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引导骨组织长入植入物狭长腔洞的技术研究

作　者: 王晶
导　师: 陈晓明
学　校: 武汉理工大学
专　业: 生物材料学
关键词: 生物可降解材料骨引导性多孔生物材料狭长腔洞
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 34次
引　用: 1次
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内容摘要

金属骨内种植体普遍存在松动和种植不牢的共性问题,牙种植体和人工关节的设计中常常采用沟槽和腔洞式机械固定方式,以期获得牢固的机械结合。而一般非降解骨修复材料只能靠骨传导作用使骨组织长入,骨生成量少,需时长,骨渗入深度有限,无法使骨组织长入较深的材料内部。本论文研究一种具有适当粘结性能的可填充多孔生物降解材料,将其填充于金属钛管腔洞,为骨组织的长入预留一个空间并能保持与骨组织紧密接触,防止凝血和软组织的充填,随着材料的不断降解,逐渐引导骨组织长入,从而实现机械固定与生物固定的完美结合。使用α-磷酸三钙(α-TCP)骨水泥水化粘结β-TCP制备复合材料,通过NaHCO3气体发泡法造孔。XRD测试结果显示,该材料由羟基磷灰石(HAP)与β-TCP两相组成；SEM图显示该多孔材料存在大量200-400μm大孔及大量1.50μm的微孔,具备高度三维联通的孔隙结构。α-TCP水化形成短纤维状晶体HAP,粘结并包裹β-TCP晶粒。采用共沉淀法制备壳聚糖钙磷复合材料粉末,经真空冷冻干燥法造孔,成功制备出壳聚糖钙磷复合多孔材料。通过XRD及IR测试表明,该多孔材料由壳聚糖与钙磷无定型相组成；SEM观察其表面形貌,显示存在50-200μm大小不一的孔隙,构成连通性好的三维网状孔隙结构,且粒径1-10μm的钙磷材料颗粒均匀分布于壳聚糖基质中。将两种复合材料分别填充于纯金属钛管(Φ4×8mm)中,一端用不降解的生物骨水泥封闭,构成只允许单向骨长入的试样；通过动物实验,分别在犬胫骨上端植入试样,分别在植入2.5个月、3个月、3.5个月、4个月及5个月后取样。通过X光照片证实,所有植入体与骨组织结合良好,植入体无脱落或失效情况发生。对不同时间取出的钛管腔洞内的组织及材料进行切片和HE染色后,进行组织学观察。空白钛管中由于没有材料填充,有大量剩余空间,在植入体内后,有大量脂肪组织侵入,由此阻止了新骨组织的正常长入。壳聚糖与钙磷复合填充多孔材料在植入犬体内后,2.5个月内材料即完全被降解,并有部分新骨生成,其成骨量远超过空白样,说明该有机无机复合材料在植入犬体内早期可成功引导骨生长,但由于材料降解速率过快,与新骨生长速率不匹配,导致钛管内有大量剩余空间,脂肪组织此时逐渐侵入,由此阻止新骨进一步长入。HAP/β-TCP双相复合多孔填充材料在实验犬体内植入3个月以前,光镜观察发现,材料降解明显,仅有部分骨组织长入,在材料植入动物体内3-5个月期间,材料继续发生降解,可见新骨大量长入。HAP/β-TCP双相复合多孔填充材料在实验犬体内植入5个月后,材料降解基本完成,仅有少量材料存在于新骨间隙。说明其降解速率与骨组织长入速率较匹配,能成功引导新骨组织长入金属钛管的狭长腔洞内。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 生物材料按生物性能分类  11-12
    1.2.1 生物惰性材料  11
    1.2.2 生物活性材料  11
    1.2.3 生物可降解材料  11-12
  1.3 硬组织修复材料的分类及特点  12-15
    1.3.1 医用金属与合金材料  13
    1.3.2 生物医用无机材料  13-14
    1.3.3 生物医用高分子材料  14
    1.3.4 生物医用复合材料  14-15
  1.4 本论文的主要研究  15-16
  1.5 本课题中材料设计方案  16-18
第2章骨水泥与β-TCP复合多孔填充材料的制备与表征  18-28
  2.1 无机复合材料体系的选择  18
  2.2 骨水泥与β-TCP复合多孔填充材料的制备设计  18-23
    2.2.1 多孔填充材料制备方案设计  18-21
    2.2.2 造孔方法研究  21-23
  2.3 复合材料的表征  23-26
    2.3.1 XRD测试  23-24
    2.3.2 SEM形貌分析  24-26
  2.4 本章小结  26-28
第3章壳聚糖与钙磷体系复合多孔填充材料的制备与表征  28-37
  3.1 无机有机复合材料体系的选择  28
  3.2 壳聚糖与钙磷体系复合多孔填充材料的制备过程  28-33
    3.2.1 共沉淀法简介  28-29
    3.2.2 原料测试  29-30
    3.2.3 复合材料制备方法的选择  30-31
    3.2.4 复合材料制备方法  31-32
    3.2.5 钙磷酸盐陶瓷分析  32-33
  3.3 复合材料的表征  33-36
    3.3.1 XRD测试  33
    3.3.2 红外分析  33-35
    3.3.3 SEM形貌分析  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章可降解复合材料与纯金属钛管结合使用的设计  37-46
  4.1 可降解复合材料与钛管结合使用的方案  37-38
    4.1.1 金属钛作为硬组织替换材料简介  37
    4.1.2 复合材料与钛管结合使用的设计  37-38
  4.2 金属钛管表面处理  38-43
    4.2.1 金属钛管表面处理方法选择  38
    4.2.2 金属钛管表面处理技术原理  38-40
    4.2.3 钛管表面处理方案  40-43
  4.3 复合材料与钛管结合使用  43-45
  4.4 本章小结  45-46
第5章动物实验  46-66
  5.1 动物实验方案设计  46-47
  5.2 动物实验手术过程  47-50
  5.3 动物实验后样品的处理及组织学观察  50-63
    5.3.1 植入体2.5个月后取材组织学观察  50-53
    5.3.2 植入体3个月后取材组织学观察  53-55
    5.3.3 植入体3.5个月后取材组织学观察  55-58
    5.3.4 植入体4个月后取材组织学观察  58-60
    5.3.5 植入体5个月后取材组织学观察  60-63
  5.4 动物实验结果分析及讨论  63-65
  5.5 本章小结  65-66
第6章结论  66-68
参考文献  68-73
致谢  73-74
附录:攻读硕士期间发表的论文  74

引导骨组织长入植入物狭长腔洞的技术研究

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