個性化人工胸骨復合材料的制備與研究.pdf

1、研究背景：
　　 胸骨是位于胸前壁正中的扁骨，形似短劍，分柄、體、劍突三部。胸骨兩側與肋骨相連接，構成胸廓，對保護縱膈及胸腔內臟器起作重要作用。如果胸骨發(fā)生病變，如：先天畸形、發(fā)育不良，難治性胸骨骨髓炎，外傷性胸骨粉碎性骨折，原發(fā)性、繼發(fā)性胸骨腫瘤時，傳統的內科保守治療，治療效果不理想，預后不良，存在著較多的問題和并發(fā)癥，研究發(fā)現經手術治療的患者取得了顯著的療效。人工材料對于胸廓的骨性支持較好，因此許多人工材料被嘗試應用于胸壁重

2、建，但到目前為止還沒有發(fā)現一種十分理想的材料。目前臨床上使用的材料還存在各種問題：與組織結合能力差，難與組織有機結合，后期?？伤蓜?、移位、活動甚至脫出；長期植入后易導致血腫、瘺管、疼痛血管破壞及引發(fā)感染等并發(fā)癥。
　　 新型生物復合材料的出現，為人工材料的選擇，提供了更廣闊的范圍。它比傳統的材料具有更好的相容性、合適的降解速度、良好的塑形性。組織工程技術的臨床應用在包括骨、軟骨、皮膚等多種組織的再生已經取得了良好的效果。通過可行

3、的方法和技術，將這兩方面結合起來，獲得一種全新的人工材料和修復方法，并對該材料和方法作為胸骨損傷修復的可行性進行一系列的研究。
　　 研究目的:
　　 一、對備選的人工材料進行篩選，選擇滿足理化性質、組織相容性良好，通過新型材料復合技術制備出個性化的修復材料；
　　 二、對所制備材料的生物安全性和組織相容性進行評價，為臨床運用提供實驗依據；
　　 三、運用組織工程學的原理與技術，通過觀察骨髓間充質干細胞與

4、修復材料共同培養(yǎng)的情況，探討個性化修復材料用于胸骨修復的可行性。
　　 研究內容與方法:
　　 一、個性化人工胸骨材料的設計、選材與制備
　　 通過細致的調查對比，選擇聚己內酯(PCL)作為胸骨修復材料的基體材料，天然骨粉作為營養(yǎng)材料，通過熔融共混技術制備成個性化多孔結構的支架材料，材料必須達到能夠穩(wěn)定胸廓的機械強度，并能為組織的修復提供一定的原料與養(yǎng)分。
　　 二、個性化人工胸骨材料的生物學評價

5、　　 按照醫(yī)療器械生物學評價標準ISO10993-1998和GB/T16886-2003標準和要求，對新型生物復合材料進行生物安全性和組織相容性進行試驗研究，包括細胞毒性試驗、急性全身毒性試驗、溶血試驗、熱源試驗。目的在于確定該材料是否具有臨床運用的可行性。
　　 三、組織工程化人工胸骨的初步研究
　　 將犬的骨髓間充質干細胞分離后，在細胞培養(yǎng)箱內培養(yǎng)、傳代。然后再體外種植于聚己內酯/天然骨粉制備的個性化多孔性胸骨修復

6、材料上，觀察干細胞的生長、增殖情況。為下一步進行組織工程化人工胸骨的研究和動物實驗提供理論基礎和技術支持。
　　 研究結果:
　　 一、在純PCL中添加天然骨粉作為營養(yǎng)材料，保持了純PCL自身的優(yōu)點，提高了復合材料的力學強度，其多孔結構大大降低了材料降解時間，也增加了材料的表面積，更有利于組織的生長恢復。制備出來的材料較傳統材料有更大的優(yōu)越性；
　　 二、純PCL與添加了不同比例天然骨粉的PCL多孔復合材料均具有

7、較好的生物安全性。各組分材料無明顯細胞毒性，細胞形態(tài)、生長代謝和增殖也無異常表現，材料浸提液也未引起溶血反應和全身急性毒性反應，無明顯的熱源作用。復合材料中低比例的天然骨粉無明顯的力學增強作用，必須達到一定的比例才能顯著改善材料力學強度。
　　 三、犬的骨髓間充質干細胞在體外生長良好，在與支架材料共同培養(yǎng)的過程中，細胞貼附于支架材料，表現出良好的生物相容性，生長增殖旺盛，表明支架材料與細胞具有良好的協同性。通過對比，材料中的天然