骨缺损一直是骨科面临的一个难题。近年来,伴随着微创外科的发展,可注射性骨替代物(injectable bone substitute,IBS)越来越受到各国学者的关注,已成为当今生物材料的研究热点之一。可注射性硫酸钙骨替代物和磷酸钙骨替代物是最常用的钙磷系统的材料,其操作简便,生物相容性好,能够注射入骨缺损处,原位固化,适应骨缺损进行塑形。但二者均有不足之处,可注射性硫酸钙骨替代物在体内的吸收快于新骨的形成,不适合用于修复较大的骨缺损和愈合时间较长的骨缺损;可注射性磷酸钙骨替代物也叫可注射性磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Cement,CPC),其降解缓慢,在体内存留时间长,达不到在治疗期内完全降解的要求,影响了新骨的长入,广泛应用受到一定程度的限制。为了弥补可注射性硫酸钙和磷酸钙骨替代物的不足之处,我们研制了三种新型可注射性骨替代物,与上述二者进行了体外理化特性和体内生物相容性、成骨能力、生物力学的对比研究,为进一步临床应用提供实验基础。实验研究共分为三部分。第一部分:含40%重量羟基磷灰石的可注射性硫酸钙骨替代物的体外和体内特性的研究【摘要】目的研制新型的含40%重量羟基磷灰石的可注射性硫酸钙骨移植替代物并测试该材料的理化学特性及其在体内的组织相容性、成骨特性和生物力学。方法制备含40%重量羟基磷灰石的可注射性硫酸钙骨替代物,用Gillmore双针法,万能材料测试机,注射器推助法测定含40%重量羟基磷灰石的可注射性硫酸钙骨移植替代物的凝固时间,抗压强度和可注射能力,扫描电镜观察材料表面的超微结构;通过新西兰大白兔骨采集盒和SD大鼠的骨缺损模型,术后第1天,第7天,第21天,第42天光镜下观察其组织相容性、松质骨内的降解和新骨形成情况,材料测试机测定其在体内的生物力学变化,单纯的可注射性硫酸钙作为对照。结果含40%重量羟基磷灰石的可注射性硫酸钙骨移植替代物的体外的初凝时间6.6±1.3min,终凝时间25.5±2.6min,抗压强度10.698±0.595MPa,可注射时间5.8±0.43分钟,扫描电镜发现羟基磷灰石覆盖在硫酸钙的材料表面,术后组织形态学观察两组材料都与新骨组织结合紧密,未见到异常的巨噬细胞、淋巴细胞和浆细胞,实验组中的硫酸钙被吸收后可见新骨围绕羟基磷灰石生长,新骨形成量较对照组有所增加,抗压强度也大于对照组。结论含40%重量羟基磷灰石的可注射性硫酸钙骨移植替代物可操作性强,组织相容性好,符合作为可注射性骨替代物的条件,体内修复骨缺损时可以减慢硫酸钙的吸收速度,提高材料的骨传导性,增加新骨形成,增加骨缺损区的抗压强度,更利于修复愈合时间较长或较大的骨缺损。第二部分含20%重量硫酸钙的可注射性磷酸钙骨替代物的体外和体内特性的研究【摘要】目的研制新型的含20%重量硫酸钙的可注射性磷酸钙骨替代物并测试该材料的体外理化学特性及其在体内的组织相容性、成骨特性和生物力学。方法制备含20%重量硫酸钙的可注射性磷酸钙骨替代物,用Gi l lmore双针法,万能材料测试机,注射器推助法测定该材料的凝固时间,抗压强度和可注射能力,扫描电镜观察材料表面的超微结构通过新西兰大白兔骨采集盒和SD大鼠的骨缺损模型,术后第1天,第4天,第7天,第21天,第42天,第84天光镜下观察其组织相容性、松质骨内的降解和新骨形成情况,材料测试机测定其在体的生物力学变化,,单纯的可注射性磷酸钙骨替代物作为对照。结果含20%重量硫酸钙的可注射性磷酸钙骨替代物的体外的初凝时间15.8±0.581 min;抗压强度23.4±2.3 MPa;可注射时间4.29±2.3min,扫描电镜可见材料中含有降解较快的半水硫酸钙。术后切片可见两组材料与新骨组织结合紧密,未见到异常的巨噬细胞、淋巴细胞和浆细胞,实验组的新骨形成量增加,抗压强度大于松质骨的抗压强度。结论含20%重量硫酸钙的可注射性磷酸钙骨替代物可操作性强,组织相容性好,抗压强度大于松质骨的抗压强度,增加了新骨形成,可以加快磷酸钙的降解速度,有利于骨的爬行替代。第三部分含1%重量硅的可注射性磷酸钙骨替代物的生物相容性和成骨能力的研究【摘要】目的:研究可注射性含1%重量硅磷酸钙骨替代物的生物相容性和成骨能力。方法:体外扫描电镜观察材料的生物活性;体内实验在6只成年兔双侧胫骨近端植入骨采集盒,该盒有一个直径1mm的通道,周围骨组织可以通过此通道长入盒内。将含1%重量硅的可注射性磷酸钙骨替代物放入一侧骨采集盒内,并以单纯的磷酸钙骨替代物放入另一侧作为对照。术后1,2,3周取出骨采集盒内的组织,通过HE,Goldner,TRAP染色,进行光镜观察和组织形态学测量。结果:扫描电镜可见含1%重量硅磷酸钙骨替代物表面形成的类骨磷灰石厚而且致密,实验组和对照组的材料与新生骨组织紧密结合,未见到异常的巨噬细胞、淋巴细胞和浆细胞;实验组与对照组相比破骨细胞数目增加,成骨细胞活性提高,覆盖在材料表面的新骨明显增多。结论:含1%重量硅的磷酸钙骨替代物不仅生物相容性良好,而且增强了磷酸钙骨替代物的成骨能力,提高了磷酸钙骨替代物生物活性。