聚乙烯醇水凝胶及其复合物的研究与在人工软骨替代材料上的应用

聚乙烯醇水凝胶是一种具有良好生物相容性和力学性能的高弹性材料。本文介绍了聚乙烯醇水凝胶的成型方法，复合改性技术的研究进展，着重对聚乙烯醇水凝胶作为替代材料在关节软骨损伤修复中的研究现状和存在问题进行了综述，并概述了其应用前景和发展方向。     

羧甲基壳聚糖膜的生物学评价与降解模型研究

将三种羧甲基壳聚糖膜放置于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）管子中,两端滤膜封口,埋植于大鼠背部皮肤,采用相同膜作为对照观察组,定期取样,进行组织病理观察 发现羧甲基壳聚糖膜可以诱导巨噬细胞增殖和纤维化,同时证明利用管子埋植可以有效应用于羧甲基壳聚糖膜的体内降解 通过细胞毒性试验,发现羧甲基壳聚糖膜不产生细胞毒性,而且细胞毒性不会因为羧甲基壳聚糖浓度的增大而增大。     

含铜宫内节育器铜丝和+铜套在模拟宫腔液中的腐蚀*☆

背景：含铜宫内节育器有较好的避孕效果是铜在宫腔内腐蚀而释放出铜离子的结果，因而铜的腐蚀行为直接关系到含铜宫内节育器能否安全、有效、长期使用。 目的：观察宫内节育器铜管与铜丝在模拟宫腔液中浸泡后的腐蚀形貌。 设计、时间及地点：体外观察实验，于2008-10/12在中国药品生物制品检定所与北京科技大学电镜室完成。 材料：实验使用天津医疗器械厂生产的健美牌宫内节育器，型号为TCu380A和TCu220C。 方法：分别将相同表面积的含铜宫内节育器铜丝及铜套浸在模拟宫腔液中，定期换液。取未浸泡前，浸泡10，30，60 d的样品，用扫描电镜观察表面形貌。 主要观察指标：样品表面形貌。 结果：未浸泡铜丝上有拉痕，腐蚀反应的产物沉积在铜丝表面，从而TCu380A开始浸泡阶段暴释效应明显；而铜套的腐蚀过程出现许多蚀坑，蚀坑刚出现时，增大铜表面积，随后腐蚀反应的产物沉积在表面，从而TCu220C的铜离子的释放速率开始时增加，后期下降。 结论：含铜宫内节育器的铜套与铜丝浸泡在模拟宫腔液中的初期，腐蚀形貌存在明显差异。铜丝表面为均一的、密集的小的蚀坑，而铜套表面为分布不规则的大的蚀坑。     

三种羧甲基壳聚糖防粘连膜的降解及其生物相容性

背景:羧甲基壳聚糖膜降解快,降解率不容易测量,体外模拟与动物实验的相关性尚存在较大问题.目的:找出适合体内降解的体外模型,并通过体内实验观察3种羧甲基壳聚糖膜的生物降解性与生物相容性.设计、时间及地点:对比观察实验,于2007-09/2008-08在中国药晶生物制品检定所医疗器械检测中心完成.材料:1号样品:纯的羧甲基壳聚糖膜;2号样品:羧甲基壳聚糖∶纤维索∶聚乙烯醇=80∶10∶10∶3号样品;羧甲基壳聚糖∶纤维素∶聚乙烯醇=90∶5∶5,所有防粘连膜均采用水流延成型的方法制备.方法:体外模拟:采用模拟体液和溶菌酶磷酸盐缓冲溶液作为降解介质;分别将3种膜样品定量后,浸泡于上述两种模拟介质中(质量∶体积＜1∶30).定期取样,计算膜的降解百分率,体内试验:①取SD大鼠15只,背部皮下植入3种样品,样品间隔为1cm以上,分别于7,15,33d大体观察样品降解情况.②30只SD大鼠随机分为3组,每组10只.将样品放置进聚甲基丙烯酸甲酯管子中植入各组大鼠背部皮下,分别于7,15,22.33,77d处死,每个时间点2只,从背部取出管子,计算降解率.③24只SD大鼠随机分为3组,每组8只.皮下埋植3种样品,分别于7,15,30,100 d处死,每个时间点2只,取埋植点组织,苏木精-伊红染色观察组织病理变化.主要观察指标:①通过大体观察和质量损失率进行降解性能的研究.②观察植入后的组织病理情况.结果:①两种体外降解模型都可以在一定程度上反映羧甲基壳聚糖膜的降解,酶解较模拟体液降解速度快,模型较为符合体内降解的真实情况.②添加少量纤维豪和聚乙烯醇的羧甲基壳聚糖膜并不能很好地改善其降解性,但可以稍微改善降解后膜的完整性.③羧甲基壳聚糖由于降解快,会产生大量吞噬细胞和纤维细胞,导致出现一定的炎症;添加纤维索和聚乙烯醇的膜不仅不能够减小炎症,而且会延长愈合期,尤其是2号样品,炎症稍重.结论:①利用溶菌酶模拟体内降解效果更好,有利于提高检测效率.②纯羧甲基壳聚糖防粘连膜炎性周期短,愈合快.     

