重组人类骨形态蛋白2复合自固化磷酸钙材料在体内的血管化

背景：深筋膜瓣促进组织工程骨血管化是一种成熟的技术,但动物种属不同、植入材料不同均会使血管化的结果产生较大的差异。目的：比较复合重组人类骨形态蛋白2的自固化磷酸钙人工骨和单纯的自固化磷酸钙人工骨在比格犬带蒂筋膜瓣内的血管再生能力。方法：分别将复合重组人骨形态蛋白2的自固化磷酸钙人工骨和单纯的自固化磷酸钙人工骨包裹于12只成年比格犬腰背部两侧带蒂深筋膜瓣中,于术后第2,4,8,16周各随机选取3只动物摘取血管化标本,进行大体观察、苏木精-伊红染色、Masson染色及血管内皮细胞Ⅷ因子相关抗原（ⅧRAg）免疫组织化学染色观察比较新血管的生成情况。结果与结论：在材料植入后4周、8周和16周,两组均发现带蒂筋膜与植入材料接触区出现明显血管化,并随时间延长,向材料内部延伸;实验组相对血管面积百分比和阳性染色的面密度值在2,4,8,16周时均高于对照组。结果显示两种人工骨在筋膜内均有一定的血管化能力,但复合重组人骨形态蛋白2的自固化磷酸钙人工松质骨在体内的血管化较单纯自固化磷酸钙人工松质骨更为明显。     

带蒂筋膜瓣促非细胞型组织工程化骨血管化及其成骨的组织学变化

背景:目前关于带蒂筋膜瓣促组织工程骨成骨是否以早期促血管化为核心的成骨修复方式的对比研究还缺少相关报道。目的:通过带蒂筋膜瓣在修复骨缺损各时间段中促非细胞型组织工程化骨血管化及其对成骨作用影响组织学观察,论证带蒂筋膜瓣具有较好的促血管化作用及促成骨能力。方法:制作兔尺骨长段骨-骨膜完全缺损模型及带蒂筋膜瓣,随机分为单纯植入组、无蒂膜瓣包裹组、血管内皮生长因子组、膜瓣包裹组4组,分别于骨缺损处植入相应材料。结果与结论:组织学显示,在各时间点无论新生血管数量,还是新生骨小梁质与量,膜瓣包裹组均明显优其他3组。血管再生面积和新生骨小梁面积测定显示,第4周血管内皮生长因子组、膜瓣包裹组明显多于单纯植入组、无蒂膜瓣包裹组(P<0.05);植入后第8,12,16周膜瓣包裹组骨修复区血管再生面积及对应的再生骨小梁面积明显多于其他3组(P<0.05)。提示带蒂筋膜瓣具有显著促非细胞型组织工程化骨血管化作用,血管化增强有利于成骨作用,且可有效提高成骨质和量、缩短骨修复时间。     

构建预制个性化骨瓣修复下颌骨缺损的灵长类动物模型

背景：预制个性化骨瓣具有创伤小、血运好、可带软组织、形状可定制等优点,可用来修复血管床欠佳的骨缺损。 目的：建立预制骨瓣修复灵长类下颌骨缺损的动物模型。 方法：对9只恒河猴进行头颅扫描并制作个性化钛网。将复合或者未复合人重组骨形态发生蛋白2的脱钙冻干骨、珊瑚装入个性化钛网,植入背阔肌中进行个性化、血管化组织工程骨瓣的预制或者原位植入下颌骨节段性缺损。13周时,个性化、血管化组织工程骨瓣预制成功,将其转移修复下颌骨节段型缺损。采用临床和组织学方法观察异位预制个性化骨瓣及原位植入人重组骨形态发生蛋白2修复下颌骨缺损的效果。 结果与结论：预制骨瓣和原位植入的复合人重组骨形态发生蛋白2的珊瑚能修复下颌骨节段性缺损;原位植入复合或未复合人重组骨形态发生蛋白2的脱钙冻干骨和单纯珊瑚不能修复下颌骨缺损。复合人重组骨形态发生蛋白2的脱钙冻干骨、珊瑚预制个性化、血管化组织工程骨瓣成功,转移后均能成功修复下颌骨缺损,而且修复下颌骨缺损的效果优于材料直接植入下颌骨缺损组。实验证实预制个性化骨瓣修复恒河猴下颌骨缺损模型是可行的。     

