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Mg-Zn-（β-TCP）复合材料生物相容性评价

作　者: 汪瑞芳
导　师: 陈良建
学　校: 中南大学
专　业: 口腔临床医学
关键词: β-TCP 镁基复合材料生物相容性骨愈合
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目的：探讨Mg-6%Zn-(β-TCP)复合材料的生物相容性和体内降解行为及对骨缺损愈合的影响,为制备新型可控降解镁合金医用植入材料提供理论基础。方法：采用粉末冶金方法制备β-TCP含量分别为5%,10%和15%的Mg-6%Zn-(β-TCP)复合材料；用浸泡实验研究Mg-6%Zn-(β-TCP)复合材料的抗腐蚀性能；用MTT法检测Mg-6%Zn-(β-TCP)复合材料的细胞毒性；体内植入实验评价Mg-6%Zn-(β-TCP)复合材料对骨缺损愈合的影响,用离子浓度检测不同时间点术前与术后血液中的镁、锌、钙离子浓度,于术后第2周、4周、8周、12周时间处死动物,对心脏、肝脏、肾脏和植入体周围背部肌肉行组织切片检查,骨标本行Mirco-CT和脱钙组织切片检测；对植入体内2周和4周残留的复合材料行SEM和EDS分析。结果：采用粉末冶金方法制备的含5%、10%和15%(β-TCP)的Mg-6%Zn复合材料的分别为21、24、36GPa,均与人体骨质的弹性模量3-20GP相接近。体外浸泡实验结果表明(β-TCP)的添加量对浸泡液离子浓度影响不大,浸泡液PH值变化最小的为Mg-6%Zn-10%(β-TCP),浸泡过程中Mg-6%Zn-5%(β-TCP)试样质量变化较明显。Mg-6%Zn-10%(β-TCP)和Mg-6%Zn-15%(β-TCP)两组试样,其抗腐蚀性能较好；MTT法检测结果发现含10%和15%(β-TCP)的两组复合材料的100%、50%、10%浓度浸提液对L929细胞均无毒性；复合材料植入体内后2周、4周、8周、12周血液内Mg2+离子在1.65～1.85mmol/L范围内波动(正常值0.88～2.22mmol/L),Ca2+在3.65～4.02mmol/L范围内波动(正常值3.1～5.2mmol/L),Zn2+在86～96.4μmol/L范围内波动(正常值76.5～170μmol/L)；植入2周、4周、8周、12周后组织切片结果显示植入物均未引起心脏、肝脏、肾脏的明显病理改变,周围软组织内未见明显的炎症反应和坏死；Micro-CT扫描检查发现2周时复合材料边缘还清晰；4周时边缘开始模糊,有点状的缺损区,骨缺损愈合,复合材料周围有新骨生成；8周时材料已有部分的缺损,新骨开始包裹住复合材料；12周时两组复合材料均已不成形,耐腐蚀性能较好的Mg-6%Zn-15%(β-TCP)组的还存有一部分,Mg-6%Zn-15%(β-TCP)组已完全不显影,复合材料植入区有新骨生成。上述结果复合材料随着植入时间的延长逐渐降解。骨标本脱钙切片检测发现：在植入物周围有新生的骨组织,可见到骨细胞和成骨细胞,少量的纤维组织。植入体内的残留试样SEM和EDS检测发现试样表面沉积物为富含Mg、O、P、Ca、Zn等物质。结论：1.采用粉末冶金方法能制备不同p-TCP含量的Mg-6%Zn复合材料,其力学性能与骨质相匹配。2.体外浸泡实验,10%和15%(β-TCP)含量的Mg-6%Zn复合材抗腐蚀性能较好。3.细胞毒性试验,Mg-6%Zn-10%(β-TCP)、Mg-6%Zn-15%(β-TCP)浸提液无细胞毒性。4.植入体复合材料内能逐渐降解,未明显增加血液中Mg2+Ca2+、Zn2+的浓度,对心脏、肝脏、肾脏和植入体周围软组织无明显病理损害,对骨缺损的骨愈合无影响,在植入体周围有新骨生成。10%(p-TCP)添加量的复合材料具有较好的耐腐蚀性能。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
缩略词表  8-11
第一章前言  11-13
第二章材料和方法  13-19
  2.1 材料  13-14
    2.1.1 镁基复合材料  13
    2.1.2 细胞系  13
    2.1.3 试剂  13
    2.1.4 实验设备  13-14
  2.2 Mg-6%Zn-(β-TCP)复合材料的制备  14-15
    2.2.1 材料制备  14
    2.2.2 复合材料力学性能评价  14
    2.2.3 试样的体外腐蚀行为评价  14-15
  2.3 体外细胞毒性研究  15-16
  2.4 体内植入实验  16-17
    2.4.1 实验动物与分组  16
    2.4.2 实验材料  16
    2.4.3 植入实验  16-17
  2.5 术后观察与检测  17-18
    2.5.1 大体观察  17
    2.5.2 血液镁、钙、锌离子浓度检测  17
    2.5.3 心脏、肝脏、肾脏及试样周围软组织形态学检测  17-18
    2.5.4 骨标本和植入试样检测  18
    2.5.5 骨标本脱钙切片检测  18
    2.5.6 残留植入体表面形貌检测和成分分析  18
  2.6 统计分析  18-19
第三章结果  19-36
  3.1 试样的力学性能检测  19
  3.2 试样的表面形貌检测  19-21
  3.3 体外腐蚀实验  21-23
  3.4 细胞毒性实验  23-24
  3.5 体内植入试验  24-36
    3.5.1 大体观察  24
    3.5.2 血液镁、钙、锌离子浓度的变化  24-26
    3.5.3 对心脏、肝脏、肾脏和试样周围软组织的影响  26-31
    3.5.4 对骨愈合的影响  31-33
    3.5.5 残留试样表面形貌观察  33-36
第四章讨论  36-42
  4.1 β-TCP的添加量对Mg-6%Zn力学性能的影响  37-38
  4.2 β-TCP的添加量对Mg-6%Zn的腐蚀性能的影响  38-39
  4.3 β-TCP的添加量对Mg-6%Zn生物相容性的影响  39-40
  4.4 β-TCP的添加对Mg-6%Zn对骨缺损愈合的影响  40
  4.5 存在的问题与展望  40-42
第五章结论  42-43
参考文献  43-46
综述  46-61
  参考文献  57-61
致谢  61-62
攻读学位期间主要的研究成果  62

Mg-Zn-（β-TCP）复合材料生物相容性评价

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