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生物镁合金的生物相容性研究

王海涛

   背景和目的: 生物材料与人类身体健康水平和生活质量息息相关,已成为各国经济发展新的增长点。镁合金材料具有良好的生物相容性和生物可降解性,和其它金属材料相比,有高的比强度和比刚度,弹性模量更接近人骨,应力传导方面能和骨组织相匹配,能有效降低应力遮挡效应,在治疗骨折和骨缺损方面具有潜在的优势。作为一种生物可降解材料,镁合金材料治愈后不需再次手术取出,不仅降低费用,而且会减少对患者的二次伤害。因此,可降解镁合金材料是一种很有潜力的生物材料。 由于镁合金具有良好的生物相容性和接近骨的力学性能,镁合金已经成为世界各国研究的热点。但是,镁及镁合金的化学性能活波,耐蚀性差,必须作适当的表面改性处理才可满足长期植入材料的使用。本实验中我们设计了一种新型的生物镁合金,并利用电沉积技术提高它的表面腐蚀防护性能,深入研究镁合金材料的体外和体内生物相容性,为新型可降解镁合金材料在医用生物材料领域中的应用提供理论依据。通过实验,我们探讨生物镁合金的体外细胞毒性和溶血性,在家兔股骨髁上植入镁合金材料,观察镁合金在动物体内的生物相容性及其在体内降解和新骨形成情况。 材料和方法: 1.体外实验: 将L-929小鼠成纤维细胞接种于96孔培养板,细胞培养24小时贴壁后弃培养液,实验组加入不同浓度的镁合金浸提液(100%、50%和10%),阴性对照组加入单纯培养液,阳性对照组加入含0.64%苯酚的培养液,分别在第2、4、7天进行细胞的形态学观察及四甲基偶氮唑盐(MTT)比色,评价镁钙合金的细胞毒性,用体外非接触法评价材料的体外溶血性。 2.体内试验: 取40只中国种健康成年大白兔(河南省实验动物中心提供),随机分为2组:无羟基磷灰石(HA)涂层镁合金组(A组);有羟基磷灰石(HA)涂层镁合金组(B组)。于动物左股骨髁部钻洞φ3.5mm×9mm,分别将2组镁合金圆柱体(φ3.5mm×9mm)植入。于术前第1天,术后第8、12、16、24周检测静脉血、尿中镁离子浓度,谷草转氨酶、白蛋白、尿素、肌酐水平。于术后第1、4、8、12、16、24周对植入材料部位拍摄X线片。取股骨髁部做Micro-CT分析,然后将镁合金圆柱体取出做扫描电镜分析。取心脏、肝脏、脾脏、肾脏和股骨髁部行病理分析。 结果: 1.体外实验: 阳性对照组细胞脱落、死亡,其余各组细胞贴壁生长,形态正常。镁合金对L-929细胞无明显毒性作用,毒性评价为0-1级,其溶血率为3.0%,在生物材料允许的<5%的范围之内。 2.体内试验: 两组动物血、尿中镁离子浓度波动不大,在正常值范围。内脏组织病理结果均正常,各项生化指标变化差异无统计学意义。有涂层镁合金棒降解较慢,周围新骨生成多且与其结合紧密。 结论: 1.镁合金的细胞毒性和溶血性均达到生物材料的要求。 2.有涂层镁合金具有良好的生物相容性,在动物体内降解较慢,且周围有大量新骨形成。……   
[关键词]:镁合金;细胞毒性;溶血性;;生物相容性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:郑州大学2010年