硫酸钙的生物相容性研究.pdf

赵增辉等:复合骨修复材料一聚氨基酸/碗酸钙的生物相容性硏究
复合骨修复材料一聚氨基酸/硫酸钙的生物相容性研究
赵增辉,蒋电明,苏保1,代震宇,权正学,严永刚,李鸿
(1.重庆医科大学附属第一医院骨科,重庆400016;2.四川大学物理科学与技术学院,四川成都610064)
摘要:采用原位嫆融縮聚法合成聚氩基酸/硫酸钙高分子聚合物PAA和无机钙盐CS复合而成的复合
(poly( amino acids)/ calcium sulfate,PAA/CS)复合材材料,能模拟正常骨组织的有机和无机成分构造。
料。分别将PAA/CS圆片和其漫提液与L929细胞共PAA由6-氨基已酸、甘氨酸、脯氨酸、赖氨酸、丙氨酸
培养后观察细胞形态变化,采用CCK-8试剂盒检测细及苯丙氨酸等构成,其中6-氨基己酸分子具有较强的
胞增殖活性,流式细胞仪测定细胞周期。将致密圆柱刚性和极性,构成高分子骨架,可赋予氨基酸聚合物良
状PAA/CS材料植入兔胫骨近端干骺端,进行大体和好的力学性能,而其它天然氨基酸则可调节聚合物的
组织切片观察。结果表明材料对L929细胞生长活性降解性能以及生物活性31。PAA与CS复合后,能
无明显影响,细胞毒性(~1级,符合国家医用生物材克服CS的诸多缺点。初步研究表明,PAA/CS复合
料的细胞毒性要求。材料在动物体内不引起明显排异材料具有良好的体外降解性能,其降解速度可在一定
反应,并有新生骨长入材料内部,与宿主骨形成牢固的范围内调节,降解产物对环境pH无明显影响,是一类
骨性愈合,具有良好的组织相容性和生物活性。
貝有良好应用前景的复合生物骨材料「13,1
关键词:骨修复;聚氬基酸/硫酸钙复合材料;细胞毒
本研究按照“国家标准2003-医疗器械生物学评
性;组织相容性
价”的要求对该复合材料的体外细胞毒性和体内组织
中图分类号:R318.08
文献标识码:A相容性进行评价,为该材料的临床应用提供实验依据
文章编号:1001-9731(2011)105-0807-05
材料和实验
引言
2.1原料与试剂
骨缺损、骨折不愈合及骨科重建手术都需要植骨
6-氨基己酸、甘氨酸、L-丙氨酸(石家庄凯瑞杰氨
以促进骨修复或骨愈合,临床对骨移植材料的需求巨基酸公司);L-脯氨酸,I苯丙氨酸、L赖氨酸(上海试
大。自体骨及异体骨在临床已有广泛应用,但都有各验试剂有限公司);硫酸钙( Sigma公司,美国);F-1640
自无法克服的缺点1。人工骨材料及骨组织工程支培养基( Hyclone,美国);FBS(四季青,中国);0.25%
槊材料依然是目前生物骨材料研究的重点。经过多年胰酶EDTA( Hyclone,美国);CCK8试剂盒(碧云天,
发展,人工骨材料有单纯的生物活性陶瓷、高分子材料中国)。5%CO2细胞培养箱( Thermo Forma,美国);
以及复合材料]。由有机高分子聚合物与生物活性无倒置相差显微镜( Olympus,日本);Z52型低速离心机
机钙盐复合而成的双相复合材料,具有与正常骨组织(白洋,中国); Bio-rad酶标仪(MD,美国); FACSVAN
相仿的有机/无机双相复合结构。因具有仿生性能, tage SE型流式细胞仪(BD,美国); Leica超薄切片机
材料具有良好的生物相容性及生物活性。目前,有大(德国);医用电钻(日立,日本)。
量关于复合骨修复材料的研究报道5,是当前生物骨
成年新西南大白兔12只,体重2.5~3.0kg,雌雄
材料研究的一大发展方向。
不限,普通级,由重庆医科大学动物实验中心提供。
硫酸钙( calcium sulfate,CS)作为骨缺损填充修2.2PAA/CS复合材料制备
复材料已经达自年之久,具有良好的骨传导性和生物
PAA/CS按照文献[15,16]描述的原位熔融缩聚
相容性。但CS具有诸多缺点,如降解速率过快、降解法进行合成,首先将6种原料氨基酸按一定比例加入
产物呈酸性而引发局部炎性反应等8。聚氨基酸三颈瓶中,加入50mL水,搅拌,200C脱水,之后升温
(poly( amino acids),PAA)是由简单氨基酸合成的
至210℃。待单体熔融后升温至220℃开始聚合反应,
类具有较强牛物活性的高分子聚合物,具有良好的生此时加入无机相硫酸钙(占复合物质量的30%),保持
物相容性和降解性能,降解产物无毒?,在人工皮肤、220℃反应2h。然后升温至230~240℃,继续反应
手术缝线及药物缓释系统等方面得到了广泛应用
h。全程氮气保抑,冷却至室温后即得到复合材料
但是,当前研究较多的一元氨基酸共聚物降解周期及将材料分别制成多孔颗粒状(5~10目)、致密圆棒状
速度难以控制,使其应用受到了一定限制。由有机(の2mmX6mm)和圆片状(の10mm×1m),环氧乙烷
基金项目:国家科技支撑计划资助项目(2007BAE13B00)
收到初稿日期:2010-08-
收到修改稿日期;2011-02-25
通讯作者:蒋电明
作者简介:赵增辉(1983-)男,湖北荆门人,在读博土,师承蒋电明教授,从事创伤骨科及生物骨材料研究。