（中医骨伤科学专业论文）海藻混和胶粘接骨折的体外生物力学实验研究.pdf

， r 叠二。 ，vj 5 j ， ，- ， | ， j ， n , i t l ： ；。!、一一， ：， 二 、 ， 、 。 ， 、 e 。、r ， f f j 。 u“。 ： y l - i i 一 h ，” ? i i l i j i i j irj i l l i l li l ll llii ij y 17 9 16 5 1 目录 中文摘要 l 英文摘要3 前言5刖吾”“一“”“”“一“”“”“一“”“”“”“5 正文 材料7 方法7 结果1 0 讨论1 4 结论1 8 参考文献1 9 致谢2 1 附录2 2 文献综述2 4 作者简历o 000gooooooobo0 2 8 海藻混和胶粘接骨折的体外生物力学实验研究 蔡真真 中文摘要 目的：通过观察海藻混合胶粘接固定骨折的体外生物力学实验研究，进一步研究海 藻混合胶的粘接能力。 方法：1 简易拉应力测试：取大小相近的猪股骨皮质骨，制备成1 6 0 对骨折块， 随机分成实验组8 0 对及对照组8 0 对。实验组用海藻酸钠、羧甲基纤维素钠和硫酸软骨 素的混合胶( 实验胶) 粘接固定后，对照组用海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的混合胶( x t 照胶) 粘接固定后，分别测试当天和浸泡于生理盐水1 、2 、3 周后的拉应力强度并比较。 2 剪切力实验：取大小相近的猪股骨皮质骨，制备成1 6 0 对骨折块，随机分成实 验组8 0 对及对照组8 0 对。实验组用实验胶粘接固定后，对照组用对照胶粘接固定后， 分别测试当天和浸泡于生理盐水l 、2 、3 周后的剪切强度并比较。 3 扭转力实验：取大小相近的猪股骨皮质骨，制备成1 6 0 对骨折块，随机分成实 验组8 0 对及对照组8 0 对。实验胶、对照胶分别涂抹于实验组及对照组断骨截面上进行 断骨的粘接固定后，分别测试当天和浸泡于生理盐水1 、2 、3 周后的扭矩和扭转角度并 比较。 结果：1 简易拉应力测试：实验胶的拉应力强度当天为1 7 8 4 6 1 3 _ _ _ 9 4 9 1 3p a ， 一周为3 3 0 0 6 6 8 3 3 6 6 5 7p a ，两周为2 4 2 6 0 1 8 + 1 7 5 6 6 0p a ，三周为2 0 9 7 8 4 7 1 9 6 8 7 8p a ；对照胶当天为6 3 2 1 0 5 1 8 4 3 1 2p a ，一周为1 5 1 5 6 2 4 2 8 1 4 2 8p a ，两 周为9 3 3 0 0 0 1 7 2 3 9 7 p a ，三周为7 7 1 9 o l 6 3 1 2 3 p a 。两组分别于当天、一周、两周、 三周进行实验组与对照组拉应力强度比较，差异均有统计学意义( p o 0 1 ) 。两胶均 在固定后一周内达到颠峰，之后呈下降趋势，且实验组拉应力强度明显比对照组大。 2 剪切力实验：实验胶的剪切强度当天为1 4 4 5 5 5 7 1 4 8 0 0 4p a ，一周为2 6 3 5 8 7 4 6 5 7 7 6 8p a ，两周为2 1 4 2 3 1 0 6 2 9 6 8 2p a ， 三周为1 8 8 3 6 1 3 5 6 3 7 8 9p a ；对照 胶当天为6 3 2 1 0 5 1 8 4 3 1 2p a ，一周为5 1 9 9 6 4 1 7 7 3 7 0p a ，两周为1 2 3 3 4 9 1 4 6 5 5 2 6 p a ，三周为7 0 8 6 9 9 1 3 0 0 4 5 p a 。分别于当天、一周、两周、三周进行实验组 与对照组剪切强度比较，差异均有统计学意义( p 0 0 1 ) 。两胶在剪切实验中均在骨 折块固定后一周内达到颠峰，之后呈下降趋势，且实验组剪切强度明显比对照组大。 3 扭转力实验：实验胶的最大扭矩当天为o 1 2 0 7 6n i l l ，一周为0 1 9 0 1 4n 朋， 两周为0 1 5 0 0 8n m ，三周为0 1 4 0 0 7n m ；对照胶当天为o 0 3 0 0 2n m ， 一周为0 0 8 0 0 5n m ，两周为0 0 6 0 0 3n m ，三周为o 0 5 0 0 2n m 。分别于 当天、一周、两周、三周进行实验组与对照组扭转角度及最大扭矩比较，差异均有统计 学意义( p o 0 1 ) 。