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新型硼酸盐生物玻璃修复节段性骨缺损
背景:硼酸盐生物玻璃是一种新型骨替代材料,体外实验显示具有良好的生物降解性能以及生物活性.目的:体内实验评价新型硼酸盐生物玻璃材料修复节段性骨缺损的成骨作用.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2008-04/10在上海市第六人民医院动物中心实验室完成.材料:实验所用D-Alk-1B玻璃按泡沫浸渍法加工成多孔支架.β-磷酸三钙材料由上海贝奥路生物材料有限公司提供.方法:36只新西兰大白兔随机分为D-Alk-1B组、D-Alk-1B+富血小板血浆组,β-磷酸三钙组,空白对照组,每组9只.双侧桡骨中段制成15 mm节段性骨缺损,分别植入D-AIk-1B材料、D-AIk-1B材料+富血小板血浆、B-磷酸三钙材料.空白对照组不进行任何处理.主要观察指标:于术后4,8,12周取材,通过X射线摄片和病理组织切片检测,评价新型硼酸盐生物玻璃的成骨作用.结果:D-AIk-1B组材料植入体内4周时材料密度较宿主骨密度高,和宿主骨分界清楚;可见骨痂生长,材料两端和骨结合.8周时由于材料降解密度降低,材料两端和骨基本融合.12周时骨塑形基本完成.D-AIk-1B+富血小板血浆组和D-AIk-1B组有相似的表现,材料周围骨痂生长较D-Alk-1B组明显,成骨表现比单纯D-AIk-1B材料好.β-磷酸三钙组骨痂生长较慢,材料降解比较慢.空白对照组骨缺损处从两个断端和尺侧生长骨痂,至12周有硬化表现,断端缺损仍然很明显.结论:新型硼酸盐生物玻璃材料具有很好的成骨作用,和富血小板血浆结合有协同作用.与β-磷酸三钙相比,可控降解性的优点明显.
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硼酸盐生物玻璃和自体髂骨移植对新西兰兔桡骨大段骨缺损修复的对比研究
目的 比较硼酸盐生物玻璃和自体髂骨移植对新西兰兔桡骨大段骨缺损的修复效果.方法 取38只新西兰兔,制作桡骨干15 mm骨缺损动物模型,并将其随机分为空白组(8只)、对照组(15只)和实验组(15只),对照组和实验组分别植入自体髂骨和硼酸盐生物玻璃(borate glass,BG).术后4、8和12周行X线检查,观察材料的降解和新生骨生成情况.术后6周和9周分别腹腔注射茜素红和钙黄绿素.术后12周取材行组织学和Micro-CT检查.结果 影像学和组织学结果显示对照组和实验组新骨生成明显优于空白组,12周后对照组和实验组新骨完全修复缺损;实验组材料降解与新骨生成协调进行;术后12周缺损处组织学切片显示,对照组和实验组缺损处有大量的新生骨组织.结论 硼酸盐生物玻璃可完全修复兔桡骨干大段骨缺损,其修复效果与自体髂骨移植接近,在骨组织工程领域有广阔的应用前景.
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载药硼酸盐骨水泥的制备及其体外生物活性和抗菌性能的研究
目的 以硼酸盐生物活性玻璃和改性壳聚糖液相制备了新型的硼酸盐骨水泥,同时负载骨髓炎治疗药物硫酸庆大霉素,考察其体外抗菌性能,以探讨其治疗骨髓炎的可能性.方法 以硼酸盐骨水泥为载体,制备了负载硫酸庆大霉素(GS)的骨水泥.探究负载GS对骨水泥的可注射性能、初凝时间的影响;将负载GS且预固化的硼酸盐骨水泥浸泡于磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,考察其体外生物活性、生物降解性和药物释放;利用抑菌圈实验评估了负载GS的硼酸盐骨水泥的体外抗菌性能.结果 制备的载药硼酸盐骨水泥能够被完全注射,初凝时间约6 min;在体外的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中浸泡时,GS能够持续稳定的释放,药物释放长达26天;负载GS的硼酸盐骨水泥能够很好地抑制金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)的生长.结论 制备的负载GS的硼酸盐骨水泥具有优异的可注射性,合适的原位自固化时间,长期持续的药物释放和抗菌性能,可以用于骨髓炎治疗的进一步研究.
