新型生物复合材料聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石+聚酰胺66修复关节软骨及软骨下骨缺损

背景:聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol hydrogel,PVA)水凝胶目前普遍被认为是关节软骨良好的替代材料,纳米羟基磷灰石(nano-hydroapatite,n-HA)修复骨缺损已取得公认,聚酰胺66(PA66)是一种具有高强度、高韧性和良好稳定性的聚合物,在工程和医学领域己获得广泛应用.目的:实验仿照关节软骨理化特性,制备新型生物复合材料PVA/n-HA PA66,观察新型生物复合材料PVA/n-HA PA66修复兔关节软骨及软骨下骨缺损的效果.设计、时间及地点:随机分组设计的动物对照实验,于2006-07/2007-07在四川大学华西医院骨科组织工程实验室完成.材料:成年健康新西兰大白兔72只,在兔股骨关节面上打孔(5 mm×5 mm×5 mm)制备兔关节软骨及软骨下骨缺损模型.PVA/n-HA PA66生物复合材料由四川大学纳米分析测试中心提供,规格:直径5 mm,高5 mm,圆柱体,上层PVA高度为1.5 mm,乳白色,光滑,质韧,下层n-HA PA66表面粗糙,质硬,高度为3.5 mm.PVA为多孔网状结构,孔径为5-40 μm,孔隙率为75.3%,含水率为71.6%,n-HA PA66为多孔网状结构,孔径100～400 μm,孔隙率61.7%.方法:72只模型兔按随机数字表法分为3组,PVA/n-HA PA66植入组、单纯PVA植入组、空白对照组,每组24只.PVA/n-HA PA66植入组在兔关节软骨及软骨下骨缺损处植入PVA/n-HA PA66材料,单纯PVA植入组在缺损处植入PVA材料、空白对照组不做任何处理.主要观察指标:植入4,8,12,24周后观察兔行为形态、兔膝关节局部组织形态学变化,免疫组织化学染色检测Ⅱ型胶原,扫描电镜观察生物材料与周边软骨及软骨下骨连接界面的反应.结果:72只兔全部进入结果分析.①术后大体形态观察伤口无感染,关节活动度好.②植入后24周,PVA/n-HA PA66植入组下层材料与周边组织融为一体,周边软骨未见明显退行性变;单纯PVA植入组PVA与部分周边软骨间隙加大,周边软骨部分退行性变;空白对照组缺损部位大部分已钙化.③植入后24周,PVA/n-HA PA66植入组PVA周边软骨Ⅱ型胶原阳性染色,PVA边缘及表面Ⅱ型胶原阳性染色增多;单纯PVA植入组PVA与周边组织间隙中Ⅱ型胶原阳性染色有少量增加,PVA表面阳性染色减弱,周边软骨阳性染色减弱;空白对照组缺损处表面组织中Ⅱ型胶原染色减低,周边关节软骨染色减低.④植入后24周,扫描电镜见PVA/n-HA PA66植入组下层材料网孔中充满大量类骨质成分,上层材料PVA与下层材料嵌合紧密;单纯PVA植入组材料周边骨质有部分退缩,间隙加大;空白对照组缺损处下部由骨质充填,上部为纤维瘢痕样组织,组织结构排列紊乱.结论:双相生物复合材料PVA/n-HA PA66具有良好的组织相容性及良好的替代关节软骨及软骨下骨的功能.

Repair of articular cartilage and subchondral defects with a new type biological composite material polyvinyl alcohol/nano-hydroxyapatite and polyamide 66