【摘 要】
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研究背景及目的半水硫酸钙（α-CSH）具有良好的生物相容性及骨传导性;但降解快、缺乏骨诱导性和抗菌性。羧甲基壳聚糖锌（CMCS-Zn）具有广谱抗菌、促组织修复、促骨形成和延缓降解的优点。本研究将CMCS-Zn与α-CSH复合,以期得到一种降解率适中、生物相容性良好、有抗菌性兼具骨诱导性和骨传导性的新型复合骨替代材料。方法1.新材料的制备、理化检测和降解实验将CMCS-Zn和α-CSH按不同质量比配
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研究背景及目的半水硫酸钙（α-CSH）具有良好的生物相容性及骨传导性;但降解快、缺乏骨诱导性和抗菌性。羧甲基壳聚糖锌（CMCS-Zn）具有广谱抗菌、促组织修复、促骨形成和延缓降解的优点。本研究将CMCS-Zn与α-CSH复合,以期得到一种降解率适中、生物相容性良好、有抗菌性兼具骨诱导性和骨传导性的新型复合骨替代材料。方法1.新材料的制备、理化检测和降解实验将CMCS-Zn和α-CSH按不同质量比配成复合材料后与去离子水混调成膏状物测试凝固时间和可注射性;然后使用模具将新材料膏体制成一定规格的骨水泥圆柱体,行抗压实验、X-ray衍射分析（XRD）、傅里叶红外光谱检测（FTIR）、电镜扫描（SEM）检查材料强度、结构和表征;模拟降解实验分析材料降解性能并测量降解过程的pH值和Ca2+、Zn2+离子浓度。2.体外细胞实验、细菌实验检测新材料的生物学性能和抑菌性能制得实验材料的浸提液干预SD大鼠BMSCs细胞生长。通过CCK-8检测、划痕愈合实验分析干预后BMSCs细胞的增殖能力、迁移活力;qRT-PCR检测细胞ALP/Runx2/OCN/BSP基因表达水平;Von Kossa染色实验检测矿化情况。滤纸片法检测材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌性能。3.动物实验检测新材料体内成骨效果建立实验动物临界性骨缺损模型并植入实验材料。使用X-ray、Micro CT以及组织形态学等检查,评估材料促成骨的整体效果。结 果1.新材料凝固时间和可注射性高于α-CSH,随CMCS-Zn含量的增多而增加;抗压强度低于α-CSH,随CMCS-Zn含量的增多而降低;XRD、FTIR检查显示新材料中的CMCS-Zn与α-CSH混合后未生成新的物相;SEM扫描发现降解前后新材料的孔隙结构比α-CSH增加;新材料的降解速率慢于α-CSH,随CMCS-Zn含量的增多而减慢;新材料降解过程中pH较稳定维持6.0-6.2;Ca2+离子释放趋势与α-CSH无明显差异,Zn2+离子释放随CMCS-Zn含量的增多而增多。2.CCK-8检查细胞增殖能力表明各组细胞增殖良好。qRT-PCR示各组新材料浸提液可上调细胞ALP/Runx2/OCN/BSP基因表达水平;新材料组的划痕愈合率优于α-CSH组,以5%组尤为明显。新材料组的细胞矿化结节数量明显多于α-CSH组,以5%组最多。新材料的抑菌能力随含CMCS-Zn量增多而增强。3.X-ray和Micro-CT检查表明新材料组骨缺损愈合情况好;材料植入4周和8周后,新生骨小梁的数量、体积、密度分析:5%CMCS-Zn/α-CSH组＞10%组＞15%组＞CSH组。组织形态学检查表明新材料组更具促进成骨效应。结 论1、新材料凝固时间适中,可注射性好;抗压强度与正常松质骨相当;有良好的孔隙结构;降解速率较α-CSH慢,在降解过程中释放钙、锌离子可促进成骨。2、新材料生物相容性好;有明显的提高BMSCs增殖和迁移活力;提高成骨基因的表达;具备骨诱导性能;对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有明显的抑制作用。3、新材料比α-CSH更能促进骨缺损区域的骨修复。新材料的体内降解速率与骨修复更为匹配,其中以5%CMCS-Zn/α-CSH最具整体修复效果。
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