摘要：背景:目前的人工骨大多只能制备成小体积的填充用材料,大段负重骨及大块结构性植骨材料仍面临缺乏理想骨缺损修复材料和材料成型过程难以加工调控两大难题。目的:制备与人体大段负重骨形貌结构相似且兼具一定力学性能、优良生物相容性和部分可降解性的多孔羟基磷灰石/双相磷酸钙涂层复合支架,评估其性能。方法:采用水热合成法结合喷雾干燥技术分别制备羟基磷灰石粉体、羟基磷灰石晶须和β-磷酸三钙粉体,评估羟基磷灰石粉体、β-磷酸三钙粉体浸提液的细胞毒性。在羟基磷灰石粉体中添加不同含量(5%,10%,15%)的晶须,借助3D打印技术制备成多孔骨支架,设置不同的烧结工艺,通过正交实验筛选力学性能、孔隙率等最优的晶须含量与烧结工艺组合,检测最优组合支架的流体力学。采用浸渍提拉法将双相磷酸钙涂层涂覆在多孔骨支架上,体外评估双相磷酸钙涂层中β-磷酸三钙粉体的降解性能。结果与结论:①MTT实验显示,羟基磷灰石粉体、β-磷酸三钙粉体无明显的细胞毒性;②正交实验结果显示,影响多孔支架抗压强度最主要的因素为烧结温度,其次是晶须含量,最后是烧结时间;各因素组合中的最优组合为晶须含量10%、烧结温度1300℃、烧结时间3 h,此时支架抗压强度为8.13 MPa,孔隙率为64.07%;③通过流体力学模拟仿真可知,细胞营养液等垂直人工骨横截面方向流入流出的方式更有利于支架在人体中发挥作用;④在飞纳电镜的光学模式下,浸渍涂层前多孔支架的孔径为400μm,浸渍涂层后多孔支架的孔径为250μm,涂层厚度约为75μm;复合涂层中的β-磷酸三钙具有良好的体外降解性能;⑤结果显示,制备的羟基磷灰石/双相磷酸钙涂层复合支架具有较高的孔隙率与力学性能、优异的生物相容性和部分可降解性,是一种优良的生物活性陶瓷支架。

摘要：目的以载PaMZ[Pa-824(Pretomanid,Pa)、莫西沙星(Moxifloxacin,M)、吡嗪酰胺(Pyrazinamide,Z)]的3D打印纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHA)抗结核人工骨的释药性能和抗压强度为指标,筛选最优载药抗结核人工骨各组分的配比。方法采用不同含量的PaMZ与不同孔径nHA组合制成不同配比的载药人工骨,实验组将3种不同配比PaMZ药物和3种不同孔径的nHA材料一一组合,形成9种不同载PaMZ的nHA抗结核人工骨。制备好的载药人工骨置于pH=7.4的磷酸盐缓冲液中释放,在不同时间点分别取样后,利用高效液相色谱仪测量药物浓度,用以评价释药性能。利用电子万能材料试验机分别对9组载药人工骨依次进行最大抗压缩强度试验。以相对应的不同孔径的非载药人工骨作为对照组,进行相同的最大抗压缩强度试验。根据释药性能和最大抗压强度筛选出载PaMZ/nHA抗结核人工骨的最优配方。结果孔径和药物配比两因素析因设计的方差分析中,不同药物配比的人工骨的最大抗机械压缩强度间的差异有统计学意义(F=18.873,P0.05)。9组载药人工骨的6周Pa释药率之间差异有统计学意义(F=8.449,P<0.001),G组Pa释药率最小。孔径和药物配比两因素析因设计的方差分析中,药物配比之间的Z和M关键点(释药1、8、12和24 h)释药率总和的差异有统计学意义(F=6.525,P=0.0074),Pa∶M∶Z∶PLGA=3∶12∶45∶140的Z和M关键点(释药1、8、12和24 h)释药率总和最小。药物配比之间的Z和M的释药率90%时的释药时间总和的差异有统计学意义(F=7.449,P=0.0044),Pa∶M∶Z∶PLGA=3∶12∶45∶140的Z和M的释药率90%时的释药时间总和最长。结论载PaMZ/nHA抗结核人工骨在药物配比3∶12∶45∶140,孔径200μm释药效果最佳,又可以达到松质骨强度。抗结核药物释放达到6周以上,是较理想的载药支撑植骨材料。