《高成骨活性磷酸鈣骨水泥的構建與性能研究》是依託華南理工大學，由葉建東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高成骨活性磷酸鈣骨水泥的構建與性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：葉建東
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對目前磷酸鈣骨水泥成功活性不足、降解時間較長影響骨重建的問題，本項目擬在磷酸鈣骨水泥中引入植物源性天然活性物質、二膦酸鹽和進行離子摻雜，提高磷酸鈣骨水泥的成骨活性。研究天然活性分子、二膦酸鹽和摻雜離子的包覆載入方式和釋放規律以及促進成骨的效果和機理，研究它們對材料結構與性能的影響，探討多活性成分複合對成骨的協同增強作用。通過包覆有活性成份的具有較高降解速度的第二相顆粒的降解提高磷酸鈣骨水泥的可降解性，給新骨的長入提供空間，同時實現活性成分的緩釋，使成骨活性與可降解性匹配。結合材料性能、細胞實驗和動物實驗研究結果，確定高成骨活性磷酸鈣骨水泥的構建方案。本項目研究成果將為製備高成骨活性磷酸鈣骨水泥提供理論與實驗依據，促進磷酸鈣骨水泥的臨床套用，具有廣闊的套用前景及重要的社會經濟價值，對促進醫療器械與生物醫用材料產業的發展、培育戰略性新興產業也有重要的意義。
結題摘要
本項目以提高磷酸鈣骨水泥（CPC）的成骨活性為目標，研究了通過在CPC中複合可降解高分子微球促進骨水泥的降解，通過添加天然活性物質、負載阿倫膦酸鈉、摻雜活性無機離子、引入多活性組分協同作用等不同方法提高磷酸鈣骨水泥的成骨活性，表征了材料的物相組成和結構，測定了材料的理化性能，通過細胞生物學實驗和動物實驗評價了材料的生物學性能。結果表明：（1）複合PLGA微球明顯提高CPC的可降解性。由於PLGA的降解速度比骨水泥基體要快得多，微球的降解在骨水泥基體中原位形成大孔隙，既能促進骨水泥基體降解，又利於新骨的長入。通過在PLGA微球中負載卵磷脂，一方面降低了PLGA的疏水性，改善了PLGA微球與骨水泥基體的結合和分散性，另一方面也改善PLGA微球的生物相容性。（2）添加天然活性物質賴氨酸和硫酸軟骨素能夠顯著促進mBMSCs在CPC上的黏附、增殖和成骨分化，改善磷酸鈣骨水泥的成骨活性。賴氨酸和硫酸軟骨素對CPC的水化產物和力學性能沒有明顯的影響，但凝結時間有所延長。（3）通過負載低載藥量（1%以下）阿倫膦酸鈉（ALN）能夠明顯提高ALP活性，改善CPC的成骨活性。ALN的加入促進了CPC的物相轉化，提高CPC的可注射性，但凝結時間有所延長。（4）通過摻雜Si、Fe、Cu、Mn等活性無機離子均能明顯提高mBMSCs在CPC表面的黏附、增殖和成骨相關基因的表達，顯著改善CPC的成骨活性。其中，摻Cu還能夠上調成血管相關基因的表達水平，促進血管生成。離子摻雜往往能夠提高CPC的抗壓強度，但凝結時間可能會有不同程度的延長。（5）通過在CPC中複合矽酸鋅同時引入兩種活性元素Si和Zn以及在摻雜Fe的同時添加乳鐵蛋白，兩種活性成分同時加入顯著促進了mBMSCs的增殖和成骨相關基因的表達，能更有效地提高磷酸鈣骨水泥的成骨活性。前者力學性能有所提高，而後者有所下降。動物實驗表明，添加矽酸鋅的CPC比不含矽酸鋅的CPC具有更好的骨修復效果。這些研究結果對製備高成骨活性的CPC材料，推動CPC更廣泛的臨床套用有重要的參考價值。本項目還拓展研究了高成骨活性磷酸鈣骨水泥微球，微球的成骨活性和骨修復效果也十分良好。
