摘要
目的:制备α-半水硫酸钙(α-CSH)/β-磷酸三钙(β-TCP)及壳聚糖季铵盐(HACC)/α-半水硫酸钙(α-CSH)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合材料，本研究旨在探讨这些材料的理化性能以及其在体内的成骨效果，以便开发新型的骨替代物材料，从而减少手术次数、缩短患者住院时间，降低医疗费用。 方法:1.采用水热法合成α-CSH,可溶性钙盐和磷酸盐化学反应法合成β-TCP,将HACC溶解于去离子水中，制备1％至4％不同浓度梯度的溶液。然后，按照质量分数比为7∶3将α-CSH和β-TCP粉体球磨共混，将浓度为1％、2％、3％、4％的HACC溶液作为固化液，按固液比1g∶0.3mL的比例均匀混合制备不同浓度HACC/α-CSH/β-TCP复合骨水泥，并通过扫描电子显微镜(Scanningelectronmicroscope，SEM)、X线衍射分析(X-raydiffraction,XRD)、凝固时间测定、可注射性、抗压缩性能、抗溃散性和降解性能等方法对复合骨水泥进行表征，探讨HACC/α-CSH/β-TCP复合骨水泥的理化性能。 2.制备不同组别的复合骨水泥材料，并使用它们的浸提液干预大鼠BMSCs的生长，对复合骨水泥材料的生物相容性，成骨及抑菌性能等方面进行了解。通过CCK-8检测、细胞活死染色、细胞骨架鬼笔环肽染色(Phalloidin)了解不同复合骨水泥材料干预后大鼠BMSCs的增殖能力、细胞存活情况。荧光定量PCR检测细胞碱性磷酸酶(ALP)、Runx2、OSX、VEGF、TGF-β1、BMP-2、COLLA-1等相关成骨基因的相对表达水平了解成骨性能。将不同复合骨水泥与金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus,S.aureus)和大肠埃希菌(Escherichiacoli,E.coli)共培养，使用抑菌圈法和细菌涂板法检测不同复合骨水泥材料的抑菌性能。 3.采用雄性SD大鼠股骨髁临界骨缺损模型来验证加入HACC的复合骨水泥材料在体内的成骨修复性能。 结果:1.通过将不同浓度的HACC固化液与α-CSH/β-TCP粉末混合得到新型复合骨水泥材料。相较于单纯的α-CSH/β-TCP骨水泥，新型骨水泥材料的自固化凝固时间缩短，抗压缩强度与人体正常松质骨接近，可注射性能得到提升。通过表征分析可知，HACC/α-CSH/β-TCP新型复合骨水泥仅为物理混合，没有形成新的物相结构。电镜扫描显示HACC/α-CSH/β-TCP骨水泥在降解过程中孔隙逐渐增大、增加，这个过程可以促进周围血管的长入和成骨细胞以及相关蛋白质的附着、迁移和增殖，从而有助于骨骼的修复。HACC/α-CSH/β-TCP骨水泥的体外降解速度与新骨形成的速度相一致，便于临床使用。HACC/α-CSH/β-TCP新型复合骨水泥材料的抗溃散性能力增加，能够减少使用过程中因骨水泥溃散后形成局部渗出和降低血栓形成的风险。 2.α-CSH/β-TCP复合骨水泥材料以及HACC/α-CSH/β-TCP复合骨水泥材料对细胞的正常增殖并无明显影响，生物相容性好。相比于α-CSH/β-TCP复合骨水泥材料，含HACC的复合材料能上调部分细胞相关成骨基因的表达。HACC/α-CSH/β-TCP复合骨水泥材料对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌具有明显的抑制效果。 3.大体标本结果显示，Control组骨修复情况最差，不同组的复合骨水泥材料均有骨缺损修复能力，HACC/α-CSH/β-TCP组的复合骨水泥材料的骨修复能力优于单纯的α-CSH/β-TCP复合骨水泥材料。Micro-CT及组织切片结果进一步证实了不同复合骨水泥材料具有生物相容性和成骨性。HACC的加入，可以协同α-CSH/β-TCP促进成骨。 结论:HACC/α-CSH/β-TCP复合骨水泥材料凝固时间、力学性能、可注射性满足临床需求，细胞相容性良好，具备抗菌性能，体内实验显示HACC/α-CSH/β-TCP复合材料可以促进新生成骨。其中，3％HACC/α-CSH/β-TCP复合材料整体性能最优，该材料为骨缺损感染模型实验提供理论基础，有望为感染性骨缺损治疗提供新思路。
NETL