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目的:探讨不同粒径的明胶微粒(Gelatin microparticles,GP)与磷酸钙骨水泥(Calcium phosphate cement,CPC)和聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)混合而制备的新型复合型骨水泥的方法,观察含不同粒径的明胶微粒与PMMA/CPC新型复合型骨水泥的生物力学性能、生物安全性以及组织的相容性。找出最合适的明胶微粒的粒径,明确孔径对生物力学性能、材料降解、生物安全性以及组织相容性的影响。方法:通过物理碾碎的方法制备筛选出四组具有不同粒径的明胶微粒,明胶微粒的粒径分别为:1组:50-100μm、2组:100-200μm、3组:200-300μm和4组:300-500μm。喷金后采用扫描电镜观察明胶微粒的超微结构。将PMMA和CPC的固相粉末按质量比1:1比例进行混合,再与4组不同粒径的明胶微粒以质量比(95:5)充分混合,按固液比(2.5 g:1 mL)加入PMMA与CPC的液相进行固化反应,制成骨水泥试件。实验分为磷酸钙骨水泥组(CPC)、聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA)、磷酸钙骨水泥+聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥组(CPC+PMMA)、不同粒径明胶微粒(50-100μm、100-200μm、200-300μm和300-500μm)+磷酸钙骨水泥+聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥组(GP1-4+CPC+PMMA)。测定各组复合骨水泥的抗压强度、拉伸强度和抗折强度等生物力学性能。检测复合骨水泥的凝固时间、凝固温度、抗溃散性。扫描电镜观察复合骨水泥的超微结构。制备各组骨水泥的浸提液,观察骨水泥浸提液对成骨前体细胞增殖的影响。腹腔注射骨水泥浸提液(50 mL/kg)给昆明小鼠,观察小鼠的被毛、皮肤、眼及粘膜的变化等一般状态,观察小鼠的呼吸、循环和行为等情况,并监测小鼠体重的变化。眼眶静脉脉丛采血,全自动血液分析仪进行血液常规检测,血糖、血脂及肝肾功能检测。处死小鼠,取心脏、肺、肝、脾和肾脏等脏器,称量其湿重。甲醇固定后进行石蜡切片和HE染色,光镜下观察肝肾组织形态学的变化。结果:1.明胶微粒与PMMA/CPC复合骨水泥的生物力学性能与CPC组比较,PMMA组和CPC+PMMA组复合骨水泥的抗压强度、拉伸强度、抗折强度均显著增加(均P<0.05);与CPC+PMMA组比较,GP1-4+CPC+PMMA组复合骨水泥的抗压强度、拉伸强度、抗折强度均显著降低(均P<0.05)。与GP1(50-100μm)+CPC+PMMA组比较,GP4(300-500μm)+CPC+PMMA组复合骨水泥的抗压强度、拉伸强度、抗折强度显著降低(P<0.05);而GP2-3(100-200μm、200-300μm)+CPC+PMMA组与GP1(50-100μm)+CPC+PMMA组比较,虽然随着明胶微粒粒径的增加,复合骨水泥的抗压强度、拉伸强度、抗折强度也逐渐降低,但均高于人体正常骨松质范围,差异没有统计学意义(均P>0.05)。2.明胶微粒与PMMA/CPC复合骨水泥的凝固温度、凝固时间和体外降解质量损失率与PMMA组比较,CPC组和CPC+PMMA组复合骨水泥的凝固温度均显著降低(均P<0.05);与CPC+PMMA组比较,GP1-4+CPC+PMMA组复合骨水泥的凝固温度有所升高,均在人体组织正常耐受范围内,但差异没有统计学意义(均P>0.05);而随着明胶微粒粒径的增加,复合骨水泥的凝固温度虽然逐渐升高,但差异没有统计学意义(均P>0.05)。与CPC组比较,PMMA组和CPC+PMMA组复合骨水泥的凝固时间均显著降低(均P<0.05);与CPC+PMMA组比较,GP1-4+CPC+PMMA组复合骨水泥的凝固时间有所延长,但差异没有统计学差异(均P>0.05);而随着明胶微粒粒径的增加,复合骨水泥的凝固时间虽然逐渐升高,但差异没有统计学意义(均P>0.05)。与PMMA组比较,CPC组和CPC+PMMA组复合骨水泥的质量损失率显著增加(均P<0.05);与CPC+PMMA组比较,GP1-4+CPC+PMMA组复合骨水泥的质量损失率均显著增加(均P<0.05),而随着明胶微粒粒径的增加,复合骨水泥的质量损失率虽然逐渐升高,但差异没有统计学意义(均P>0.05)3.明胶微粒与PMMA/CPC复合骨水泥表面的超微结构PMMA组复合骨水泥表面有大量球化颗粒形成,分布紧密,基本没有微孔分布。CPC组复合骨水泥表面有颗粒状晶体形成,颗粒间有微孔分布,分布均匀,微孔孔径较小,大部分孔径小于10μm。CPC+PMMA组复合骨水泥表面有颗粒状晶体形成,颗粒间有微孔分布,微孔的孔径大小在<10μm。GP1-4+CPC+PMMA组复合骨水泥随着明胶微粒的溶解和CPC的降解,复合骨水泥表面表现粗燥,出现大孔径的孔隙,而随着明胶微粒粒径的增加,复合骨水泥表面形成大孔隙的数量明显增加。4.明胶微粒与PMMA/CPC复合骨水泥的细胞毒性评价与对照或CPC组比较,PMMA组细胞的增殖水平显著降低(P<0.05)。GP1-4+CPC+PMMA组细胞的增殖水平与CPC+PMMA组比较没有显著性差异(均P>0.05)。PMMA组具有轻度细胞毒性,细胞毒性分级定为2级,CPC组以及GP1-4+CPC+PMMA组均没有细胞毒性,细胞毒性分级定为1级或0级。5.急性动物毒性实验各实验组小鼠的一般状态、呼吸、循环和行为的变化等均无显著性差异。各实验组小鼠的红细胞计数、血红蛋白浓度、红细胞压积、平均红细胞体积、白细胞计数和血小板计数等血常规以及肝肾功能均无显著性差异(均P>0.05)。各实验组小鼠肺、心、肝、脾和肾脏的湿重及体重均无显著性差异(均P>0.05)。各实验组小鼠的肝脏和肾脏组织中细胞形态正常,呈现有序的排列,结构清晰,组织中没有明显水肿、充血和坏死等现象。结论:1.明胶微粒与PMMA/CPC复合骨水泥的凝固温度基本接近人体正常温度,凝固时间在正常手术控制范围内,有较大孔隙并可降解,是一种具有良好生物力学性能的新型骨水泥材料。2.明胶粒径为200-300μm时多孔骨水泥有较大孔隙,生物力学能满足临床需要。3.明胶微粒与PMMA/CPC复合骨水泥可降低骨水泥细胞毒性。