骨水泥填充材料對新骨形成的微觀生物力學調控

《骨水泥填充材料對新骨形成的微觀生物力學調控》是依託蘇州大學，由羅宗平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：骨水泥填充材料對新骨形成的微觀生物力學調控
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：羅宗平
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

老年性骨質疏鬆和相應的骨折是骨科的高發病。人們長期以來一直在探索著能直接灌進創傷處，快速固化，降解吸收最終被新骨替代的生物骨水泥填充材料。尋求骨材料的一個關鍵指標是機械強度。作為生物活體，新骨的形成與周圍環境和填充材料降解密切相關。最近的研究表明成骨細胞直接受其依託的結構變形調控。因此，新材料的研發不僅需要巨觀力學的強度檢測，更重要的是了解骨水泥材料作為其調控參數如何參與細胞對骨的修復再生。本項目擬採用納米生物力學技術對這一調控機理直接在細胞和分子水平上進行研究。通過論證材料降解不同時期力學性質的變化和其對骨細胞的調控，分析骨細胞的修復功能，建立骨水泥材料的微觀力學環境調控參數。此項目如能成功，極有可能解決骨水泥材料降解過程中機械強度無法保證這一關鍵問題。並以此為突破口，開發出國際領先水平的骨水泥填充材料。以滿足臨床上大量植骨材料需求的問題，解除患者病痛，產生直接的經濟效益和社會效益。

結題摘要

新骨的形成與周圍環境和填充材料降解密切相關，微觀力學研究表明力學在骨重建中起到了重要作用，力學刺激作為其調控參數如何參與骨的修復再生有重要研究價值。 首先，我們建立了生物力學檢測骨填充修復材料的方法，包括骨水泥複合材料的製備、生物相容性的檢測以及其強化綿羊骨缺損椎體的力學試驗與組織形態學檢測。其次，採用蠶絲自製三維絲素蛋白支架，並檢測了機械壓應力刺激對三維絲素蛋白支架內成骨細胞的生物學效應，發現力學刺激可使成骨基因的表達上調。再次，我們構建了micro-CT結構模型，驗證了micro-CT可用於骨材料結構的檢測。最後，通過構建動物模型，檢測了力學刺激對體內骨支架材料降解與骨質內生長同步化的影響，發現力學刺激能夠促使材料降解與骨質內生長同步，並且強度漸增的力學刺激效果更佳。這提示我們可以通過力學刺激來最佳化骨質內生長過程。 目前，研究實驗部分已基本完成。由於項目負責人為蘇州大學2010年新引進人才，早期新籌建實驗室，人員及設備不到位，導致項目進展時間比預期稍有滯後，相關數據匯總、論文撰寫將比預期滯後半年左右。另外，本研究中動物實驗所發現的漸增的力學刺激更能促使材料降解與骨質內生長的同步，該結果比預期的更有科學意義，因此我們花費較多的時間與精力在該部分研究，體外細胞實驗及調控機理部分的研究則相對較薄弱。我們將在整理、分析目前已有的數據結果後，近一、兩年內申請新的課題，進行更加系統的研究。 至今，已接受發表標註本項目批准號的文章SCI5篇、中文核心期刊3篇，申請國內發明專利7項、新型實用專利6項。