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1、可注射性透明质酸钠硫酸钙复合材料的成骨促进作用背景介绍:骨缺损广泛见于各种骨科创伤、 炎症、肿瘤、坏死等等疾病 ,由于 自体骨和异体骨供体有限和取骨区以及植入后并发症的存在 , 临床需要性能优异 的骨替代材料。目前处于研究中的骨替代材料多种多样 , 以无机材料和有机材料 经各种理化过程结合或修饰为主要手段 , 制作过程既有传统的烧结和发泡等方法 也有3D打印等新技术,以产生具有多孔结构的骨架来模拟人体的骨组织 ,体外细 胞实验和动物骨缺损模型的体内成骨实验也取得了良好的成骨效果。但是由于种种原因 , 目前已经商品化的骨替代材料仍然以磷酸钙类和硫酸钙 类为主 , 这类材料基本上用于不需要机械支撑
2、的骨缺损部位的填充性植骨 ; 而具 有支撑作用的材料如PEEK材料、碳纤维或金属材料制作的椎间融合器,人工关节 表面羟基磷灰石涂层等更具有永久性植入物的性质 , 一般并不能像传统植骨材料 能被逐渐吸收并被自体骨替代。 目前外科领域微创技术的进步改变了许多疾病的 治疗方式 , 也拓宽了可注射材料的应用范围 ,因此可注射性骨替代材料有广阔的 应用前景。本研究的目的是合成一种易于制作的可注射成骨材料 , 用于骨缺损性疾病的 治疗, 从而更方便应用于微创途径的操作。 材料和方法 :采用目前应用比较成熟的 两种材料 : 硫酸钙和透明质酸钠溶液 , 将硫酸钙 (Calcium sulphate,CaSO4
3、) 和透 明质酸钠溶液 (Hyaluronic acid,MW 900kDa 0.1%v/w) 按照 2g:1ml 的比例混合 , 得到膏状的混合材料(CA+HA组),同比例将硫酸钙和透明质酸钠的交联产品 (Crosslinked hyaluronic acid,0.1%v/w) 混合得到另外一种实验材料 (CA+HAC 组)。将硫酸钙和磷酸缓冲盐溶液(PBS)按照2g:1ml的比例混合得到的材料称为CA组。使用细胞培养基制作上述三种膏状物的浸提液。将该浸提液再次加入培养基进行不同比例的稀释 , 分别制作成 25%,50%,75% 和 100%浸提液(最后一种即标准浸提液 )。细胞采用小鼠前成
4、骨细胞 MC3T3-E1。使用 100%浸提液进行细胞相容性试验 , 使用各种浓度的浸提液进行增殖试 验, 然后选取最增殖最优浓度的浸提液进行细胞分化试验。用新西兰大白兔进行 股骨髁骨缺损的体内成骨试验。分别在手术的第6周和第12周处死动物，取材进行X线、显微CT检测和组 织切片染色 , 观察体内成骨情况。结果 :和单纯硫酸钙相比 , 两种复合材料都具有 良好的可注射性,在PBS容液中都具有不易溃散的特点。复合材料生物相容性试验中,用标准培养液和CAffl> CA+HAS、CA+HA组浸 提液培养细胞进行CCK-8检测，和标准培养液相比，只有CA组0D值较低 (P<0.05
5、), 其余两个复合材料组均无显著差异 (p>0.05) 。在增殖实验中 , 使用25呀口 50%&度浸提液时，三种材料的0值都高于标准培养液组(p<0.05)。使用50唏口 75%浓度时,只有CA+HA&高于其他组(P<0.05)。使用50%勺 浸提液进行细胞成骨分化试验。在第21天ALP COL-1和OCM勺浓度两种混合材料组都显著高于 CA组和标 准培养液组 (p<0.05) 。新西兰大白兔体内成骨实验 6周时显微 CT(Micro-CT) 测得的CA组,CA+HA组和CA+HA组的平均骨体积和组织体积 BV/TV之比
6、为 0.47%,2.85%,4.65%;12 周时各组结果依次为 15.33%,19.70%,22.46%。CA+HAI比CA高且具有统计学意义(P<0.05);CA+HAC 组比CA组高并具有统计学意义 (P<0.05) 。后两组之间无显著差异 (P>0.05) 。6周和12周时组织切片均显示两种混合材料组成骨优于CA组。结论：透明 质酸钠 （及其交联产品 ）溶液和硫酸钙按照一定比例混合后的复合材料具有良好 的液体内稳定性和注射性 ,体外实验证实该材料具有良好的生物相容性 , 具有促 进MC3T3-E1细胞增殖和分化的能力,在新西兰大白兔体内具有良好的成骨能力 在临床上可望应用于骨缺损的微创治疗。