筋膜包裹的骨髓间充质干细胞/聚己内酯复合体血管化组织工程骨修复比格犬骨缺损

背景:骨组织工程技术的材料,细胞复合物已能在肌肉、皮下等异位组织内成骨,或是在小型哺乳动物的骨缺损处修复成骨,但这与临床的实际仍有较大差距,骨组织工程技术能否修复大型哺乳动物大范围的骨缺损,以及如何促进组织工程骨的体内再血管化进程还不明确.目的:观察应用比格犬带血管蒂深筋膜瓣及组织工程骨在体内的成骨情况. 方法:分离培养比格犬骨髓间充质干细胞,将骨髓间充质干细胞以自然沉淀法进行组织构建,接种于聚己内酯材料上,与支架材料复合.在比格犬左足胫骨中段制作骨-骨膜缺损模型,植入以筋膜包裹的骨髓间充质干细胞,聚己内醑复合体作为实验组;右足制作胫骨中段骨一骨膜缺损模型后,植入骨髓间充质干细胞,聚己内酯复合体:另取2只犬制作骨-骨膜缺损模型不植入任何材料作为空白对照.术后进行大体、X射线片、组织学、磁共振灌注成像观察骨模具上成骨细胞生长与血管化情况.结果与结论:空白对照组无新骨生成,无血管长入,最后缺损由纤维瘢痕组织填充;对照组8～16周骨缺损逐渐被骨样组织填充,可见较多的骨痂,骨痂向移植物长入,断端连接不完全,髓腔硬化.实验组成骨过程及速度明显优于对照组,术后6周骨痂量较多,术后8周支架材料已完全降解,术后12周骨缺损完全修复,可见大量松质骨形成,新骨髓腔较通畅,骨皮质连续较牢靠,所形成的血管在数量、孔径和发布上均明显优于对照组.提示组织工程骨有较强、较快修复大动物大段负重骨缺损的能力,而带蒂的筋膜瓣则通过促进其再血管化而使其这种能力得到更好的发挥.     

构建壳聚糖-磷酸钙/重组人骨形态发生蛋白2复合材料及在体内的异位成骨

背景：研究表明,重组人骨形态发生蛋白2/壳聚糖-磷酸钙支架复合体具有良好的细胞相容性,且材料内部的多孔结构和孔径也能满足于细胞长入和骨的再生,但要应用于临床还需证明能否体内成骨。目的：构建壳聚糖-磷酸钙与重组人骨形态发生蛋白2的复合材料,并观察其植入兔肌袋模型后的异位成骨能力。设计、时间及地点：观察性实验,于2007-06/08在暨南大学附属第一医院中心实验室、外科实验室及暨南大学理工学院材料科学与工程系实验室完成。材料：将固相的磷酸三钙粉末及液相的壳聚糖溶液在室温下混合,制备壳聚糖-磷酸钙支架。再将壳聚糖-磷酸钙支架放入重组人骨形态发生蛋白2溶液中浸泡,真空抽吸后冷冻干燥,制备壳聚糖-磷酸钙材料/重组人骨形态发生蛋白2复合材料。方法：测量改良后支架的孔隙率及抗压强度,扫描电镜观察其超微结构;20只新西兰大白兔局部麻醉后在左后肢大腿外侧切口,暴露大腿肌肉,分离形成肌袋。随机分为3组,空白对照组5只不植入材料,单纯壳聚糖-磷酸钙材料组5只、壳聚糖-磷酸钙/重组人骨形态发生蛋白2复合材料组10只分别植入壳聚糖-磷酸钙材料、壳聚糖-磷酸钙/重组人骨形态发生蛋白2复合材料。主要观察指标：在植入后4周,通过大体观察、X射线摄片、组织学检测其体内异位成骨能力及生物反应性。结果：制备的复合重组人骨形态发生蛋白2后的壳聚糖-磷酸钙支架的孔隙率为87%,压缩弹性模量为20MPa。扫描电镜结果显示支架材料内部为多孔结构,孔径超过100μm。空白对照组苏木精-伊红染色可见肌肉纤维间少量淋巴细胞浸润。单纯壳聚糖-磷酸钙材料组大体观察可见材料周围有薄层的结缔样组织包裹,材料与周围肌肉连接松散,苏木精-伊红染色可见材料植入区为圆形空腔。壳聚糖-磷酸钙/重组人骨形态发生蛋白2复合材料组大体观察可见材料周围有薄层的结缔样组织包裹,材料中间可见空洞,有降解现象及少量淡红色纤维样结构长入,X射线示左大腿内材料高密度影无明显改变,苏木精-伊红染色可见少量血管样组织长入,Masson三色染色可见编制骨岛中有胶原纤维形成。结论：壳聚糖-磷酸钙/重组人骨形态发生蛋白2复合材料具有良好的孔隙率、抗压强度及超微三维结构,复合材料在兔体内具有异位成骨能力。     

