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摘 要:一般而言,他汀类的药物其主要功能是降低血浆胆固醇水平,减轻血管动脉粥样硬化,减少心血管疾病的病残率以及病死率。Mundy[1]第一次提出了他汀类的药物对骨组织的代谢具有影响性,可以通过他汀类药物治疗和预防骨质疏松症,Mundy首次提出的时间是在1999年。在其之后有许多学者通过动物实验,证明了他汀类药物是可以促进骨折的愈合的,并且通过载体能够促进局部新骨的形成[2]。一些临床实验的研究也基本上证明了他汀类药物能够增加骨密度 [3]。本次实验,利用药物与钙磷离子共沉积于钛棒表面这一特点,将辛伐他汀加于钛棒上,通过体内实验来观察涂层对成骨的影响。
一、材料和方法
(一)材料
纯钛棒购自浙江慈溪医疗器械厂,HCI,H2SO4,NaOH等由浙大材化学院惠赠。场发射扫描电子显微镜(荷兰FEI公司,型号:SIRION),傅里叶变换红外光谱仪(美国Nicdet公司,型号:Nexux670),纯辛伐他汀粉末(台州市天瑞化工有限公司),成年新西兰白兔6只(购自浙大華家池校区实验动物中心,体重2.6-3.2KG)。
(二)方法
1.酸碱热处理钛棒
首先,以0.25-0.5mm大颗粒金刚砂磨砂光滑面钛棒,依次以丙酮、75%乙醇、蒸馏水超声清洗各15 min。其次,将20mL尿素酶溶液(1.5mg/mL)与30mL碳化二亚胺溶液(5mg/mL)混合,将钛棒浸入到尿素酶-碳化二亚胺混合溶液中,37℃水浴维持18小时,最终我们得到尿素酶修饰的钛棒。
尿素酶修饰的钛棒置入PBS溶液冲洗;最后将Ca(NO3)2、NH4H2PO4、尿素混合溶解于水中使各自浓度达到10mM、6mM和10mM,用50mM氨水调解PH值在5.8,配置混合溶液,然后将尿素酶修饰的钛棒浸入100mL上述混合溶液中,37℃维持1小时,这样在钛棒表面被羟基磷灰石涂层。制成生物仿生钙磷涂层的钛棒。
2.载有辛伐他汀的钙磷涂层钛棒的制备
50mg辛伐他汀溶解于1mL95%乙醇和1.5mL0.1M氢氧化钠溶液中,50℃水浴箱加热2小时,最终用蒸馏水将溶液配制成为10mL的母液,将其保存于-20℃冰箱中,根据需要可将母液稀释至所需浓度(10-7mol·L-1)。加入PBS仿生溶液后同上制成载有辛伐他汀的钙磷涂层钛棒。
3.动物实验
分为3组,纯钛棒(A组)、钙磷涂层的钛棒(B组)、载有辛伐他汀的涂层钙磷涂层的钛棒(C组)三组,本组使用的动物为成年的新西兰白兔6只,使用1% 戊巴比妥钠按30mg/kg体重对白兔进行麻醉,双侧下肢去毛、对裸露的皮肤用碘酒酒精进行消毒,在双侧胫骨上段前内侧皮肤切口,长约1.8cm,依次切开皮肤、皮下组织和骨膜,在胫骨干上用牙科钻取与长轴垂直的骨洞(约2mm×2mm),在插入钛棒之前用生理盐水冲洗干净,缝合切口。术后将白兔分笼饲养,连续三天肌肉注射青霉素80万u预防感染。分别于术后8、12周将白兔处死,取材。HE染色,扫描电镜观察。
二、讨论
应用仿生改性钛表面的意图主要在于在钛金属表面制备活性TiO2层,使其能在体液状态下诱导磷酸盐的沉积。在实验中,为了使其表面粗化,需要使用对钛表面磨砂、酸蚀等微刻蚀技术,这样一方面可以扩大植入体的表面积,并通过扩大的表面积提高机械锁合力和增加植入体的初期稳定性;另一方面,对成骨细胞功能的表达也是有利的。
骨结合就是指体内埋植的植入体与骨组织之间形态上的紧密接触,不间隔任何软组织。这是金属植入体与骨组织成功结合的重要标准。骨结合并不是孤立存在的一种现象,而是依赖于前期的骨诱导和骨传导。因此,当种植体植入骨内时,种植材料表面的骨诱导因子,将会刺激和诱导种植床周围的骨髓干细胞、骨前体细胞分化为成骨细胞,然后,成骨细胞分泌细胞外基质,进而矿化形成矿化小结,最终新骨的形成。简而言之,骨诱导就是募集未成熟的细胞,然后刺激这些细胞分化成为成骨细胞,这也是骨折愈合和种植体愈合的普遍生物学机制。
参考文献:
[1] Mundy G,Garrett R,Harris S,et al. Stimulation of bone formation in vitro and in rodents by statins . Science,1999,286:1946-1949.
