基本信息
- 项目名称：
- 新型可注射可塑形纳米羟基磷灰石/壳聚糖骨修复材料修复兔股骨骨缺损：X线评估
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 背景: 骨折、骨肿瘤等多种原因导致的骨缺损，一直是骨科临床上普遍存在并亟待解决的问题，自体骨移植修复是目前缺损修复的“金标准”，虽然目前国内外已有许多关于可注射可塑形骨修复材料的研究，但还没有对于其与金标准成骨效果比较的具体研究。 目的:将纳米羟基磷灰石/壳聚糖人工骨与自体骨移植用于修复兔股骨缺损,通过动物实验观察二者对骨缺损修复作用的差异。
- 详细介绍：
- 方法:设计:随机对照实验。 24只成年新西兰大白兔双侧股骨外侧髁均建立骨缺损模型,随机分为3组 (A)实验组：24只兔右侧股骨缺损植入nHA/CS材料；(B)对照组：其中20只兔左侧股骨髁缺损植入自体髂骨；(C)空白组：4只兔左侧骨缺损旷置，不植入任何材料。术后第8、12周末取材,对实验组及对照组进行X线机组织学观察。并在12周末对缺损修复区组织行X线评分，实验组和对照组之间进行比较，评估该复合材料对骨缺损的修复效果。 结果 24只兔均进入结果分析，X线检查实验组修复疗效较满意，组织学检查12周末实验组有明显新骨形成。X线评分分析显示实验组与对照组比较，差异无统计学意义(p＞0.05)。 结论 在促进骨缺损的修复中，新型可注射可塑形nHA/CS骨修复材料能明显促进兔股骨骨缺损的修复，与自体骨移植比较无显著性差异。新型可注射可塑形nHA/CS骨修复材料具有确切的骨缺损修复能力,有良好的应用前景。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：通过与“金标准”自体骨修复的比较，探究可注射可塑形纳米羟基磷灰石/壳聚糖（nHA/CS）骨修复材料的成骨特性。 基本思路：通过随机对照实验将nHA/CS复合材料植入兔股骨外髁骨缺损模型，并与自体骨移植结果对比，对该复合材料在骨缺损修复中的作用进行评估，探讨其可行性及临床应用价值。
科学性、先进性及独特之处
- 新型可注射可塑形纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料作为骨组织工程材料，与传统材料相比，具有可注射性、可塑形性、更佳的孔隙率、成骨活性，还可避免在患者自身取材，为骨缺损，尤其是不规则骨缺损的微创治疗提供了极具前景的方向，还有望应用于骨科疾病的各个领域，具有良好的应用前景。本次试验填补了以往其成骨效果与自体骨移植成骨效果比较的研究空白，为以后进一步的临床应用奠定基础。
应用价值和现实意义
- 纳米可注射性可塑形骨替代修复材料，较普通磷酸钙材料有更佳的孔隙率及成骨活性。能满足不规则骨缺损修复的需求，还有望应用于骨科疾病的各个领域，新型材料可以避免在患者自身取材，具有微创性，可以减轻病患痛苦，同时安全性较高，价格较低廉，较少出现免疫排斥反应，具有良好的应用前景。我们制作骨缺损模型，可以弥补其成骨效果与自体骨移植成骨效果比较的研究空白，并为未来其在临床中的应用奠定前期实验基础。
学术论文摘要
- 背景: 不规则骨缺损的治疗是临床的一大治疗难题，自体骨移植修复是目前缺损修复的“金标准”，虽然目前国内外已有许多关于可注射可塑形骨修复材料的研究，但还没有对于其与金标准成骨效果比较的具体研究。 目的:将纳米羟基磷灰石/壳聚糖人工骨与自体骨移植用于修复兔股骨缺损,通过动物实验观察二者对骨缺损修复作用的差异 设计:随机对照实验。 24只成年新西兰大白兔双侧股骨外侧髁均建立骨缺损模型,随机分为3组 (A)实验组：24只兔右侧股骨缺损植入nHA/CS材料；(B)对照组：其中20只兔左侧股骨髁缺损植入自体髂骨；(C)空白组：4只兔左侧骨缺损旷置，不植入任何材料。术后第8、12周末取材,对实验组及对照组进行X线机组织学观察。并在12周末对缺损修复区组织行X线评分，实验组和对照组之间进行比较，评估该复合材料对骨缺损的修复效果。 结果 24只兔均进入结果分析，X线检查实验组修复疗效较满意，组织学检查12周末实验组有明显新骨形成。X线评分分析显示实验组与对照组比较，差异无统计学意义(p＞0.05)。 结论 新型可注射可塑形nHA/CS骨修复材料具有确切的骨缺损修复能力,有良好的应用前景。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 新型可注射可塑形nHA/CS骨修复材料能明显促进兔股骨骨缺损的修复，与自体骨移植比较无显著性差异。新型可注射可塑形nHA/CS骨修复材料具有确切的骨缺损修复能力,有良好的应用前景。
