新型生物玻璃基椎體成型材料的研發

《新型生物玻璃基椎體成型材料的研發》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由雷偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型生物玻璃基椎體成型材料的研發
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：雷偉
• 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學

中文摘要

我國每年新發骨質疏鬆性脊柱骨折約181萬例。臨床治療最常用的方法是椎體成型術，即將聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）填充椎體，強化椎體力學性能。但該材料存在明顯缺陷：異常產熱，不可吸收，無成骨活性，分布不均勻。尋找一種均勻分布、較強支撐強度、具有成骨活性、注射成型方便的椎體成型材料非常重要。本課題組前期研究發現，生物玻璃與PMMA和殼聚糖複合後，能夠形成一種符合以上要求的新型椎體成型材料，該材料具有良好的體外生物活性和細胞貼附性能。因此，本研究擬通過體外材料學、細胞學、動物在體實驗等手段對該材料做進一步的基礎研究，篩選最佳的材料成份配比及製備工藝；分析其離體理化特性，評價其細胞毒性和在體成骨活性；研究其在骨質疏鬆椎體中的成骨機理。進而研發出一種既能對骨質疏鬆椎體骨折進行有效力學支撐，又能發揮成骨活性的新型可注射型椎體成型材料。

結題摘要

在我國骨質疏鬆症患者有8000萬，每年新發的椎體壓縮骨折患者有181萬。對椎體壓縮骨折的臨床治療最常用的方法是椎體成型術，目前臨床廣泛套用的椎體成形材料是聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥。該材料有固化速度快，力學強度高等優點，但也存在著明顯的不足：無成骨活性，不可吸收，彈性模量高。研發出一種具有成骨活性，部分可吸收，合適彈性模量的椎體成型材料是骨科及材料學研究中熱點之一。 本課題組在國家自然基金的資助下，主要在PMMA改性方面獲得以下研究進展： 一、 將45S5生物玻璃採用球磨裝置研磨成粒徑約為10μm的顆粒，選用平均分子量為300KD、乙醯化度大於90%的低分子量的殼聚糖，聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥選用美國史賽克公司的Simplex P骨水泥。通過將生物玻璃顆粒、殼聚糖顆粒和聚甲基丙烯酸甲酯物理共混，獲得新型多孔生物活性椎體成型材料BC40。該材料在體內部分吸收，具有良好的成骨活性、足夠的力學強度和較低的彈性模量。 二、 通過將磷酸鈣骨水泥與生物玻璃共混，研發出CPC-BG複合生物材料。該材料的固化時間及可注射性符合外科手術要求，隨著BG的增加，複合生物材料的成分、微觀結構發生了改變，可注射性，力學性能進一步提高，同時，體外生物活性及降解率也有了明顯的改善；有利於成骨細胞的粘附、增殖和分化；具有優秀的生物相容性，更高的生物活性、體內降解率和骨生成率，更有利於骨缺損的修復。 三、 以PAA改性PMMA，進而研發一種具有膨脹特性的骨水泥材料（expandable bone cement, EBC）。研究結果顯示：新型EBC具有良好的遇水膨脹性能，能夠有效克服PBC凝固收縮的缺陷。該材料具有較低的聚合溫度及較長的麵團時間及較好的可注射性，同時EBC的彈性模量更加接近人體松質骨，可降低臨近節段再次骨折的風險，且與PBC相似，EBC具有較好的生物相容性。 上述材料均能夠對骨質疏鬆椎體骨折進行有效力學支撐，同時能發揮一定的成骨活性，有希望成為新的椎體成型強化材料。