不同充填材料应用于经皮椎体成形术的效果及影像特征

背景:现在应用于治疗骨质疏松性压缩骨折的填充材料主要为聚甲基丙烯酸,但聚甲基丙烯酸为永久性异物,不能促进骨再生,随着时间的延长机械性能有下降的可能,学者们正在积极寻找新型的填充材料替代聚甲基丙烯酸.目的:观察不同充填材料在骨质疏松压缩骨折山羊模型上行经皮椎体成形术的效果及影像表现.方法:应用适当的机械压力造成骨质疏松山羊三节段椎体骨折模型,在G形臂X射线机监视下,选取骨折椎体行经皮椎体成形术,分别充填聚甲基丙烯酸、自固化磷酸钙人工骨和重组人骨形态发生蛋白2/自固化磷酸钙人工骨.结果与结论:①12只山羊36个椎体的经皮椎体成形术均成功,3种材料的充填量差异无显著性意义(P>0.05),均为(3.5±1.8)mL;聚甲基丙烯酸推注阻力较大,可操作时间短,术中显影较好,自固化磷酸钙人工骨和重组人骨形态发生蛋白2/自固化磷酸钙人工骨推注阻力较小,可操作时间长;无渗漏占位.②术后第2天CT扫描结果显示,3种充填材料不规则分布于椎体内,呈斑片状高密度影,36个椎体中有6个椎体出现渗漏,其中4例系聚甲基丙烯酸所致,1例系自固化磷酸钙人工骨所致,1例系重组人骨形态发生蛋白2/自固化磷酸钙人工骨所致.③扫描电镜观察示聚甲基丙烯酸组所有材料与宿主骨之间不能紧密结合,自固化磷酸钙人工骨和重组人骨形态发生蛋白2/自固化磷酸钙人工骨和宿主骨均紧密结合,无界膜形成.结果提示重组人骨形态发生蛋白2/自固化磷酸钙人工骨具有可操作性长,发生骨替代时间较短,有利于永久性重建脊柱稳定性.     

生物膜与带蒂筋膜瓣体内构建组织工程复合体修复兔骨缺损的比较

背景:利用带蒂筋膜瓣包裹法及单纯生物膜包裹构建组织工程骨均能有效促进骨修复,目前缺乏此两方面的对比研究。目的:观察单纯生物膜包裹及带蒂筋膜瓣包裹法构建组织工程骨修复骨缺损的效果。方法:制备兔双侧尺骨中段连同骨膜1cm骨缺损模型,将自体红骨髓接种于含骨形态发生蛋白的骨诱导活性材料制备非细胞型组织工程骨,并植入双侧骨缺损区,左侧采用深筋膜瓣包裹,设为实验组,右侧采用单纯可吸收生物膜包裹,设为对照组。4,8,12,16周后进行X射线检查、大体观察和组织学检查、修复区内骨形态计量分析,并在12周行生物力学检测,比较两组骨缺损修复情况。结果与结论:实验组X射线片、大体形态和组织学观察、骨小梁及软骨组织形成的数量和速度、成熟骨结构的形成、骨干结构的重塑、骨髓腔的再通、植入物的吸收降解、新生骨小梁面积占修复总面积比值以及最终生物力学强度均明显优于对照组(P<0.05)。说明以带蒂筋膜瓣为膜材料应用膜引导性骨再生技术修复大段骨缺损,能有效限制纤维结缔组织长入,具有有效快速血管化能力,极大地加快了移植骨转化为自体骨的速度及效果。     

