多孔磷酸钙陶瓷支架血管植入复合体的血管化与生物力学性能的研究

发布时间：2017-06-01 01:04

  本文关键词：多孔磷酸钙陶瓷支架血管植入复合体的血管化与生物力学性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：临床上由于肿瘤、创伤等各种原因造成的大节段骨缺损修复一直是骨科临床治疗上的难题之一。目前常用于临床骨缺损修复的生物支架材料主要是以羟基磷灰石(hydroxyapatite, HA,分子式[Ca10(PO4)6(OH)2])为主的人工骨。但该材料存在着力学性能差,脆性大,抗压、抗折强度低等缺点。与此同时,作为另一种治疗策略的骨组织工程研究也存在着支架材料的力学性能改善和骨修复体血管化等问题。其中,血管化是骨组织工程的关键环节。组织工程骨的血管化对促进骨修复体中新骨形成至关重要,而新骨形成又有效的提高了骨修复体的力学性能,并最终反映了其修复骨缺 损的能力。 本研究中,为了加快支架材料的血管化,设计并制备了C型多孔HA支架。接着选择四种不同的体内植入方式,分别是：A组：背脊肌肌袋内(dorsal muscle)植入；B组：腹股沟浅动脉(Superficial Femoral Artery)植入；C组：腹股沟无名动末端结扎(Inguinal anonymous artery ligation)植入；D组：腹股沟神经束(inguinal neurovascular bundle)植入。目的是考察材料的血管化及新骨形成面积跟体内不同植入部位的生理环境之间的关系。探索一种支架材料快速血管化的方法。而且进一步考察了材料血管化与其力学性能提高之间的关系。 体内骨组织工程是指应用具有骨诱导性的生物材料,不外加任何生长因子或细胞,以自身作为生物反应器,在非骨环境直接构建具有生命活力的骨修复体,移植后修复骨缺损。为了提高支架的力学性能,本课题组在前期的研究中得出,将支架材料在腹腔大网膜培养,不仅能够提高材料的力学性能,而且能够获得具有生命活性的骨修复体。此方法的优点是对动物的创伤小,而且术后不影响动物的正常机能。固本研究接着采用堆积法制备多孔HA支架,首先将支架在动物腹腔大网膜中培养6个月,然后把获得的骨修复体植入原位进行大节段骨缺损修复实验,评价这种通过体内组织工程,获得的具有生物活性的骨修复体,对大段骨缺损的修复效果。本研究主要结论如下： 1.通过颗粒造孔法制备出了C型多孔HA支架(Φ22mm×12mm,外径12mm,内径6mm),多孔HA支架的平均孔径为550μm～650μm、连通孔孔径为150μm～200gm、总孔隙率为78.2%、抗压强度为0.8MPa；C型多孔HA支架凹槽的设计与用相同方法(即蜡球造孔法)制备的圆柱型支架比较其优点是支架的凹槽设计宏观上适应了血管束的埋入、在支架植入体内后增加了材料与组织液的接触面积。 2.体内四种不同植入方式的动物实验结果显示,所制备的C型多孔HA支架材料具有良好的生物相容性,无细胞毒性；材料的血管化及新骨形成面积跟体内不同植入部位的生理环境有着密切的关系。组织学染色和统计结果显示：(1)四种植入方式均能使材料血管化和诱导成骨,支架材料的血管化与体内异位诱导成骨之间呈正相关性；(2)四种植入方式中,腹股沟无名动末端结扎能够加快材料的血管化,从而增加异位成骨量。 3.对四种植入部位获得骨修复体的抗压强度分析显示,各植入部位培育的骨修复体其抗压强度相对植入前均有显著提高。所获得骨修复体的抗压强度与植入部位的生理特征密切相关。本章实验结果显示：各个时间点所获得骨修复体,腹股沟无名动末端结扎组抗压强度的提高较其他组有显著性的差异。组织形态统计学分析结果表明新生血管密度与抗压强度的相关系数为r=0.86,p0.05,二者之间存在较强的正相关性。 4.使用前期以堆积法制备的多孔HA支架(总孔隙率为67.79%,具有100%的贯通性,平均孔径为300μm)植入动物腹腔培育骨修复体,并植入股骨缺损进行修复。在体内杂化6个月后,骨修复体的抗压强度增加到2.43±0.296MPa,达到了松质骨(2.73MPa)的89.3%。植入股骨缺损处分别修复1个月、3个月后,生物力学检测结果显示：相同修复时间内实验组抗弯强度明显优于空白对照组和支架直接植入修复组,实验组在修复3个月后股骨的抗弯强度为83.57±6.85MPa,达到了正常骨的91%左右。组织学检测及X线观察结果均显示,大节段骨缺损不能通过自体修复完成。而支架直接植入修复能力有限。通过体内组织工程培育的骨修复体在修复大节段骨缺损方面具有潜在应用能力。
