制备工艺对同种异体骨生物力学特性的影响

摘要

背景:同种异体骨材料经过灭菌和降低免疫原性等物理方式和化学方法处理后,要求其保留一定的生物活性和生物力学特性。目的:观察5种不同制备工艺对同种异体骨生物力学特性的影响。设计、时间及地点:对比观察实验,于2008-10在上海理工大学生物力学与康复工程研究所完成。材料:新鲜尸体的股骨,由上海亚朋生物技术有限公司合作医院提供。方法:将新鲜尸体的股骨经过预处理后,制成形状大小相同的骨块移植材料,采用γ射线辐照、高压冲洗后短超声、切割后长时间超声、化学处理后短超声和常规工艺5种不同制备工艺进行处理,经深低温冷冻保存1个月后取出,在Instron实验机上进行轴向压缩实验,加载过程为匀速准静态,速度为0.1mm/min。主要观察指标:同种异体骨轴向压缩下载荷-位移曲线和应力-应变曲线。结果:不同制备工艺下同种异体骨所承受的最大压缩载荷范围在1.1～2.1kN,其中,γ射线辐照骨承受的载荷最大,常规工艺处理骨承受的载荷最小,高压冲洗后短超声骨的承载能力与γ射线辐照骨的承载能力较接近。在骨的弹性限度范围内,化学处理后短超声骨的弹性变形区最小,刚度最大,切割后长时间超声骨的刚度最小,其余处理方法位于这两者之间。此外形状和结构相似的同种异体骨,应力-应变曲线的变化趋势相同,所承受的最大屈服应力值为4.5～9.5MPa。结论:不同制备工艺对骨的屈服应力、弹性应变量及弹性模量等生物力学参数均有不同程度的影响。