3D打印镁复合骨修复材料的研发及转化
文献类型：会议论文
| 作者 | 赖毓霄; 曹会娟; 李彩荣; 李玲; 袁暾; 王新峦; 秦岭; 龙晶; 李龙 |
| 出版日期 | 2018 |
| 会议日期 | 2018 |
| 会议地点 | 杭州 |
| 英文摘要 | 目的 本研究旨在研发一种可降解、力学强度与骨生长相匹配、适用于长段骨修复再生及功能重建的新型材料，以期为国内骨科高分子生物材料的转化和将来构建面向临床的新型骨修复材料奠定基础，提供研究依据。方法 采用新型低温3D打印技术（Low-temperature deposition manufacturing，LDM）将生物可降解金属材料（镁粉Mg）有机复合于聚乙交酯-丙交酯共聚物（PLGA）和β-磷酸三钙（TCP）多孔支架中（见图1），设计制造出一种具有规律多孔结构的复合骨修复支架材料[1]。参考国标GB/T 16886和GB/T 14233的方法对此材料的结构、力学性能及体内外安全性和有效性进行研究，将PLGA/TCP/Mg复合多孔支架用于修复髓芯减压后造成的骨缺损的动物实验[2, 3]，通过影像学检查（Micro-CT）、组织学等方法观察新骨生成效果及周围组织变化，以评估支架体内生物安全性及促成骨修复有效性。结果 通过电镜（SEM）、力学性能（INSTRON万能试验机）等材料学的检测，镁复合骨修复材料的宏观孔隙率为80.76 ±1.99%，宏观孔径为490.645±50.3um，压缩强度为3.2 ±0.8Mpa，实验结果证明利用新型低温 3D 打印技术制备的PLGA/TCP/Mg复合多孔支架具有良好联通性的多孔结构，适宜骨重建的机械强度，与天然松质骨接近的力学性能（弹性模量20-500 MPa，压缩强度4-12MPa）[4]，以及预先设计仿人体松质骨的大孔和微孔赋予支架独特的高传导特性的结构，促进了细胞的粘附和增殖。支架成功构建后，根据国标要求，需从体外的细胞毒性，内毒素含量以及体内毒性来衡量其是否能成为一种安全可靠的骨修复材料。首先用镁复合骨修复材料浸提的原液直接接触L929细胞培养24小时，细胞形态呈梭形，与正常细胞形态相似（见图2），试验样品浸提液原液100%浓度组的细胞相对存活率为81.7%，判断为1级细胞毒性[5]，结合细胞相对存活率和镜下观察判断该材料可满足国标要求。镁复合骨修复材料采用鲎试剂凝胶法检测材料所含的细菌内毒素含量，每件材料中所含的细菌内毒素含量远低于2.15EU，符合要求，并且急性全身毒性试验结果也证明镁含量为10%的PLGA/TCP/Mg复合多孔支架对动物无毒性，动物存活率为100%，无痉挛 、无流涎、无立毛、皮肤无水肿和无红斑等临床症状，各项指标观察正常。基于以上结果，将支架植入兔股骨内，以体内动物实验研究其成骨功能，Micro-CT结果显示在支架植入兔股骨远端12周后含镁支架组（PTM）骨缺损部位与新生骨量正相关的骨组织参数（BV/TV, Tb.N, Conn.Dn）显著大于对照组 （p<0.05， n=8，见图2），与新生骨量负相关的骨组织参数（Tb.Sp）显著低于对照组（P<0.001，n=8，见图2）。MRI数据显示，植入支架4周后，在骨缺损部位含镁支架组血液灌流量显著大于不含镁支架组（PT）及对照组（p<0.05， n=3），新生血管数量及体积高于对照组。此外，含镁支架植入兔体内后未引起体内镁离子的上升，肝肾功能等一系列生化指标正常，该结果表明含镁支架植入体内安全无毒害。组织学观察表明，在植入期各时间点均未观察到试验动物有任何异常征象，植入镁复合骨修复材料组的新骨量显著高于对照组（p<0.001，n=6，见图2）。结论 综上所述，本研究利用低温3D打印技术制备出的PLGA/TCP/Mg复合多孔支架材料的理化性能满足骨组织工程材料的结构需求，是一种安全可靠和有效的骨修复支架。PLGA/TCP/ Mg复合多孔支架的体内和体外结果也表现出良好的生物相容性和生物活性，并且体内实验表明其促进骨缺损的修复效果明显[6]，促血管生成的作用显著，在植入后，可被完全降解吸收，不需要第二次手术去除植入硬物，可以避免骨缺损愈合后的潜在不良影响，揭示了该材料的临床应用前景[7]，为该材料的临床转化提供了重要的参考依据。 |
| 源URL | [http://ir.siat.ac.cn:8080/handle/172644/14577]  |
| 专题 | 深圳先进技术研究院_医工所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赖毓霄,曹会娟,李彩荣,等. 3D打印镁复合骨修复材料的研发及转化[C]. 见:. 杭州. 2018. |
入库方式： OAI收割
来源：深圳先进技术研究院
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