可降解椎间融合器的动物实验研究

[摘要] 目的：可降解材料是近年来逐渐兴起并应用于临床的新型生物工程材料，其本身具有的组织相容性好，可被人体降解吸收，材料的分子量、力学特性等可在合成中，通过人工调节反应条件进行调控等优点。利用其这些特点研制用可降解材料（PDLLA）制成椎间融合器，通过将其应用于实验动物，观察可降解椎间融合器对植骨融合的影响以及骨融合过程中的降解情况，同时通过力学测试，考察其生物力学变化情况，探讨其在动物实验的情况下的意义，为进一步加以改进和临床应用提供动物实验的基础。 方法：①参考目前可降解材料和国内外椎间融合器的相关文献，研制出用可降解材料制成的椎间融合器。②与正常植骨融合组对照，通过组织学、电镜等方法了解使用可降解材料制成的椎间融合器在实验动物体内植骨融合的不同阶段对植骨融合情况的影响。③与正常植骨融合组对照，通过大体观察、电镜观察了解不同阶段的可吸收材料在植骨融合过程中的降解吸收情况。④通过生物力学测试，检测脊柱融合的不同阶段，使用可降解椎间融合器引起的椎间融合的生物力学变化。 结果：①采用分子量为80×104的高分子量的PDLLA材料成功制成椎间融合器，融合器为立方体型。②在植骨融合的早期和中期，骨融合过程未受明显影响，融合后期，由于材料的降解产物增多以及材料本身的存在，降解后的部位骨融合逐渐缓慢进行，表现为材料的逐渐降解和材料周围的软骨、纤维组织逐渐钙化。融合部位最终能完成骨性融合。③材料在椎间融合过程中的降解速度是非匀速的，在早期阶段，材料主要表现为表面材料的水解，分子量的下降，随着材料各层水解逐渐加快，内部降解速度由于自催化作用而加快，最终材料塌陷，分解。④材料本身的力学强度高于骨组织，因此早期的力学结果显示其抗压、抗扭强度均明显高于对照组，后期随着材料的降解其力学特性也随之改变，逐渐与对照组结果相近。 全文结论：可降解材料PDLLA在植骨融合中对组织不会引起明显的免疫排斥反应，组织相容性好。采用PDLLA材料制作的融合器设计基本符合椎间植骨融合的生理和生物力学设计要求。PDLLA材料对植骨融合过程无明显的负面影响，后期其降解产物对骨融合进程有一定负面影响，造成材料的后期降解速度慢于组织的成骨速度。但最终材料可被组织完全吸收，原有部位逐渐被新生骨组织替代。在早期可保持其基 本外形，力学强度虽然在后期明显有所下降，但足够维持骨融合进程，植骨部位骨融合后才逐渐分解，强度下降，最终塌陷崩解。因此，PDLLA是一种具有良好组织相容性，满足植骨融合强度要求的良好的可吸收材料。通过对其改进例如加入骨诱导或骨传导成分，以及表面处理，提高其细胞附着能力，减少早期降解时的材料周围的组织学反应，促进其后期的降解，同时提高其促进成骨的能力将更加推动其应用于临床治疗的进程