两胶在扭转实验中最大扭矩均在骨折块固定后一周内达到颠峰， 之后呈下降趋势，且实验组明显比对照组大。 结论：海藻酸钠、羧甲基纤维素钠和硫酸软骨素混合胶比海藻酸钠、羧甲基纤维素 显提高粘合强度，其配合氯化钙可有效固定一定大小的骨折块。 骨折治疗应力抗剪切强度转矩海藻酸钠钙羧甲基纤维 硫酸软骨素 b i q! c h a n i c a le x p e r i m e n t a is t u d yo fseaweedbmmec a n i c a l s t u d yo le a w e e i m i x e da d h e s i v eo i lb o n e c a iz h e n z h e n a b s t r a c t o b i e c t i v e ：t h r o u g ho b s e r v i n gs e a w e e dm i xg l u ef i x a t i o no f b o n ei nv i t r 0b i o m e c h a n i c a l r e s e a r c h , t of u r t h e re x p l o r ew h e t h e rt h es e a w e e dm i x e da d h e s i v eb o n d i n go f b o n e m e t h o d s ：1 t e n s i l es t r e s st e s t ：t a k et h es a m es i z ep i gf e m o r a lc o r t i c a lb o n e ，w e r e p r e p a r e d16 0p a i r so f f r a c t u r eb l o c k , w e r er a n d o m l yd i v i d e di n t oe x p e r i m e n t a lg r o u pa n d c o n t r o lg r o u p8 0a n d8 0o nt h er i g h t e x p e r i m e n t a lg r o u p ，s o d i u ma l g i n a t e , s o d i u m c a r b o x y m e t h y l c e l l u l o s ea n dc h o n d r o i t i ns u l f a t eh y b r i dg e l ( e x p e r i m e n t a lg l u e ) a d h e s i v ef i x e d , t h ec o n t r o lg r o u pw i t hs o d i u ma l g i n a t ea n ds o d i u mc a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s em i x e dp l a s t i c ( c o n t r o lg e l ) s 缸c kt h e nf i x e da f t e rt h ed a yo ft h et e s ta n dw e r ei m m e r s e di ns a l i n e1 , 2 ，3w e e k s a f t e rt h et e n s i l es t r e s si n t e n s i t ya n dc o m p a r e d 2 s h e a re x p e r i m e n t ：t a k et h es a m es i z ep i gf e m o r a lc o r t i c a lb o n e ，w e r ep r e p a r e d16 0 p a i r so f f r a c t u r eb l o c k , w e r er a n d o m l yd i v i d e di n t oe x p e r i m e n t a lg r o u pa n dc o n t r o lg r o u p8 0 a n d8 0o nt h er i g h t e x p e r i m e n t a lg r o u pw a sf i x e