参考文献
- [1]Nandi SK, Kundu B, Ghosh SK,et al.Efficacy of nano -hydroxyapatite prepared by an aqueous solution combustion technique in healing bone defects of goat[J].J Vet Sci,2007,9(2):183-191. [2]Jie Yuana, Lei Cuia, Wen Jie Zhanga,et al.Repair of canine mandibular bone defects with bone marrow stromal cells and porous tricalciumphosphate[J]. Biomaterial,2007,28(6):1005-1013. [3]Nishida J,Shimamura T.Methods of reconstruction for bone defects after tumor excision:a review of alternatives[J].Med Sci Monit,2008,14:RA107- RA113. [4]Gauthier O,Biox D,Grimandi G,et al.A new injectable calcium phosphate biomaterial for immediate bone filling of extaction sockets[J],Periodontol,1999;70(4):375-383. [5]The Ministry of Science and Technology of the People’s Republic of China. Guidance Suggestions for the Care and Use of Laboratory Animals. 2006-09-30. [6]徐青镭，吴海山等. 兔骨髓间充质干细胞的提取与体外培养[J].第二军医大学学报,2000,21(3):242-245.
同类课题研究水平概述
- 目前的可注射可塑形骨修复材料由液相和固相混合后固化形成，固化时间固定，固化过程中可用于注射和塑形。近年来，开展研究的可注射骨修复材料主要有陶瓷类、聚合物类及二者的复合物。根据仿生学原理，陶瓷类骨修复材料主要有羟基磷灰石（hydroxyapatite，HA）、磷酸钙（calcium phosphate，CaP）、双相磷酸钙（biphasic calcium phosphate，BCP）、CPC、硫酸钙等磷酸钙盐类。Liu 等以壳聚糖、柠檬酸、葡萄糖溶液为液相，TCP 粉末为固相，构建新型可注射骨替代材料。结果显示注射性能优良，无细胞毒性；但固化后材料较致密，孔径太小。 Bonzani 等合成了两种季戊四醇基预聚物，构建可注射聚氨酯，并与β-TCP 复合，探讨了其机械性能、表面性能和细胞毒性。结果显示，其机械强度和弹性模量优于大多骨水泥和移植物，无细胞毒性，在整形外科具有潜在应用价值。Xu 等用磷酸四钙和磷酸二钙制作自固化骨水泥CPC，并用可吸收壳聚糖、甘露醇纤维对其进行增强，结果表明材料强度显著增强，且具有较好的注射性能，并能用作细胞和生长因子的载体材料。 纳米技术是指在纳米尺度范围内对原子、分子等进行操作和加工的技术。当材料达到纳米尺度后,出现量子效应、表面效应等不同于常规材料的性能。天然骨的无机矿物质主要为羟基磷灰石(HA)和胶原。骨中的HA晶体处于纳米级。纳米级的HA与胶原重叠构成骨的框架。从仿生学的角度考虑,很多学者将纳米级HA与胶原复合制备支架材料。国内学者制备的纳米HA /壳聚糖支架材料的成骨细胞黏附率高于纯壳聚糖支架。纳米HA /聚酰胺支架材料,接种骨髓间充质细胞(MSCs)植入体内,在植入初期新骨的生成明显加快,但在植入12w后,未接种MSCs的纳米HA /聚酰胺组和接种MSCs的纳米HA /聚酰胺组,在生物相容性和骨生成方面无明显差异。 本材料由可塑形纳米羟基磷灰石/壳聚糖构成，可以保持仿天然骨结构的特征，又赋予了材料新的可塑形性能，使材料的生物相容性、临床操作性能、硬化时间、固化强度、降解性能、成骨性能和生物力学性能满足临床应用要求。