[2] Oxlund H,dalstra M,Andreassen TT,et al.Statin given perorally to adult rats incteases cancellous bone mass and compressive strength. CalcifTissueInt,2001,69:299-304.
[3] Solomon DH,Finhelstein JS,Wang PS,et al. Statin lipid-lowering drugs and bone mi- neral density.Pharmacoe pidemiol Drug Saf,2005,14:219-226.
一、材料和方法
(一)材料
纯钛棒购自浙江慈溪医疗器械厂,HCI,H2SO4,NaOH等由浙大材化学院惠赠。场发射扫描电子显微镜(荷兰FEI公司,型号:SIRION),傅里叶变换红外光谱仪(美国Nicdet公司,型号:Nexux670),纯辛伐他汀粉末(台州市天瑞化工有限公司),成年新西兰白兔6只(购自浙大華家池校区实验动物中心,体重2.6-3.2KG)。
(二)方法
1.酸碱热处理钛棒
首先,以0.25-0.5mm大颗粒金刚砂磨砂光滑面钛棒,依次以丙酮、75%乙醇、蒸馏水超声清洗各15 min。其次,将20mL尿素酶溶液(1.5mg/mL)与30mL碳化二亚胺溶液(5mg/mL)混合,将钛棒浸入到尿素酶-碳化二亚胺混合溶液中,37℃水浴维持18小时,最终我们得到尿素酶修饰的钛棒。
尿素酶修饰的钛棒置入PBS溶液冲洗;最后将Ca(NO3)2、NH4H2PO4、尿素混合溶解于水中使各自浓度达到10mM、6mM和10mM,用50mM氨水调解PH值在5.8,配置混合溶液,然后将尿素酶修饰的钛棒浸入100mL上述混合溶液中,37℃维持1小时,这样在钛棒表面被羟基磷灰石涂层。制成生物仿生钙磷涂层的钛棒。
2.载有辛伐他汀的钙磷涂层钛棒的制备
50mg辛伐他汀溶解于1mL95%乙醇和1.5mL0.1M氢氧化钠溶液中,50℃水浴箱加热2小时,最终用蒸馏水将溶液配制成为10mL的母液,将其保存于-20℃冰箱中,根据需要可将母液稀释至所需浓度(10-7mol·L-1)。加入PBS仿生溶液后同上制成载有辛伐他汀的钙磷涂层钛棒。
3.动物实验
分为3组,纯钛棒(A组)、钙磷涂层的钛棒(B组)、载有辛伐他汀的涂层钙磷涂层的钛棒(C组)三组,本组使用的动物为成年的新西兰白兔6只,使用1% 戊巴比妥钠按30mg/kg体重对白兔进行麻醉,双侧下肢去毛、对裸露的皮肤用碘酒酒精进行消毒,在双侧胫骨上段前内侧皮肤切口,长约1.8cm,依次切开皮肤、皮下组织和骨膜,在胫骨干上用牙科钻取与长轴垂直的骨洞(约2mm×2mm),在插入钛棒之前用生理盐水冲洗干净,缝合切口。术后将白兔分笼饲养,连续三天肌肉注射青霉素80万u预防感染。分别于术后8、12周将白兔处死,取材。HE染色,扫描电镜观察。
二、讨论
应用仿生改性钛表面的意图主要在于在钛金属表面制备活性TiO2层,使其能在体液状态下诱导磷酸盐的沉积。在实验中,为了使其表面粗化,需要使用对钛表面磨砂、酸蚀等微刻蚀技术,这样一方面可以扩大植入体的表面积,并通过扩大的表面积提高机械锁合力和增加植入体的初期稳定性;另一方面,对成骨细胞功能的表达也是有利的。
骨结合就是指体内埋植的植入体与骨组织之间形态上的紧密接触,不间隔任何软组织。这是金属植入体与骨组织成功结合的重要标准。骨结合并不是孤立存在的一种现象,而是依赖于前期的骨诱导和骨传导。因此,当种植体植入骨内时,种植材料表面的骨诱导因子,将会刺激和诱导种植床周围的骨髓干细胞、骨前体细胞分化为成骨细胞,然后,成骨细胞分泌细胞外基质,进而矿化形成矿化小结,最终新骨的形成。简而言之,骨诱导就是募集未成熟的细胞,然后刺激这些细胞分化成为成骨细胞,这也是骨折愈合和种植体愈合的普遍生物学机制。
参考文献:
[1] Mundy G,Garrett R,Harris S,et al. Stimulation of bone formation in vitro and in rodents by statins . Science,1999,286:1946-1949.
[2] Oxlund H,dalstra M,Andreassen TT,et al.Statin given perorally to adult rats incteases cancellous bone mass and compressive strength. CalcifTissueInt,2001,69:299-304.
[3] Solomon DH,Finhelstein JS,Wang PS,et al. Statin lipid-lowering drugs and bone mi- neral density.Pharmacoe pidemiol Drug Saf,2005,14:219-226.