生物膜与带蒂筋膜瓣体内构建组织工程复合体修复兔骨缺损的比较

背景：利用带蒂筋膜瓣包裹法及单纯生物膜包裹构建组织工程骨均能有效促进骨修复,目前缺乏此两方面的对比研究。目的：观察单纯生物膜包裹及带蒂筋膜瓣包裹法构建组织工程骨修复骨缺损的效果。方法：制备兔双侧尺骨中段连同骨膜1cm骨缺损模型,将自体红骨髓接种于含骨形态发生蛋白的骨诱导活性材料制备非细胞型组织工程骨,并植入双侧骨缺损区,左侧采用深筋膜瓣包裹,设为实验组,右侧采用单纯可吸收生物膜包裹,设为对照组。4,8,12,16周后进行X射线检查、大体观察和组织学检查、修复区内骨形态计量分析,并在12周行生物力学检测,比较两组骨缺损修复情况。结果与结论：实验组X射线片、大体形态和组织学观察、骨小梁及软骨组织形成的数量和速度、成熟骨结构的形成、骨干结构的重塑、骨髓腔的再通、植入物的吸收降解、新生骨小梁面积占修复总面积比值以及最终生物力学强度均明显优于对照组（P〈0.05）。说明以带蒂筋膜瓣为膜材料应用膜引导性骨再生技术修复大段骨缺损,能有效限制纤维结缔组织长入,具有有效快速血管化能力,极大地加快了移植骨转化为自体骨的速度及效果。     

磷酸钙人工骨联合雷洛昔芬修复兔下颌骨缺损

背景：雷洛昔芬是第3代选择性雌激素受体调节剂,可减少骨量的丢失,增加骨组织中的矿物质含量,降低骨折风险。目的：观察雷洛昔芬结合自固化磷酸钙人工骨修复兔下颌骨缺损的效果。方法：在36只新西兰大白兔左侧下颌骨制作8 mm×4 mm×3 mm的缺损模型,随机分组,实验组12只植入自固化磷酸钙人工骨,并给予雷洛昔芬7.5 mg/（kg·d）;药物组12只给予雷洛昔芬7.5 mg/（kg·d）;人工骨组12只植入自固化磷酸钙人工骨。分别于治疗4,8,12周取下颌骨标本,免疫组织化学法观察骨形态发生蛋白2的表达,激光共聚焦显微镜观察转化生长因子β的表达。结果与结论：实验组治疗后4,8周时的骨形态发生蛋白2免疫组织化学染色阳性细胞数明显高于药物组与人工骨组,治疗后12周时实验组骨改建基本完成,骨形态发生蛋白2免疫组织化学染色阳性细胞数目低于其他两组。实验组转化生长因子β免疫荧光染色表达为逐步升高,到第8周时达到峰值,而药物组和人工骨组的转化生长因子β免疫荧光表达从4-12周一直呈上升状态,趋近于最高峰。说明雷洛昔芬能够促进自固化磷酸钙人工骨在骨缺损过程中骨形态发生蛋白的早期表达及早期骨痂的形成,加快骨缺损修复。     

以带血管蒂筋膜瓣与人脐带间充质干细胞和重组人骨形成蛋白2构建活性组织工程骨

背景：构建的组织工程骨块植入体内后的存活是骨组织工程面临的一个重大课题,临床上尤其缺少可行性强、可以不经体外长时间构建及预血管化而可一期应用的组织工程骨。目的：探讨以带血管蒂的筋膜瓣作为膜包裹材料、以人脐带间充质干细胞作为种子细胞,以β-磷酸三钙生物陶瓷作为支架材构建组织工程骨的可行性及加入重组人骨形成蛋白2作为细胞活性因子、Ⅰ型胶原作为细胞活性因子缓释材料后成骨能力的变化。方法：Wistar大鼠左侧L1～6背部带血管蒂的筋膜瓣包绕由β-磷酸三钙生物陶瓷、人脐带间充质干细胞、重组人骨形成蛋白2、Ⅰ型胶原构建的组织工程骨作为实验侧,右侧带血管蒂的筋膜瓣包绕接种了人脐带间充质干细胞的β-磷酸三钙生物陶瓷作为对照侧。结果与结论：大鼠实验侧4周时幼稚骨组织连接形成原始层板骨样结构,形成的原始骨组织钙化程度低。8周时,大鼠两侧骨组织均基本成熟。成骨细胞位于骨陷窝中,周围有大量骨基质呈淡紫色,局部可见Ⅰ型胶原存在,有骨髓腔结构出现,但实验侧骨组织成熟度明显高于对照侧。实验侧骨组织哈夫氏小管清晰可见,形成多个骨化中心,骨小梁、骨岛遍布其中,可见成熟板层骨、立方状排列整齐的活性成骨细胞。8周时实验侧骨小梁成熟度高、典型、清晰可见,对照侧骨小梁成熟度稍差。但2组植入物的新骨形成面积接近。提示以带血管蒂的筋膜瓣作为膜包裹材料构建组织工程骨时,重组人骨形成蛋白2及缓释剂Ⅰ型胶原可促进其骨成熟度。     

