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微创可注射双相骨水泥的制备及性能表征和复合DBM成骨能力研究

张铁;蔡林;祝超;叶莹;雷军;代春初;胡丽;司旭;张旗;闫飞飞

【摘要】目的以硫酸钙、磷酸钙及羟丙甲纤维素(hypromellose,HPMC)为固相原料,磷酸盐溶液为液相,制备一种双相骨水泥(CS/TCP),可作为脱钙骨基质(decalcifiedbonematrix,DBM)微创注射的载体,同时与DBM协同作用,提高骨愈合能力.方法固相以球磨工艺制备,与液相混合成泥状,在模具中固化成型,然后放入到37℃生理盐水中,静置,分别于3d、5d、14d、28d、56d取出干燥,研究其体外降解性能和力学性能及微观结构变化;将骨水泥单独或与40wt％DBM混合后注入到生理盐水中,观察注射性能和溃散性能;将骨水泥与40wt％DBM混合,植入到8周大鼠颅骨,分别于术后6周、8周和15周取材,HE染色后观察成骨性能.结果该骨水泥在生理盐水中逐渐降解,56d材料降解了21.6％,形成了多孔结构,孔径为0～150μm;力学强度第5d最高,为(21.4±3.1)MPa,56d后下降为(9.7±2.2)MPa.水泥单独或者复合DBM注射流畅,均能保持1d以上不溃散;6周切片显示明显成骨,15周骨缺损基本愈合.结论该骨水泥具有良好的注射性能、抗溃散性能和降解性能,复合DBM后具有良好的成骨性能.

【期刊名称】《生物骨科材料与临床研究》

【年(卷),期】2019(016)004

【总页数】5页(P46-50)

【关键词】可注射;硫酸钙;磷酸钙;脱钙骨基质;多孔;成骨

【作者】张铁;蔡林;祝超;叶莹;雷军;代春初;胡丽;司旭;张旗;闫飞飞

【作者单位】湖北联结生物材料有限公司(武汉高科医用组织研究中心),湖北武汉,430000;武汉大学中南医院,湖北武汉,430071;湖北联结生物材料有限公司(武汉高科医用组织研究中心),湖北武汉,430000;湖北联结生物材料有限公司(武汉高科医用组织研究中心),湖北武汉,430000;武汉大学中南医院,湖北武汉,430071;湖北联结生物材料有限公司(武汉高科医用组织研究中心),湖北武汉,430000;湖北联结生物材料有限公司(武汉高科医用组织研究中心),湖北武汉,430000;湖北联结生物材料有限公司(武汉高科医用组织研究中心),湖北武汉,430000;湖北联结生物材料有限公司(武汉高科医用组织研究中心),湖北武汉,430000;武汉大学中南医院,湖北武汉,430071

【正文语种】中文

【中图分类】R318.08

在全球范围内，骨移植是仅次于输血的第二大组织移植。目前，用于治疗骨缺损的3种材料主要是自体骨、同种异体骨以及人工骨[1-6]。其中，自体骨始终作为骨移植的“金标准”，治疗效果最好，但是手术过程较为复杂，需要从患者身体取骨，导致术后疼痛和并发症[1-5]。同种异体骨，如脱钙骨基质（decalcifiedbonematrix，DBM），其天然微孔结构有利于传导成骨，同时富含活性成骨因子而具有诱导成骨能力，能够促进成骨细胞生长，但是材料来源单一，产品易漂移、不方便手术操作和植入部位的维持，且单独的DBM不能用于微创注射[1-3,7]。所以相对于自体骨和同种异体骨，人工骨具有来源广泛、产品多样化的优势。其中，骨水泥产品由于其良好的加工性能，能原位固化而被广泛研究和应用。

硫酸钙作为一种传统的骨修复材料，因具有良好的生物相容性和骨传导性而被广泛研究，且在临床上取得较优异的成果[8-12]。但是，硫酸钙骨水泥同时也存在可注射时间较短、降解时间过快、缺乏骨诱导活性等缺点，导致植骨区未愈合时材料已经完全降解。磷酸钙具有良好的生物活性、生物相容性和可注射性，能够提供人体成骨所需的钙离子和磷酸根离子；但是磷酸钙类骨水泥可降解性能差，阻碍骨组织的生长[13-16]。单一材料制备的人工骨由于自身材料的缺陷，往往难以满足多方面的要求。所以，选用两种或者两种以上材料，综合各材料的优势，避免材料的缺点，共同达到临床上各方面的要求就显得尤为重要。

由此，本研究项目将硫酸钙、磷酸钙和羟丙甲纤维素（hypromellose，HPMC）作为固相原料，磷酸盐溶液为液相，制备了一种双相骨水泥，该骨水泥避免了硫酸钙降解过快和磷酸钙降解过慢的缺点，可与DBM粉调和为可注射型植骨材料，解决了DBM粉的植入操作性问题，同时DBM的良好的诱导成骨能力促进了骨水泥的成骨效果。本文对该骨水泥的降解性能、力学性能、抗溃散性能及微观结构进行了研究，并与DBM复配使用，评估其成骨性能。

1材料与方法

1.1双相骨水泥的制备

骨水泥由固相和液相组成，固相为硫酸钙、磷酸钙及羟丙甲纤维素（HPMC）为主的混合粉末，液相为磷酸盐溶液。

固相制备：将硫酸钙（医药级