【关键词】：血管化 羟基磷灰石 C型促血管化支架 生物力学 骨修复
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.03
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 多孔支架与骨缺损修复13-16
• 1.2.1 骨缺损修复概况13-14
• 1.2.2 骨组织工程支架对材料的要求14-16
• 1.2.3 骨组织工程支架对多孔结构的要求16
• 1.2.4 骨组织工程支架的应用16
• 1.3 骨修复体的血管化16-21
• 1.3.1 骨修复体血管化的必要性16-17
• 1.3.2 骨修复体血管化的影响因素17-19
• 1.3.3 提高骨修复支架血管化的方法19-21
• 1.4 本论文的选题意义和研究内容21-23
• 1.4.1 本论文的选题意义21-22
• 1.4.2 本论文的研究内容22-23
• 第2章 C型多孔羟基磷灰石(HA)支架的制备及表征23-34
• 2.1 引言23-24
• 2.2 实验试剂及仪器24-25
• 2.3 C型多孔HA支架的制备及表征25-29
• 2.3.1 石蜡球的制备步骤25
• 2.3.2 C型多孔HA支架的制备步骤25-27
• 2.3.3 C型多孔HA支架的表征27-29
• 2.4 结果与讨论29-33
• 2.4.1 C型多孔HA支架的收缩率29
• 2.4.2 C型多孔HA支架形貌的表征结果29-32
• 2.4.3 C型多孔HA支架的力学性能32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 C型多孔HA支架体内组织工程血管化34-54
• 3.1 引言34-35
• 3.2 实验试剂及仪器35-36
• 3.3 C型多孔HA支架的体内组织工程血管化的实验过程36-41
• 3.3.1 动物实验设计36
• 3.3.2 动物实验的手术过程36-37
• 3.3.3 C型支架血管化的表征37-40
• 3.3.4 C型支架抗压强度的测试40-41
• 3.4 结果与分析41-53
• 3.4.1 大体观察41-42
• 3.4.2 组织形态学观察42-46
• 3.4.3 组织形态计量学结果46-50
• 3.4.4 骨修复体抗压强度的测试结果与讨论50-52
• 3.4.5 骨修复体血管化与抗压强度的比较研究52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 HA杂化支架的大节段骨缺损修复54-69
• 4.1 引言54-55
• 4.2 实验试剂和仪器55-56
• 4.3 材料与方法56-59
• 4.3.1 大节段骨缺损修复的实验设计56
• 4.3.2 支架材料的制备及表征56-57
• 4.3.3 大节段骨缺损修复的手术过程57-58
• 4.3.4 大节段骨缺损修复效果的表征手段58-59
• 4.4 结果与讨论59-68
• 4.4.1 术后动物的情况59
• 4.4.2 骨缺损修复宏观形貌观察59-60
• 4.4.3 骨缺损修复部位的X线观察60-61
• 4.4.4 骨缺损修复的生物力学评价61-64
• 4.4.5 骨缺损修复的组织学分析64-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第5章 结论69-70
• 参考文献70-76
• 攻读硕士学位期间发表论文76-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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中国硕士学位论文全文数据库 前3条

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2 曲哲;血管化人工骨的体外构建和应用基础研究[D];吉林大学;2004年

3 耿大龙;生物陶瓷材料羟基磷灰石的高压研究[D];吉林大学;2005年

  本文关键词：多孔磷酸钙陶瓷支架血管植入复合体的血管化与生物力学性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：411153