da f t e rt h ee x p e r i m e n ta d h e s i v e s ，a d h e s i v e s c o n t r o lg r o u pw e r e 缸e d ，r e s p e c t i v e l y , a n ds o a k e di np h y s i o l o g i c a ls a l i n et e s td a y , w e e k1 , 2 ，3 a n dc o m p a r et h es h e a rs t r e n g t h 3 t o r q u ee x p e r i m e n t ：t a k et h es a m es i z ep i gf e m o r a lc o r t i c a lb o n e ，w e r ep r e p a r e d16 0 p a i r so f f r a c t u r eb l o c k , w e r er a n d o m l yd i v i d e di n t oe x p e r i m e n t a lg r o u pa n dc o n t r o lg r o u p8 0 a n d8 0o nt h er i g h t e x p e r i m e n t a lg e l ，c o n t r o lg e lw e r ea p p l i e di nt h ee x p e r i m e n t a lg r o u pa n d c o n t r o lg r o u p ，t h ec r o s ss e c t i o nf o rb r o k e nb o n e sb r o k e nb o n e sf i x e da f t e rb o n d i n g , r e s p e c t i v e l y , a n ds o a k e di np h y s i o l o g i c a ls a l i n et e s td a y , 1 , 2 ，3w e e k s a f t e rt h et o r q u ea n d t o r s i o na n g l e r e s u l t s ：1 t e n s i l es t r e s st e s t ：s o d i u ma l g l n a t e ，c a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s es o d i u ma n d c h o n d r o i t i ns u l f a t em i x e da d h e s i v eb o n d i n gs t r e n g t ho nt h ed a yo f17 8 4 6 134 - 9 4 9 13p a , t h e w e e k3 3 0 0 6 6 84 - 3 3 6 6 5 7p a , t w ow e e k so f2 4 2 6 0 184 - 17 5 6 6 0p a , 3w e e k s2 0 9 7 8 4 74 - 19 6 8 7 8p a ；s o d i u ma l g i n a t eg u ma n ds o d i u mc a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s em i x t u r eo fg l u eo nt h e d a yo f6 3 2 1 0 54 - 1 8 4 3 1 2p a , t h ew e e k1 5 1 5 6 2 44 - 2 8 1 4 2 8p a , t w ow e e k so f9 3 3 0 0 04 - 1 7 2 3 9 7 p a , t h r e ew e e k so f 7 7 1 9 0 14 - 6 3 1 2 3 p a r e s p e c t i v e l y , o nt h es a m ed a y , aw e e k ，t w o w e e k s ，t h r e ew e e k st h ee x p e r i m e n t a lg r o u pc