含铜宫内节育器铜丝和+铜套在模拟宫腔液中的腐蚀

背景:含铜宫内节育器有较好的避孕效果是铜在宫腔内腐蚀而释放出铜离子的结果,因而铜的腐蚀行为直接关系到含铜宫内节育器能否安全、有效、长期使用.目的:观察宫内节育器铜管与铜丝在模拟宫腔液中浸泡后的腐蚀形貌.设计、时间及地点:体外观察实验,于2008-10/12在中国药品生物制品检定所与北京科技大学电镜室完成.材料:实验使用天津医疗器械厂生产的健美牌宫内节育器,型号为TCu380A和TCu220C.方法:分别将相同表面积的含铜宫内节育器铜丝及铜套浸在模拟富腔液中,定期换液.取未浸泡前,浸泡10,30,60 d 的样品,用扫描电镜观察表面形貌.主要观察指标:样品表面形貌.结果:未浸泡铜丝上有拉痕,腐蚀反应的产物沉积在铜丝表面,从而TCu380A开始浸泡阶段暴释效应明显;而铜套的腐蚀过程出现许多蚀坑,蚀坑刚出现时,增大铜表面积,随后腐蚀反应的产物沉积在表面,从而TCu220C的铜离子的释放速率开始时增加,后期下降.结论:含铜宫内节育器的铜套与铜丝浸泡在模拟宫腔液中的初期,腐蚀形貌存在明显差异.铜丝表面为均一的、密集的小的蚀坑,而铜套表面为分布不规则的大的蚀坑.     

沉淀法原位复合聚乙烯醇(PVA)/羟基磷灰石(HA)水凝胶的结构与性能研究

研究了制备聚乙烯醇(PVA)，羟基磷灰石(HA)复合水凝胶的沉淀法原位复合技术，对该法制备的复合水凝胶的力学强度、结晶性能和微观形貌进行了分析，并与物理共混法加以比较。结果表明，沉淀法原位复合技术可在PVA水凝胶基体中合成得到粒度细，分散好的晶相HA陶瓷微粒，复合后水凝胶的结晶度和拉伸强度比之基体试样均有大幅度提高。     

聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶软骨植入材料的研究

研究了用于人工关节软骨假体的聚乙烯醇水凝胶和羟基磷灰石复合材料的结构与性能，系统讨论了含水量、羟基磷灰石含量等对其拉伸强度，压缩强度，黏弹性、润滑性等生物力学性能的影响，观察和比较了复合材料的徽观形貌。研究表明羟基磷灰石在聚乙烯醇水凝胶中分散均匀，良好相容，使复合材料的力学强度和润滑性能提高。     