复合同种异体颗粒骨修复兔桡骨缺损实验研究

目的观察复合磷酸钙骨水泥同种异体微小颗粒骨修复骨缺损的效果。方法建立兔双侧桡骨中段12mm骨缺损模型，40只兔随机分为A、B、C3组，A组植入复合磷酸钙骨水泥同种异体微小颗粒骨，B组植入同种异体微小颗粒骨，C组为空白对照组。术后4周和8周分别行X线摄片、组织学观察、骨缺损修复血管化观察和生物力学测定。结果A组的骨缺损修复效果、新生骨的组织学结构和生物力学测定均优于B组，C组无骨愈合迹象。结论同种异体微小颗粒骨能较好地修复骨缺损，但复合磷酸钙骨水泥同种异体微小颗粒骨修复骨缺损的效果更佳。     

Phosphoserine‐modified calcium phosphate cements: bioresorption and substitution

This work reports the effects of phosphoserine addition on the biodegradability of calcium phosphate cements. The characteristics of a phosphoserine‐modified calcium phosphate cement without collagen in a large animal model are presented here for the first time. Critical size bone defects in the proximal tibia of 10 sheep were filled with the bone cement, and five sheep with empty defects were included as controls. The sheep were sacrificed after either 10 days or 12 weeks, and bones were processed for histological, histomorphometric and enzyme histochemical analyses as well as transmission electron microscopic examination. After 12 weeks, there was no significant reduction in either the implant or the bone defect cross‐sectional area. Different amounts of fibrous tissue were observed around the implant and in the bone defect after 12 weeks. The direct bone–implant contact decreased after 12 weeks (p = 0.034). Although the implanted material properly filled the defect and promoted an initial activation of macrophages and osteoblasts, the resorption and simultaneous substitution did not reach expected levels during the experimental time course. Although other studies have shown that the addition of phosphoserine to calcium phosphate cements that have already been modified with collagen I resulted in an acceleration of cement resorption and bone regeneration, this study demonstrates that phosphoserine‐modified calcium phosphate cements without collagen perform poorly in the treatment of bone defects. Efforts to use phosphoserine in the development of new composites should take into consideration the need to improve osteoconduction simultaneously via other means. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

丝素蛋白对磷酸钙骨水泥抗压强度及注射性的影响术

背景:高分子材料对磷酸钙骨水泥力学性能的增强作用已得到了一定的证实,但往往会同时减弱复合材料的注射性能,影响复合材料的临床应用.目的:将丝素蛋白加入磷酸钙骨水泥固相粉末中,观察其对骨水泥抗压强度和注射性的影响.设计、时间及地点:对照实验,于2007-09/12在苏州大学分析测试中心实验室完成.材料:磷酸钙骨水泥购自上海瑞邦生物材料有限公司,丝素蛋白为苏州大学材料工程学院自行合成.方法:按5,10,15,20,25,30 g/L的丝素蛋白质量比例,用自制的粉末搅拌器将丝素蛋白粉末和骨水泥固相粉末混合均匀,依次设为6个实验组,以单纯磷酸钙骨水泥为对照组,液固比均为0.4 mL/g.主要观察指标:测定丝素蛋白/磷酸钙骨水泥复合材料的抗压强度、注射系数,应用扫描电镜观察试件断裂面的微脱结构特征.结果:随着丝素蛋白质量比例增加,磷酸钙骨水泥的抗压强度呈现先上升后下降的趋势,当丝素蛋白质量比例为1%-2.5%时,抗压强度显著高于对照组(P<0.05).注射系数随着丝素蛋白质量比例增加而逐渐下降,当丝素蛋白质量比例为1.5%-3%时,注射系数显著低于对照组(P<0.05).扫描电镜发现,丝素蛋白呈网状,贯穿于磷酸钙水泥晶体间,并将磷酸钙水泥晶体紧密连接.结论:丝素蛋白能在不明显影响注射操作的情况下,显著提高丝素蛋白/磷酸钙骨水泥复合材料的抗压强度.     