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载抗生素的硼酸盐生物玻璃治疗慢性骨髓炎的实验研究
目的 硼酸盐生物玻璃具有良好的生物活性及生物相容性,在体内可以完全降解.通过将硼酸盐生物玻璃载万古霉素后植入清创后的兔胫骨骨髓炎病灶,探讨硼酸盐生物玻璃作为抗生素缓释载体的可行性.方法 将万古霉素溶于固化液,再分别与硫酸钙粉末、硼酸盐生物玻璃粉末混合,制备抗生素缓释系统,万古霉素含量均为80 mg/g.健康成年雄性新西兰大白兔65只,体重2.12～3.91kg,平均2.65 kg;于右膝骨髓腔注入0.1 mL浓度为1×109cfu/mL的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)悬液,制备骨髓炎模型.注射后3周,将54只模型制备成功的大白兔随机分成4组:A组(n=11)进行单纯清创处理;B组(n=11)、C组(n=16)、D组(n=16)彻底清创后,分别于缺损处植入硼酸盐生物玻璃、载万古霉素的硫酸钙、载万古霉素的硼酸盐生物玻璃.清创术中取坏死组织行细菌学检查.术后1、2、4、10、24、48h时测量C、D组血清万古霉素浓度,10、24、48、72、120 h测量B、D组血清硼浓度;8周时处死全部实验动物摄X线片观察并评分;取胫骨进行细菌学检查及组织学观察.结果 术后共10只实验动物死亡.C组术后各时间点均未检测到血清万古霉素;D组血清万古霉素浓度逐渐上升,术后4 h时达峰值,之后浓度迅速下降.B组术后各时间点均未检测到血清硼;D组术后10 h血清硼浓度即达峰值,之后呈逐渐下降趋势.X线片观察显示术后8周C组载万古霉素的硫酸钙均降解;D组载万古霉素的硼酸盐生物玻璃部分降解,但骨修复优于C组;B组硼酸盐玻璃无明显降解.术前各组X线片评分比较,差异均无统计学意义(P＞0.05);术后8周D组评分与A、B、C组比较,差异均有统计学意义(P＜0.05).各组术中坏死组织细菌培养均提示为MRSA阳性.术后8周D组胫骨组织细菌培养阴性率81.25%,与A组36.36%及B组18.18%比较,差异有统计学意义(P＜0.05);与C组73.33%比较差异无统计学意义(P＞0.05).组织学观察显示,D组载万古霉素的硼酸盐生物玻璃周围有大量新骨形成,未见任何异物反应.A、B、C、D组组织学评分分别为(6.45±3.62)、(7.55±3.36)、(4.27±2.91)、(3.81±3.04)分;D组与A、B组比较,C组与B组比较,差异均有统计学意义(P＜0.05);其余各组间比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).结论 载万古霉素的硼酸盐生物玻璃在治愈兔慢性骨髓炎的同时可促进骨缺损修复.
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新型硼酸盐生物玻璃对成骨细胞行为影响的体外研究
目的 硼酸盐生物玻璃具有较高的化学反应活性,可以诱导骨再生.通过调整配方构建新型硼酸盐生物玻璃,探讨其对体外培养成骨细胞行为的影响,为其下一步的体内研究及临床应用奠定实验基础.方法 采用熔融法制备Na2O-K2O-MgO-CaO-P2O5-B2O3-SrO新型硼酸盐生物玻璃.并根据IS010993-12:2007的要求制备材料初次浸提液及二次浸提液.取体外培养第5～15代MC3T3-EI细胞,分别与初次浸提液、二次浸提液共培养,以a-MEM培养基为对照.观察新型硼酸盐生物玻璃对成骨细胞增殖率、蛋白合成、ALP活性、细胞凋亡以及细胞横向、纵向迁移的影响.结果 初次浸提液组、二次浸提液组与对照组成骨细胞增殖吸光度A值分别为0.356 0±0.018 7、0.331 0±0.025 4、0.204 0±0.013 8,各组间比较差异均有统计学意义(P<0.05).初次浸提液组、二次浸提液组与对照组总蛋白含量分别为(382.847±9.521)、(226.071±5.847)、(220.248±8.213)U,初次浸提液组与对照组、二次浸提液组比较,差异均有统计学意义(P< 0.05),但二次浸提液组与对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05).初次浸提液组、二次浸提液组及对照组ALP活性分别为(0.013 01±0.000 39)、(0.012 93±0.000 44)、(0.012 92±0.000 35)U/mg;细胞凋亡率分别为7.03%±1.95%、6.46%±2,88%、6.18%±2.21%;细胞横向迁移距离分别为(137.50±11.43)、(134.98±10.50)、(135.213±8.66)μm;Transwell中穿膜细胞数分别为(10.92±4.99)、(10.07±2.50)、(9.81±2.64)个/视野;以上指标3组间两两比较差异均无统计学意义(P>0.05).结论 新型硼酸盐生物玻璃具有良好的成骨细胞相容性,对细胞增殖、分泌、迁移等行为均有一定调节作用.