o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o lg r o u pa d h e s i o n s t r e n g t h ，d i f f e r e n c e sw e r es t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n t ( p o 01 ) t w op l a s t i cw e r ef i x e dw i t h i n o n ew e e kt or e a c hap e a ka n dt h e nd e c l i n e ，a n dt h ea d h e s i v es t r e n g t ho ft h ee x p e r i m e n t a l g r o u pw e r es i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h ec o n t r o lg r o u pb i g 3 2 s h e a rt e s t ：t e s tt h es h e a rs t r e n g t ho fg l u eo nt h ed a yo f1 4 4 5 5 5 74 - 1 4 8 0 0 4p a , t h e w e e kw a s2 6 3 5 8 7 44 - 6 5 7 7 6 8p a , t w ow e e k sw a s2 1 4 2 3 1 04 - 6 2 9 6 8 2p a , t h r e ew e e k sw a s 1 8 8 3 6 1 34 - 5 6 3 7 8 9p a ；c o n t r o lg u mo nt h ed a yo f 6 3 2 1 0 54 - 1 8 4 3 1 2p a , w e e kw a s5 1 9 9 6 4 4 - 1 7 7 3 7 0p a ，t w ow e e k st o1 2 3 3 4 9 14 - 4 6 5 5 2 6 p a ，t h r e ew e e k st o7 0 8 6 9 94 - 1 3 0 0 4 5 p a w e r eo nt h es a m ed a y , o n ew e e k ，t w ow e e k s ，t h r e ew e e k sf o rt h ee x p e f i m e n t a lg r o u p c o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o lg r o u p ，s h e a rs t r e n g t h ，t h ed i f f e r e n c e sw e r es t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n t ( p & l t ；0 0 1 ) 铆op l a s t i cw e r ef i x e dw i t h i no n ew e e kt or e a c hap e a ka n dt h e nd e c l i n e ， a n dt h es h e a rs t r e n g t ho ft h ee x p e r i m e n t a lg r o u ps i g n i f i c a n t l yl a r g ec o m p a r e d 、i mt h ec o n t r o l g r o u p 3 t o r q u ee x p e r i m e n t ：t h ee x p e r i m e n tg u mt h ed a yo fm a x i m u mt o r q u e0 124 - 0 7 6n m ，t h ew e e k0 1 94 - 0 1 4n m ，t w ow e e k st o0 1 54 - 0 0 8n m ，f o rt h r e ew e e k st o0 1 44 - 0 0 7n m ；c o n t r o lg u mt h ed a yw a s0 0 34 - 0 0 2n m ，t h ew e e k0 0 84 - 0 0 5n m ，t w o w e e k st o0 0 6 0 0 3n 。