可吸收骨水泥生物活性及抗菌性的研究

摘要

骨缺损是临床上常见的疾病之一，骨填充修复材料的研究具有重要的医学和经济学价值。作为传统的骨填充修复材料，硫酸钙骨水泥具有良好的生物相容性、可注射性、可降解吸收性及骨传导性，但是因其可注射时间短、降解速率过快、早期骨传导性差等缺点，其临床应用受到了极大的限制。此外，由于硫酸钙骨水泥的临床填充手术伴有感染的风险，因而研究具有抗菌性的骨水泥有着十分重要的临床意义。本文通过在硫酸钙骨水泥液相中添加O-羧甲基壳聚糖，探究了其浓度对硫酸钙骨水泥在可注射性、降解行为、成骨活性及抗压强度方面的影响，并通过向硫酸钙骨水泥固相中添加银锶羟基磷灰石，赋予硫酸钙骨水泥抗菌性，探究了银的释放行为和其对骨水泥抗压强度和微观形貌的影响。
　　通过可注射时间测试、抗压强度测试、降解行为实验以及SEM、XRD、ICP-OES手段等对制得的O-羧甲基壳聚糖/硫酸钙骨水泥进行可注射性、力学强度、离子释放行为、形貌和成分等表征和分析。结果表明，O-羧甲基壳聚糖/硫酸钙复合骨水泥的可注射时间均大于5min，且可随O-羧甲基壳聚糖浓度的增加而增加。改良后的骨水泥抗压强度介于11～18MPa之间，均高于硫酸钙骨水泥，随着O-羧甲基壳聚糖浓度的增加而增加，当O-羧甲基壳聚糖浓度达到0.5wt.％时，抗压强度达到最高值（17.7±1.6MPa），当O-羧甲基壳聚糖浓度超过0.5wt.%时，强度随浓度的增加而降低。O-羧甲基壳聚糖/硫酸钙复合骨水泥的降解速率随O-羧甲基壳聚糖浓度的增加而减小，浸泡液的pH值变化在7.2-7.4之间，Ca2+浓度稳定在6～8mM；相比于硫酸钙骨水泥，复合骨水泥在SBF中的诱导矿化能力更强，具有更好的生物活性。MTT测试结果表明，复合骨水泥没有细胞毒性。
　　通过抗菌实验和ICP-OES测试发现，银锶羟基磷灰石/硫酸钙复合骨水泥对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的抗性，在PBS中能持续释放Ag+，具有持续抗菌的效果。XRD、SEM及抗压强度结果显示，银锶羟基磷灰石/硫酸钙复合骨水泥以银锶羟基磷灰石和二水硫酸钙两相存在，抗压强度与松质骨相当。
　　综上所述，生物相容性良好的有机物O-羧基甲壳聚糖的添加能够有效提高硫酸钙骨水泥的可注射性、抗压强度和成骨活性，掺银锶羟基磷灰石可以作为抗菌添加剂对硫酸钙骨水泥进行改性。本文研究的生物活性及抗菌性可吸收骨水泥有望在骨修复领域得到应用。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2骨的结构和功能

1.3骨修复材料

1.4可注射型骨修复材料

1.5硫酸钙骨水泥的研究

1.6本课题的研究背景及内容

第二章 O-羧甲基壳聚糖/硫酸钙复合骨水泥的制备与性能研究

2.1引言

2.2实验材料和设备

2.3实验过程

2.4测试及分析方法

2.5实验结果和讨论

2.6本章小结

第三章 银锶羟基磷灰石/硫酸钙复合骨水泥的制备与性能研究

3.1引言

3.2实验材料和设备

3.3实验过程

3.4测试及分析方法

3.5实验结果和讨论

3.6本章小结

第四章 全文总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