生物可吸收材料在关节骨折内固定中的生物相容性

中国组织工程研究第20卷第34期2016–08–19出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchAugust19,2016Vol.20,No.34P.O.Box10002,Shenyang110180·研究原著·谢阳江，男，1971年生，贵州省六盘水市人，白族，副主任医师，主要研究骨科疾病的诊断及治疗研究。中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)34-05076-06稿件接受：2016-05-29生物可吸收材料在关节骨折内固定中的生物相容性谢阳江1，陈恩涛1，吴波1，敖俊2(1贵州省六盘水市水矿控股集团总医院骨一科，贵州省六盘水市553000；2遵义医学院附属医院骨科，贵州省遵义市563100)引用本文：谢阳江，陈恩涛，吴波，敖俊.生物可吸收材料在关节骨折内固定中的生物相容性[J].中国组织工程研究，2016，20(34):5076-5081.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.34.010ORCID:0000-0002-3666-0620(谢阳江)文章快速阅读：文题释义：生物可吸收材料：分为3大类，即高分子材料、无机材料和复合材料。常见的高分子材料包括胶原、甲壳素、纤维素、聚氨基酸等。可吸收无机材料主要是指生物降解类陶瓷，即磷酸三钙，该物质在人体内溶解度较大，稳定性差，易发生水化作用，能被体液侵蚀、吞噬。复合材料则是由2种或2种以上不同可吸收材料优化组合而成。体外细胞毒性实验的优势：体外细胞培养对材料的生物相容性评价较快，能够作为材料快速初步筛选方法；体外细胞培养能排除生物相容性评定时产生的感染，能够确定材料的性质，更加明确材料本身的影响；体外细胞毒性能够建立更加标准的生物相容性标准实验状态。摘要背景：近年来，聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料在关节骨折中得到应用，效果理想。目的：分析聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料在关节骨折内固定中的生物相容性。方法：①体内实验：取22只新西兰大兔，制备踝关节骨折模型，随机分2组，复合材料组采用聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料固定，金属材料组采用金属支架固定。术后7d，观察两组治疗效果及并发症情况；②体外实验：将聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料与MG-63细胞共培养，观察细胞增殖、黏附。结果与结论：①体内实验结果：金属材料组术后9只兔骨折部位愈合良好，2只出现并发症；复合材料组骨折愈合良好，未出现并发症；②体外实验结果：接种于复合支架1d后，细胞全部贴壁生长，多为梭形；培养3d后细胞数量开始增加，排列紧密且相对规则，显示出旺盛的生长能力，培养1-7d的细胞毒性为0或1级。共培养3d时，复合材料表面细胞为梭形或多边形，细胞伸展良好，细胞之间存在明显的连接，并且细胞表面的毛躁部分深入材料表面进行生长，表现出良好的黏附性；③结果表明：聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料具有良好的生物相容性。关键词：生物材料；材料相容性；复合生物可吸收材料；关节骨折；内固定；生物相容性；生物可吸收性；替代材料主题词：骨折固定术；羟基磷灰石类；组织工程聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料的生物相容性兔体内实验体外实验金属材料组采用金属支架内固定踝关节骨折复合材料组采用聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料固定踝关节骨折术后7d治疗效果及并发症情况将聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料与MG-63细胞共培养生物可吸收材料在关节骨折内固定中的生物相容性结果表明：聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料具有良好的生物相容性谢阳江，等.生物可吸收材料在关节骨折内固定中的生物相容性ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH5077(1FirstDepartmentofOrthopedics,GeneralHospitalofLiupanshuiMunicipalWasterMiningHoldingGroupofGuizhou,Liupanshui553000,GuizhouProvince,China;2DepartmentofOrthopedics,AffiliatedHospitalofZunyiMedicalUniversity,Zunyi563100,GuizhouProvince,China)AbstractBACKGROUND:Inrecentyears,poly-L-lacticacid(PLLA)/polylacticacidcopolymer(PLGA)/hydroxyapatite(HAP)compositebioabsorbablematerialhasachiveddesiredeffectinarticularfractures.OBJECTIVE:ToinvestigatethebiocompatibilityofPLLA/PLGA/HAbioabsorbablematerialintheinternalfixationofarticularfractures.METHODS:Invivoexperiment:22NewZealandrabbitswereenrolledtoprepareanklefracturemodels,andwerethenrandomlydividedintotwogroups,includingcompositematerialgroupfixedwithPLLA/PLGA/HAbioabsorbablematerial,andmetalmaterialgroupfixedwithmetalstent.Therapeuticeffectsandcomplicationswereobservedat7daysaftersurgery.Invitroexperiment:PLLA/PLGA/HAbioabsorbablematerialwasco-culturedwithMG-63cellstoobservethecellproliferationandadhesion.RESULTSANDCONCLUSION:Intheinvitroexperiment,ninerabbitshealedwell,andtworabbitsappearedtohavecomplicationsinthementalmaterialgroup;rabbitsinthecompositematerialgrouphealedwellwithoutanycomplications.Intheinvitroexperiment:fusiform-shapedcellsalladheredtothecompositestentafter1dayofincubation;thenumberofcellsbegantoincreaseshowingthestronggrowthability,andinatightandregulararrangementat3daysafterincubation;thecytotoxicitywasgrade0or1within1-7daysofincubation.At3daysofco-culture,fusiformorpolygonalcellsappearedonthecompositematerial,andtheseinterconnectdecellsextendedwell,andmoreover,thefrizzpartsonthecellsurfacegrewintothecompositematerial,displayingagoodadherence.Toconclude,asanewbioabsorbablematerial,PLLA/PLGA/HAexhibitsagoodbiocompatibility.Subjectheadings:FractureFixation;Hydroxyapatites;TissueEngineeringCitethisarticle:XieYJ,ChenET,WuB,AoJ.Biocompatibilityofabioabsorbablematerialintheinternalfixationofarticularfractures.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(34):5076-5081.0引言Introduction目前，对于骨折的治疗主要以复位、固定、早期功能锻炼为主，这些方法的联合使用能促进骨折部位功能的恢复。对于需要内固定治疗的患者，选择合适的固定物，提高治疗效果具有重要的意义[1]。传统的内固定材料主要以金属材料为主，该材料虽能促进关节骨折早期恢复，但该材料内固定给患者带来的创伤较大，并且金属材料容易产生应力遮挡、腐蚀，存在二次手术取出物固定等问题，增加了患者痛苦，不利于患者术后恢复[4-5]。近年来在关节骨折内固定中，采用生物可吸收材料代替传统金属材料成为骨科研究的重点。聚乳酸和聚乙醇酸及其共聚物是临床上使用较多的生物可吸收材料，虽然聚乳酸和聚乙醇酸具备良好的生物相容性及吸收性，但不具有生物活性，并且降解速度较快，力学强度及弹性模量等均不符合人体解剖学特点，限制了其临床应用[6-7]。聚乳酸和聚乙醇酸的共聚物虽然具有较高的力学强度，但该材料并不具备生物活性[8-9]。羟基磷灰石是一种特殊的材料，具有良好的生物相容性和骨传导性，能与骨组织形成直接骨性结合，但单一使用羟基磷灰石缺乏足够的强度及疲劳强度，难以满足关节骨折内固定需要[10-11]。因此，临床上以聚乳酸乙醇酸和聚L-乳酸为基质，以羟基磷灰石作为生物加强剂制作聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸/羟基磷灰石复合材料，并将其运用于关节骨折中研究其生物相容性，为关节骨折治疗选择合适的内固定材料提供依据[12-13]。实验分析聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料的制备方法，探讨聚L-乳酸/聚乳酸乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合生物可吸收材料在关节骨折内固定中的生物相容性。1材料和方法Materialsandmethods1.1设计对比观察动物实验。1.2时间及地点实验于2013年10月至2015年12月在遵义市遵义医学院附属医院完成。1.3材料实验动物：新西兰大白兔22只，体质量1.54-谢阳江，等.生物可吸收材料在关节骨折内固定中的生物相容性P.O.Box10002,Shenyang110180，平均(1.69±0.31)kg，雌雄随机，由中南大学附属医院动物实验中心提供，严格遵守相关标准进行饲养，合格证号为：豫饲审(2008)01095。对新西兰大白兔进行等条件喂养，对动物的处理符合《关于善待实验动物的指导性意见》中相关规则[14-15]。将22只新西兰大白兔随机分为金