m ，f o rt h r e ew e e k st o0 0 5 0 0 2n m w e r eo nt h es a n l e d a y , o n ew e e k , t w ow e e k s ，t h r e ew e e k st or e v e r s et h ee x p e r i m e n t a lg r o u pa n dc o n t r o lg r o u p a n dt h em a x i m u mt o r q u ea n g l e ，t h ed i f f e r e n c ew a ss i g n i f i c a n t ( p & l t ；0 0 1 ) i nt h er e v e r s e e x p e r i m e n ti nt w op l a s t i cm a x i m u mt o r q u ea tf r a c t u r eb l o c k sa r ef i x e dw i t h i no l l ew e e kt o r e a c hap e a ka n dt h e nd e c l i n e ，t h ee x p e r i m e n t a lg r o u pw a ss i g n i f i c a n t l yl a r g ec o m p a r e dw i t h t h ec o n t r o lg r o u p ， c o n c l u s i o n s ：s o d i u ma l g i n a t e ，s o d i u mc a r b o x y r n e t h y lc e l l u l o s ea n dm i x e dc e m e n tr a t i o o fc h o n d r o i t i ns u l f a t es o d i u ma l g i n a t e ，s o d i u mc a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s eg u mm i x t u r e s i g n i f i c a n t l ye n h a n c et h eb o n d i n gs t r e n g t h ，i t sf i x e dw i t hc a l c i u mc h l o r i d e c a i le f f e c t i v e l y b l o c kac e r t a i ns i z eo ft h ef r a c t u r e k e y w o r d s ：f r a c t u r e s t h e r a p y ；s t r e s s ；s h e a rs t r e n g t h ；t o r q u e ；s o d i u ma l g i n a t e c a ；s o d i u mc a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s e ；c a c i ；c h o n d r o i t i ns u l f a t e 4 海藻混和胶粘接骨折的体外生物力学实验研究 前言 随着交通的快速发展，车祸类的高能量损伤所致的粉碎性骨折日益增多，粉碎性骨 折已成为骨折的常见类型，虽然治疗的手段不断修正和更新，但所产生的并发症多，病 残率高，是骨科治疗的一大难题。使用医用粘合剂对骨折碎块进行粘合固定，是较有潜 力的一种治疗方法。 目前常用的骨科胶粘剂或多或少的存在着自身的不足。在化学性胶粘剂中，如a 一 氰丙烯酸酯固化速度快，粘结强度较高，但粘度和聚合速度难以控制，且胶层脆性大， 本身还有轻微组织毒性；纤维蛋白胶生物相容性好，但粘结强度不高，制备成本高，且 非自体纤维蛋白存在病毒感染的风险。丙烯酸类骨水泥很难吸收，可在骨折断端间产生 屏障影响骨折愈合而很少用于骨折块的粘接固定，并具有产热损伤血管、形成气栓、对 心脏有抑制作用及血压下降等副作用乜3 1 ；磷酸钙系骨水泥，虽然反应层薄、界面结合 力或机械强度好、有较好的生物相容性和一定的可吸收性，但其造价高、体内占用的物 理空间大、降解速度慢、粘接性能较差、脆性大等不足m 。