磷酸钙骨水泥/聚乳酸—羟基乙酸静电纺丝纳米纤维膜复合物的力学性能及体内骨组织反应初探

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目的探索磷酸钙骨水泥(Calcium phosphate cement)/聚乳酸-羟基乙酸(poly(lactic-co-glycolic acid)静电纺丝纳米纤维膜复合的新方法,探讨磷酸钙骨水泥/聚乳酸-羟基乙酸静电纺丝纳米纤维膜复合物的力学性能、生物相容性以及骨组织反应。方法1.体外实验采用卷入的方法将PLGA膜与CPC复合,分别制备CPC/PLGA组和CPC组规格为6mm×6mm×20mm的试件,进行三点弯曲试验检测韧性强度、弯曲强度和弹性模量。2.体内实验选取27只新西兰大白兔,在双侧股骨髁部制备直径4.4mm,深度8mm的圆柱形骨缺损,分为CPC/PLGA复合物组、CPC组和空白对照,每组动物9只。分别于术后4、8、12周取材,对样本进行大体观察、X线、组织学和背散射电镜观察,分析CPC/PLGA膜复合物的生物相容性和骨组织反应。用Image pro plus6.0专业图像分析软件测量各组骨缺损的新骨面积比例,用SPSS16.0统计软件进行统计分析。结果1.体外实验:与CPC组比较,CPC/PLGA组韧性强度得到提高,差异具有统计学意义(P=0.00),其弯曲强度、弹性模量差异无统计学意义(P>0.05)。CPC/PLGA组韧性强度值达到1820J/m2,弯曲强度值为3.98MPa,弹性模量为1.97GPa,CPC组韧性强度值为25.13J/m2,弯曲强度值为3.09MPa,弹性模量值为3.17GPa。2.体内实验:大体观察:动物术后恢复顺利,无切口感染,愈合期间生活习性正常,进食和活动正常规律、体重无明显变化,未观察到毒性反应和其他异常反应。组织学检查:(1)空白对照组:碱性品红切片染色显示:术后4周,骨缺损边缘有少量骨组织生成;术后8周,骨缺损内可见散在的骨小梁;术后12周,骨缺损内可见少量片状的骨小梁,但仍未能完全愈合。(2)CPC组:4周时,CPC未见降解,骨组织沿着CPC的表面生长;8周时CPC无明显降解,骨组织长满CPC的表面;12周时,观察到新生骨组织与CPC结合紧密,但其仅在边缘有少量降解。(3)CPC/PLGA组:4周时,复合物内的PLGA膜大部分降解,少量带状的新生骨组织沿着CPC边缘生长;8周时,PLGA膜已经大部分降解吸收,新生骨组织的量增多,逐渐填满膜降解形成的空隙;12周时,成熟的新生骨组织填满PLGA膜降解所形成的空隙。在三个观察的时间点均未见明显的组织炎性反应。新生骨组织比例:(1)CPC/PLGA组:4周至12周,随着观察时间的增加,新生骨数量呈升高的趋势,新生骨组织比例值12周42.16%>8周41.03%>4周28.58%,其中4周组与8周组差异具有统计学意义(P<0.01),8周组与12周组差异无统计学意义(P>0.05);(2)CPC组:术后4周新生骨组织比例为9.10%,术后8周时,新生骨数量稍有下降为8.90%,12周时,骨组织少量增长为17.66%,4周组与8周组差异无统计学意义(P>0.05),8周组与12周组差异具有统计学意义(P<0.01);(3)空白对照组:随着观察时间的延长,新生骨组织比例逐渐升高,4周为15.67%<8周为23.64%<12周为24.92%,4周组与8周组的差异具有统计学意义(P<0.01),8周组与12周组差异无统计学意义(P>0.05)。组间分析可见:术后4周至12周,各组新生骨组织比例均为:CPC/PLGA组>空白组>CPC组,三组间差异均具有统计学意义(P<0.01)。结论1.采用同轴卷入的方法将PLGA静电纺丝纳米纤维膜与CPC复合,可以有效的提高CPC的韧性,使复合物具有较好的力学性能。2. CPC/PLGA静电纺丝纳米纤维膜复合物具有良好的生物相容性和骨修复能力,可望成为一种良好的人工骨替代材料。
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