新型生物玻璃基椎体成型材料的研发

我国每年新发骨质疏松性脊柱骨折约181万例。临床治疗最常用的方法是椎体成型术，即将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）填充椎体，强化椎体力学性能。但该材料存在明显缺陷：异常产热，不可吸收，无成骨活性，分布不均匀。寻找一种均匀分布、较强支撑强度、具有成骨活性、注射成型方便的椎体成型材料非常重要。本课题组前期研究发现，生物玻璃与PMMA和壳聚糖复合后，能够形成一种符合以上要求的新型椎体成型材料，该材料具有良好的体外生物活性和细胞贴附性能。因此，本研究拟通过体外材料学、细胞学、动物在体实验等手段对该材料做进一步的基础研究，筛选最佳的材料成份配比及制备工艺；分析其离体理化特性，评价其细胞毒性和在体成骨活性；研究其在骨质疏松椎体中的成骨机理。进而研发出一种既能对骨质疏松椎体骨折进行有效力学支撑，又能发挥成骨活性的新型可注射型椎体成型材料。

在我国骨质疏松症患者有8000万，每年新发的椎体压缩骨折患者有181万。对椎体压缩骨折的临床治疗最常用的方法是椎体成型术，目前临床广泛应用的椎体成形材料是聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥。该材料有固化速度快，力学强度高等优点，但也存在着明显的不足：无成骨活性，不可吸收，弹性模量高。研发出一种具有成骨活性，部分可吸收，合适弹性模量的椎体成型材料是骨科及材料学研究中热点之一。.本课题组在国家自然基金的资助下，主要在PMMA改性方面获得以下研究进展：.一、.将45S5生物玻璃采用球磨装置研磨成粒径约为10μm的颗粒，选用平均分子量为300KD、乙酰化度大于90%的低分子量的壳聚糖，聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥选用美国史赛克公司的Simplex P骨水泥。通过将生物玻璃颗粒、壳聚糖颗粒和聚甲基丙烯酸甲酯物理共混，获得新型多孔生物活性椎体成型材料BC40。该材料在体内部分吸收，具有良好的成骨活性、足够的力学强度和较低的弹性模量。.二、.通过将磷酸钙骨水泥与生物玻璃共混，研发出CPC-BG复合生物材料。该材料的固化时间及可注射性符合外科手术要求，随着BG的增加，复合生物材料的成分、微观结构发生了改变，可注射性，力学性能进一步提高，同时，体外生物活性及降解率也有了明显的改善；有利于成骨细胞的粘附、增殖和分化；具有优秀的生物相容性，更高的生物活性、体内降解率和骨生成率，更有利于骨缺损的修复。.三、.以PAA改性PMMA，进而研发一种具有膨胀特性的骨水泥材料（expandable bone cement, EBC）。研究结果显示：新型EBC具有良好的遇水膨胀性能，能够有效克服PBC凝固收缩的缺陷。该材料具有较低的聚合温度及较长的面团时间及较好的可注射性，同时EBC的弹性模量更加接近人体松质骨，可降低临近节段再次骨折的风险，且与PBC相似，EBC具有较好的生物相容性。.上述材料均能够对骨质疏松椎体骨折进行有效力学支撑，同时能发挥一定的成骨活性，有希望成为新的椎体成型强化材料。