临床应用实践表明：作为医 用胶粘剂，它本身及其分解产物必须具有良好的生物降解性和生物相容性，研制过程中 必须考虑到生物、化学、临床和物理等诸多因素。因此能真正满足临床要求的医用胶粘 剂还未见报道，正是这种需要不断推动着医用胶的研究发展和粘合技术的创新，其对于 粉碎性骨折的治疗，具有一定的临床意义及研究价值。 利用植物中提取的生物胶主要作为药物片剂的粘结剂、牙模材料、止血剂等，但用 于骨折块的固定治疗研究较少。厦门大学生命科学院随岫研究出以海藻酸钠胶为主体，加 入羧甲基纤维素钠制成的粘合胶，其海藻酸钠与羧甲基纤维素钠具有吸收性良好、无毒、 无免疫原性及生物相容性良好等特点，可做为良好的生物胶材料；并通过体外实验及动 物实验发现此胶具有理论上的良好生物相容性、可降解性，并具有一定促进骨折愈合能 力。研究发现该型粘合力较化学粘合剂产生的粘力小，在促进骨折愈合的强度上存在不 足。因此有必要深入研究以提高其粘力。 本实验胶粘剂采用从海藻中提取的海藻酸钠为主体胶。海藻酸钠是海藻细胞壁和细 胞间质的主要成分，是天然多糖类化合物，具有生物可降解性、毒性低、生物相容性良 好，还具有抗肿瘤、调节免疫能力、消除自由基和抗氧化、抗高血脂、降低血糖、抵抗 放射起到防护效果等作用n 1 。海藻酸钠与大多数多价阳离子反应会形成交联，如与钙离 子交联形成的网状结构，控制水分子的流动性，会产生分子间的架桥作用，从而引起体 系粘度的变化以及凝胶化等溶液性质的显著改变阻引。正是由于这一特征，临床海藻酸 钠常与氯化钙制成海藻酸钠胶，在临床中的应用中可作为一种天然植物性创伤修复材 料，药物的缓释材料等：海藻酸钠凝胶具有促进干细胞向成骨细胞分化的生物学活性， 用其制作的凝胶膜片或海绵材料，可用来保护创面和治疗烧、烫伤等n 们。单纯的海藻酸 钠胶的粘性较差，不能满足粘接骨块的要求，需要加入其他物质来改善它的粘性。故本 实验胶是厦门大学生命科学院以海藻酸钠胶为主体加入羧甲基纤维素钠的前期研究基 础上，添加硫酸软骨素制备而成。 褐建甲迭药大掌坝士字位论文 羧甲基纤维素是一种水溶性纤维素醚，通常具有实用价值是它的钠盐，其水溶液具 有优良的粘结、增稠、乳化、悬浮、成膜、保护胶体、保持水分、抗酶解以及代谢惰性 等性能。在医药工业中可作针剂的乳化稳定剂、片剂的粘结剂和成膜剂n 。研究n 舶发现 羧甲基纤维素钠以胶状的形式覆盖肠管的表面能预防腹膜粘连，并具有吸收性良好、无 毒、无免疫原性及生物相容性良好等特点。 硫酸软骨素( c h o n d r o i t i o ns u l f a t e ，c s ) 是由主要成分为硫酸软骨素a ( c s - a ) 、硫 酸软骨素c ( c s c ) 及少量的硫酸软骨素d ( c s - d ) 等异构体组成。广泛存在于人和动物软骨 组织中的一类黏多糖，吸水性强，易溶于水而形成粘度大的溶液n 3 1 。c s 作为结缔组织的 重要组成部分，具有多种药理作用与生理功能，c s 可直接补充软骨的基质成分、减少软 骨成分的降解、促进软骨细胞的代谢、恢复软骨细胞基质分泌功能、抑制关节内多种胶 原酶的活性口。c s c 能增强猪软骨细胞培养液中i i 型胶原m r n a 表达和软骨再生n 明。 本课题在厦门大学生命科学院前期研究慨铂的基础上加入硫酸软骨素，期望通过改变 胶的成份改善其粘合力。通过体外粘接固定股骨横断骨折的生物力学指标的测定，进一 步研究海藻混合胶粘接能力，为新型骨粘合剂的研究开发提供参考。 6 海藻混和胶粘接骨折的体外生物力学实验研究 材料与方法 1 实验材料 市售新鲜健康猪股骨。 实验胶：海藻酸钠、羧甲基纤维素钠和硫酸软骨素的混合胶。 对照胶：海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的混合胶。 海藻酸钠：天津市福晨化学试剂厂，分析纯( a r ) 羧甲基纤维素钠：国药集团化学试剂有限公司，化学纯( c p ) 硫酸软骨素：福州a b 公司，分析纯( a r ) 无水氯化钙：上海美兴化工，分析纯( a r ) 牙石膏粉：深圳化工 2 实验的工具 电锯天津市津东天翼医疗器械公司 测力计d s 2 - 2 0 0 n厦门帅宁仪器公司 数码照相机型号为s x 2 0 0 i s日本c a n o n 万能试验机 s w i ) 一1 0济南试验厂 数字测试仪 s x - 9 4 8 上海华龙测试仪器厂 全功能有效力矩实验机b n j - 1 0 0 0上海华龙测试仪器厂 自动恒温器广东测试仪器厂 3 实验内容及方法：做实验前先将骨骼浸泡于3 7 的生理盐水中约2 0 m i n ，其温度通 过自动恒温器来控制，在常温下行骨骼生物力学测试。 