磷硅酸钙类骨水泥的现状与研究进展

背景:磷硅酸钙类骨水泥是一种新型的自固化、可注射性骨替代材料。大量实验证实:该材料具有良好的生物活性、生物相容性以及物理化学性质稳定等优点在临床多个领域均有很大进展。目的:综述磷硅酸钙骨水泥材料的研究现状及进展。方法:应用计算机检索CNKI、Pubmed数据库中1999-01/2011-10关于新型骨替代材料骨水泥的文章,在标题和摘要中以"磷酸盐类、硅酸盐类、骨水泥、骨替代材料"或"phosphates;silicates;bone cement;bone substitute"为检索词进行检索。选择文章内容与磷硅酸钙类骨水泥有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志的文章。初检得到85篇文章,根据纳入标准选择关于磷硅酸钙类骨水泥的13篇文献进行综述。结果与结论:磷硅酸盐骨水泥作为一种新型的自固化生物材料,较传统骨水泥材料理化性能、生物学性能更为优良,但仍需运用多种方法来研究并改善材料的相关性能。改性后的材料有望发展为各式新型的钙磷硅系骨水泥材料,为骨缺损的修复提供一种新的思路。     

预分化脂肪干细胞与纤维蛋白胶和磷酸钙骨水泥自体异位构建血管化移植物

背景：预构骨皮瓣研究启发人们构建预构血管化骨进行游离移植来替代带血管蒂游离自体骨移植修复大段骨缺损的想法。目的：设计一种基于预分化脂肪干细胞、纤维蛋白胶和多孔磷酸钙骨水泥支架复合体的血管化移植物。方法：将体外分离培养的大鼠脂肪干细胞在条件培养基中进行血管内皮细胞定向分化,经鉴定活性后,复合至纤维蛋白胶和多孔磷酸钙骨水泥构建血管化组织工程支架。将血管化组织工程支架、纤维蛋白胶/多孔磷酸钙骨水泥支架及多孔磷酸钙骨水泥支架分别植入SD大鼠股四头肌肌袋内,植入后2,4周进行组织学检测、血管定量分析和Western blot检测。结果与结论：向血管内皮细胞分化的脂肪干细胞与纤维蛋白胶和多孔磷酸钙骨水泥共培养7 d,可见细胞密度适中,与支架组织结合较好。植入实验中,各组支架孔隙中充填有纤维血管组织和脂肪组织,血管化组织工程组支架孔隙中均长入大量血管,并有小动脉长入,不同时间点的血管直径和数量及血管内皮生长因子C的表达量均优于纤维蛋白胶/多孔磷酸钙骨水泥组和多孔磷酸钙骨水泥组（P〈0.01）。表明构建的血管化组织工程支架能够实现可靠迅速血管化。     

聚磷酸钙纤维增强增韧磷酸钙骨水泥的力学效应

目的:制备α-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维复合材料,探讨聚磷酸钙纤维增强磷酸钙骨水泥的可行性.方法:首先利用沉淀法合成出α-磷酸三钙粉末,然后将其与不同质量比、不同长度聚磷酸钙纤维混合,最后用固化液调和制得骨水泥.对样品进行凝固时间、力学性能测试,利用扫描电镜观察固化体微观结构.结果:当聚磷酸钙纤维的含量为10%、长度为2 mm时,复合材料抗压强度达到62.5 MPa,抗折强度达到12.4 MPa.扫描电镜显示适量的聚磷酸钙纤维在骨水泥基体中分布均匀,与基体结合性好.在Ringer溶液中浸泡2个月后,纤维未发生明显的降解作用,仍具有一定的增强增韧效果.结论:聚磷酸钙纤维在一定程度上可对骨水泥起到增强作用.α-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维复合材料具有良好的力学特性.     

