/CPCs支架;E组:10%多孔GMs/CPCs支架。制备直径为20ram的颅骨全层圆形骨缺损,将不同重量比的GMs/CPCs支架分别植入缺损部位,术后2周、4周、8周、12周,通过大体和组织学观察,评价其生物相容性及体内降解情况。
　　 结果:(1)制备的明胶微球呈大小均匀的圆球形,分散性好,粒径约120±15μm,溶胀率约为91±4.8%。(2)不同比例的多孔GMs/CPCs支架随着GMs重量比的增加及浸泡时间的延长,支架孔径率、大孔率均增加,力学强度逐渐下降,其中7.5%多孔GMs/CPCs支架最终具备较好的孔径率(62.3±0.72%)、大孔率(30.1±0.56%)及力学强度(6.1±0.24Mpa)。(3)植入实验动物体内后各组支架材料无明显异物排斥反应,其降解度E组＞D组＞C组＞B组＞A组,其中D组较A组体内的降解明显增加,且骨传导性较A组好,力学强度低于A组;植入的多孔GMs/CPCs支架表面及边缘见支架降解,降解产生的孔径内有新生组织长入,而A组周围只见组织生长包裹材料,内部无组织生长,几乎无材料降解。
　　 结论:多孔GMs/CPCs复合支架具有良好的生物相容性;加入的GMs增加了CPCs的孔径率,且植入体内后缓慢降解使复合支架成孔,利于组织细胞的生长和体液流通,加速材料降解,而7.5wt%GMs/CPCs具有较高的孔径率和良好的力学强度,可作为骨替代物修补颅骨等非负重部位的骨缺损。