3 1 简易拉应力强度的测试：取市售大小相近的新鲜猪股骨，用电锯锯成横形骨折，制 备成1 6 0 对骨折块。随机分成实验组和对照组各8 0 对。实验组中随机分为当天、l 周、 2 周、3 周四组，每组各2 0 对；对照组中随机分为当天、1 周、2 周、3 周四组，每组各 2 0 对。将实验胶、对照胶分别涂抹于实验组及对照组断骨截面上进行断骨的粘合，并浸 泡于饱和的氯化钙溶液中。测量当天组拉应力大小及面积，行拉应力强度测试比较。其 余各组浸泡于3 7 下生理盐水中，分别浸泡1 周、2 周、3 周后，再行拉应力强度测试 比较。 测量方法：粘胶固化粘合l o m i n 后，将骨块放置于光滑的平面上，将断骨一端固定。 另一端与测力计相连，测量断骨被拉开瞬间的拉力为粘合剂的拉应力( 见图1 ) ：断骨截 面积的计算：将断骨面用印泥印记在坐标纸上，通过计算印泥覆盖面积的方格，可得到断 骨截面的面积值。由拉应力及断骨截面积计算拉应力强度，其计算公式为：p = f s ，式 中p 为胶体的拉应力强度，f 为粘合剂的拉应力，s 为断骨截面积。 3 2 剪切实验：取市售大小相近的新鲜猪股骨，用电锯锯成横形骨折，制备成1 6 0 对骨 折块。随机分成两组，实验组和对照组。实验组中随机分为当天、1 周、2 周、3 n 四组， 每组各2 0 对；对照组中随机分为当天、1 周、2 周、3 周四组，每组各2 0 对。将股骨制成 横断骨折，将股骨两端制成与夹具配套的圆柱形模具，直径为1 0m m ，深为2 0 m m ，向模 7 福建中医药大学硕士学位论文 具内浇铸稀释的医用牙石膏粉，使试样两端用牙石膏粉固定待用。实验胶、对照胶分别 图1 ：测试粘合剂的拉应力方法 力f 骨块 涂抹于实验组及对照组断骨截面上进行断骨的粘合，并浸泡于饱和的氯化钙溶液中，待 粘胶固化粘合l o m i n 后。在实验机上固定一端，于另一端平行于粘接骨面加载剪切负荷， 直至胶体断裂，测定剪切强度。剪切试验采用s w d l o 万能试验机( 济南试验厂生产) ， 传感器最大量程为2 0 0 0 0 n ，衰减倍数为2 0 ，测量范围在沪2 5 0 n ，试验机加载速度为lb i l l m i n 。将股骨标本远端方形包埋块装在试验机上的夹具上，对经骨折线股骨横截面进 行剪切，测量断骨被拉开瞬间的剪切力( f ) ( 见图2 ) 。剪切强度a 为：a = f s ，s 为剪切 横截面积，剪切的横截面积的计算同上。测量当天组剪切力大小及面积，行剪切强度测 试比较。其余各组浸泡于3 7 1 2 下生理盐水中，分别浸泡l 周、2 周、3 周后，再行剪切强 度测试比较。 图2 ：测试粘合剂的剪切力方法 期】力f 剪切力i r 3 3 扭转实验：取市售大小相近的新鲜猪股骨，用电锯锯成横形骨折，制备成1 6 0 对骨 折块。随机分成两组，实验组和对照组。实验组中随机分为当天、1 周、2 周、3 周四组， 每组各2 0 对；对照组中随机分为当天、1 周、2 周、3 周四组，每组各2 0 对。将股骨制 成横断骨折，为保证扭转实验可以进行，同样将股骨两端制作出与夹具配套的方形模具， 直径为1 0l l u n ，深为2 0 m m ，向模具内浇铸稀释的医用牙石膏粉，使试样两端用牙石膏粉 固定待用。实验设备为扭转试验机，实验胶、对照胶分别涂抹于实验组及对照组断骨截 8 海藻混和胶粘接骨折的体外生物力学实验研究 面上进行断骨的粘合，并浸泡于饱和的氯化钙溶液中，待粘胶固化粘合l o m i n 后。将股 骨两端夹装于扭转试验机夹头内，驱动机器对其施加扭矩，直至骨折端重新断裂，测出 扭矩和扭转角度( 见图3 ) 。测量当天组扭矩和扭转角度，行扭矩和扭转角度测试比较。 其余各组浸泡于3 7 下生理盐水中，分别浸泡1 周、2 周、3 周后，再行扭矩和扭转角 度测试比较。 囝3 ：测试扭矩及扭转角的方法 4 统计分析：所有计量资料的描述采用均数标准差以( i s ) 表示。计量资料符合正 态性，采用t 检验，均使用s p s s l 3 0 软件对数据进行统计分析，以p o 0 5 表示有统计学 意义。 