羟磷灰石骨水泥材料的机械性能研究

目的通过改良固化液配方途径探讨提高羟磷灰石骨水泥材料压缩强度的可能性.方法采用磷酸钙、碳酸钙和磷酸氢钙为起始原料,通过固相反应合成制取仅含有羟磷灰石和α-磷酸三钙两晶相组成的粉剂;以柠檬酸水溶液为基本组成,结合添加柠檬酸盐、丙烯酸 /衣康酸共聚液等试剂,调制不同浓度配比的固化液.结果采用单一柠檬酸水溶液作为调和液能够起到固化作用,但是压缩强度不高,仅为 24.96 MPa左右;在柠檬酸水溶液中加入适量的柠檬酸盐可有效提高强度,但提高幅度有限,最高值在 35.60 MPa范围;当柠檬酸 /柠檬酸盐水溶液与丙烯酸 /衣康酸共聚液两者约以 1∶ 2配伍时,固化体的压缩强度可得到大幅度提高,最大值可达到 116.98 MPa.结论柠檬酸盐溶液结合丙烯酸 /衣康酸共聚液作为固化液时可显著提高固化体的压缩强度.     

Evaluation of a Fiber Reinforced Drillable Bone Cement for Screw Augmentation in a Sheep Model—Mechanical Testing

We evaluated the mechanical properties of a novel fiber reinforced calcium phosphate at time zero and after 12 weeks in vivo using a sheep long bone osteotomy model. Time zero data were obtained and compared by pullout testing of 4.5 mm bone screws from bone proper and overdrilled defects of 4.5 and 8 mm diameter. Defects were augmented with: polymethylmethacrylate (PMMA), calcium phosphate, and fiber reinforced calcium phosphate using cadaveric sheep tibiae. Twelve‐week data were obtained from explanted tibiae of sheep that underwent unilateral tibial osteotomy surgery repaired with a locking compression plate. The most distal hole was overdrilled to 4.5 or 8 mm diameter, filled with fiber reinforced cement, drilled, tapped and a 4.5 mm screw was placed. Screw holding strength at t= 0 was significantly higher for reinforced when compared to nonreinforced cement, but not different from bone or PMMA in 4.5 mm defects. There was no difference in pullout strength for the 8 mm defect data. After 12 weeks fiber reinforced pullout strength increased by 45% and 8.9% for 4.5 and 8 mm defects, respectively, when compared to t= 0 testing. Fiber reinforced calcium phosphate bone cement can be drilled and tapped to support orthopedic hardware for trauma applications. Clin Trans Sci 2010; Volume 3: 112–115     

一种可注射自固化含锶复合胶原磷酸钙骨水泥的结构和性能

背景:骨科学界正致力于磷酸钙骨水泥的改性研究,通过向磷酸钙骨水泥中加入不同的添加剂,包括固化促进剂、增塑剂、抗水,血溶剂、致孔剂、增强剂,或是将生物活性物质或药物复合到磷酸钙骨水泥中,以提高其理化和生物学性能是目前该领域的研究热点.目的:了解一种新型可注射可降解的磷酸钙骨水泥的理化性能.设计、时间及地点:重复测量试验,于2008-12/2009-05在华南理工大学材料学院国家重点实验室完成.材料:采用部分结晶的磷酸钙,部分结晶的磷酸锶和二水磷酸氢钙,添加改性淀粉、Ⅰ型胶原制备了新型可注射自固化磷酸钙骨水泥.方法:采用X'Pert Pro型X射线衍射仪对磷酸钙骨水泥固化体进行相分析.采用HITA2-GHIH-800型透射/扫描电子显微镜对磷酸钙骨水泥固化体的形貌进行观察.用维卡仪根据美国材料与试验协会A S TM C190203标准进行凝结时间的测试.使用Instron 5567型万能电子材料试验机来测试固化样品的抗压强度.用注射器测试材料的可注射性,针头内径为1.6 mm.通过浸泡摇动定性测试材料的抗溃散性.主要观察指标:①骨水泥水化产物的相组成和显微结构.②骨水泥的凝固时间、可注射性和抗压强度.③骨水泥的抗溃散性.结果:研究表明该材料具备优良的可注射性能;添加改性淀粉显著的改善了骨水泥的抗溃散性.随着骨水泥液固比的增大,骨水泥的抗压强度下降,当骨水泥的液固比为0.3时,骨水泥的抗压强度为(48.0±2.3)MPa,当骨水泥的液固比为0.6时,骨水泥的抗压强度下降为(21.0±2.5)MPa.骨水泥的水化产物为类骨羟基磷灰石结晶,从X射线衍射图谱还可以看出,因骨水泥的水化不完全,基线水平波动较大,说明了在充分水化的条件下,骨水泥的压缩强度还能进一步提高.结论:制备的可注射含锶复合胶原磷酸钙骨水泥符合人体生物力学强度,能满足手术条件要求.