三种羧甲基壳聚糖防粘连膜的降解及其生物相容性

背景：羧甲基壳聚糖膜降解快，降解率不容易测量，体外模拟与动物实验的相关性尚存在较大问题。 目的：找出适合体内降解的体外模型，并通过体内实验观察3种羧甲基壳聚糖膜的生物降解性与生物相容性。 设计、时间及地点：对比观察实验，于2007-09/2008-08在中国药品生物制品检定所医疗器械检测中心完成。 材料：1号样品：纯的羧甲基壳聚糖膜；2号样品：羧甲基壳聚糖︰纤维素︰聚乙烯醇=80︰10︰10︰3号样品：羧甲基壳聚糖︰纤维素︰聚乙烯醇=90︰5︰5，所有防粘连膜均采用水流延成型的方法制备。 方法：体外模拟：采用模拟体液和溶菌酶磷酸盐缓冲溶液作为降解介质；分别将3种膜样品定量后，浸泡于上述两种模拟介质中（质量︰体积< 1︰30）。定期取样，计算膜的降解百分率。体内试验：①取SD大鼠15只，背部皮下植入3种样品，样品间隔为1 cm以上，分别于7，15，33 d大体观察样品降解情况。②30只SD大鼠随机分为3组，每组10只。将样品放置进聚甲基丙烯酸甲酯管子中植入各组大鼠背部皮下，分别于7，15，22，33，77 d处死，每个时间点2只，从背部取出管子，计算降解率。③24只SD大鼠随机分为3组，每组8只。皮下埋植3种样品，分别于7，15，30，100 d处死，每个时间点2只，取埋植点组织，苏木精-伊红染色观察组织病理变化。 主要观察指标：①通过大体观察和质量损失率进行降解性能的研究。②观察植入后的组织病理情况。 结果：①两种体外降解模型都可以在一定程度上反映羧甲基壳聚糖膜的降解，酶解较模拟体液降解速度快，模型较为符合体内降解的真实情况。②添加少量纤维素和聚乙烯醇的羧甲基壳聚糖膜并不能很好地改善其降解性，但可以稍微改善降解后膜的完整性。③羧甲基壳聚糖由于降解快，会产生大量吞噬细胞和纤维细胞，导致出现一定的炎症；添加纤维素和聚乙烯醇的膜不仅不能够减小炎症，而且会延长愈合期，尤其是2号样品，炎症稍重。 结论：①利用溶菌酶模拟体内降解效果更好，有利于提高检测效率。②纯羧甲基壳聚糖防粘连膜炎性周期短，愈合快。     

聚乙烯醇／羟基磷灰石复合水凝胶移植修复兔膝关节软骨缺损

背景：目前临床治疗由创伤、骨关节炎等引起的关节（上接第186页）软骨病损的方法不能使受损的软骨在形态学、生化和生物力学方面恢复至正常，修复组织不能达到良好的远期疗效，常在短期内发生退行性变。目的：探讨聚乙烯醇／羟基磷灰右复合水凝胶移植修复兔膝关节软骨缺损的疗效及了解其组织相容性。设计：随机对照动物实验。单位：中山大学附属第三医院动物实验中心材料：实验于2003-10／2004-04在中山大学附属第三医院动物实验中心完成。成年健康新西兰白兔20只，雄性12只，雌性8只，体质量2．1～3．0kg，由中山大学动物实验中心提供．饲养环境温度20℃，相对湿度40％。将兔子随机分成空白对照组（n=6）和实验组（n=14）。方法：采用溶胶凝胶法原位复合制备聚乙烯醇／羟基磷灰石水凝胶，通过体外力学性能测试，采用日本岛津公司生产的AG-1型万能电子拉力试验机对材料的拉伸性能进行测试，拉伸速度为500mm／min。空白对照组不作任何处理，实验组于软骨缺损处植入圆柱形聚乙烯醇／羟基磷灰石复合水凝胶，嵌压固定。术后动物单笼关养，所有术肢不予固定，任其自由活动，常规用青、链霉素抗感染治疗一术后第4，8，12周空气栓塞法每批处死6～7只兔子，取患膝关节作大体、光镜观察。主要观察指标：主要结局：两组家兔膝关节软骨缺损的大体和组织学改变。次要结局：聚乙烯醇／羟基磷灰石复合水凝胶的体外拉伸强度与浸泡时间的关系。结果：①两组家兔膝关节软骨缺损的大体和组织学改变：术后4周，实验组的缺损由聚乙烯醇／羟基磷灰石充填，材料与软骨下骨连接无间隙，术后12周，植入材料与软骨交界面有大量的软骨细胞增殖，未见软骨退变，植入材料与软骨下骨连接紧密，有骨样组织长入；空白对照组缺损主要由纤维肉芽组织修复。②聚乙烯醇／羟基磷灰石复合水凝胶的体外拉伸强度与浸泡时间的关系：聚乙烯醇／羟基磷灰石复合水凝胶的力学性能在浸泡初期出现上升，随后有所下降，此后比较平稳，但均比初始强度高。结论：聚乙烯醇／羟基磷灰石复合水凝胶与软骨下骨结合良好，没有炎性细胞浸润，无免疫排斥反应发生，说明组织相容性良好，植入后周围软骨细胞无退行性改变，说明具有一定的力学作用，可以作为良好的人工关节软骨替代材料。本实验采用溶胶凝胶法原位复合制备聚乙烯醇／羟基磷灰石水凝胶，避免了涂层材料的降解与剥脱，并能较长时间保持良好的力学特性。     

聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶移植修复兔膝关节软骨缺损

背景目前临床治疗由创伤、骨关节炎等引起的关节软骨病损的方法不能使受损的软骨在形态学、生化和生物力学方面恢复至正常,修复组织不能达到良好的远期疗效,常在短期内发生退行性变.目的探讨聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶移植修复兔膝关节软骨缺损的疗效及了解其组织相容性.设计随机对照动物实验.单位中山大学附属第三医院动物实验中心.材料实验于2003-10/2004-04在中山大学附属第三医院动物实验中心完成.成年健康新西兰白兔20只,雄性12只,雌性8只,体质量2.1～3.0 kg,由中山大学动物实验中心提供.饲养环境温度20℃,相对湿度40%.将兔子随机分成空白对照组(n=6)和实验组(n=14).方法采用溶胶凝胶法原位复合制备聚乙烯醇/羟基磷灰石水凝胶,通过体外力学性能测试,采用日本岛津公司生产的AG-1型万能电子拉力试验机对材料的拉伸性能进行测试,拉伸速度为500 mm/min.空白对照组不作任何处理,实验组于软骨缺损处植入圆柱形聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶,嵌压固定.术后动物单笼关养,所有术肢不予固定,任其自由活动,常规用青、链霉素抗感染治疗.术后第4,8,12周空气栓塞法每批处死6～7只兔子,取患膝关节作大体、光镜观察.主要观察指标主要结局两组家兔膝关节软骨缺损的大体和组织学改变.次要结局聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶的体外拉伸强度与浸泡时间的关系.结果①两组家兔膝关节软骨缺损的大体和组织学改变术后4周,实验组的缺损由聚乙烯醇/羟基磷灰石充填,材料与软骨下骨连接无间隙,术后12周,植入材料与软骨交界面有大量的软骨细胞增殖,未见软骨退变,植入材料与软骨下骨连接紧密,有骨样组织长入;空白对照组缺损主要由纤维肉芽组织修复.②聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶的体外拉伸强度与浸泡时间的关系聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶的力学性能在浸泡初期出现上升,随后有所下降,此后比较平稳,但均比初始强度高.结论聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶与软骨下骨结合良好,没有炎性细胞浸润,无免疫排斥反应发生,说明组织相容性良好,植入后周围软骨细胞无退行性改变,说明具有一定的力学作用,可以作为良好的人工关节软骨替代材料.本实验采用溶胶凝胶法原位复合制备聚乙烯醇/羟基磷灰石水凝胶,避免了涂层材料的降解与剥脱,并能较长时间保持良好的力学特性.