9 p 0 7 5 9 0 1 6 9 0 3 7 3 0 9 8 5 = = = = _ = 一一 1 2 不同时间拉应力强度比较：分别于当天、一周、两周、三周进行实验组写焉蕊 应力强度比较，差异均有统计学意义( p o 0 5 ) 。( 见表3 ) 表3 断骨截面积比较( n = 2 0 ，i s ) 当天( c m 2 )- 周( c m 2 )i 硼( c m 2 ) - - 周j ( c m 2 ) 实验组3 5 2 5 0 - - _ 0 5 3 2 2 3 4 9 9 5 - 1 - 1 0 8 2 63 4 1 4 0 + 1 0 3 3 1 3 3 9 4 0 4 - 1 0 9 4 8 对照组 3 4 6 8 5 0 9 4 3 73 4 0 8 0 4 - 0 9 4 6 7 t0 2 3 30 2 8 5 3 0 6 7 5 4 - 0 7 3 5 7 3 4 4 7 5 4 - 1 0 2 5 7 1 2 2 2_ o 1 5 9 p 0 8 1 70 7 7 80 2 2 9 0 8 7 4 2 2 剪切强度比较：分别于当天、一周、两周、三周进行实验组与对照组剪切强度比较， 差异均有统计学意义( p o 0 5 ) 。( 见表5 ) 表5 断骨截面的直径比较( n = 2 0 ，i 士s ) 当天( c m ) 一周( 啪) ) 两周( c m ) 三周( c m ) 实验组 1 4 0 + 0 7 0 1 3 3 - t - 0 5 4 1 4 2 - 1 - 0 5 7 1 4 7 o 5 8 对照组 i 2 9 + 0 6 6 1 6 9 t - 0 5 8 i 5 3 + 0 6 1 1 5 0 - i o 6 2 t 0 5 0 4 - 0 2 1 4 0 6 0 0 - 0 1 9 0 p 0 6 1 7 0 8 3 2 0 5 5 2 0 8 5 1 3 2 扭转最大角度比较：分别于当天、一周、两周、三周进行实验组与对照组扭转最 大角度比较，差异均有统计学意义( p 0 0 1 ) 。( 见表6 ) 表6 扭转最大角度比较( n = 2 0 ，i 士s ) 当天( 度) 一周( 度) 两周( 度) 三周( 度) 实验组 4 2 8 l 8 0 7 6 9 - 1 - 2 2 0 6 7 6 ：1 ：2 5 5 5 4 3 + 2 4 4 对照组 1 0 8 - 1 - 0 4 3 2 5 6 4 0 8 8 2 1 2 4 0 7 0 1 7 9 4 0 6 3 t 7 7 4 1 9 7 2 0 7 8 6 6 6 4 4 8 p 0 o o o 0 0 0 0 0 0 0 0 o 咖 3 3 扭转最大角度的变化： 两胶均在骨折块固定后一周内达到颠峰，之后呈下降趋势， 且实验组扭转角度明显比对照组大。( 图6 ) 图6 扭转角度的变化柱状图 8 7 ，、6网 实验组 对- 昭组 o ， j e h 诅 魁 器： 一 一 一5 趟 姣4 豳弱瑷 嬲 辩 豳 -掀- 酝，i j 辑3 2 1 0 陵|口 当天 一周 两周 三周 3 4 最大扭矩强度比较：分别于当天、一周、两周、三周进行实验组与对照组最大扭 矩强度比较，差异均有统计学意义( p o 0 1 ) 。( 见表7 ) 1 2 海藻混和胶粘接骨折的体外生物力学实验研究 3 5 最大扭矩强度随时问变化：两胶均在骨折块固定后一周内达到颠峰，之后呈下降 趋势，且实验组明显比对照组大。( 见图7 ) 图7 最大扭矩随时间的变化曲线图 0 2 0 1 8 0 1 6 0 1 4 至o 1 2 - 斟0 1 水 辑, - 1 4 0 0 8 皤0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 j 、 、 。 - 当天一周两周三周 1 3 福建中医药大学硕士学位论文 讨论 1 胶粘剂的研究 粉碎性骨折是骨折的常见类型，包括闭合性骨折和开放性骨折，骨折后或术中清创 时过多地去除碎骨片造成骨缺损，常导致部分骨折延迟愈合或骨不连，已成为骨折治疗 的一大难题。粉碎性骨折固定主要包括两大类：外固定和内固定。外固定具有手术时间 短、操作简单、创伤小等优点，最大的缺点是固定针松动和针道感染的发生率较高。而 内固定与前者相比创伤较大，常需剥离骨膜对骨折端血运影响大，易引起伤口感染、骨折 延迟愈合甚至不愈合等并发症。内固定物的材料包括不可吸收材料和可吸收材料。不可 吸收材料包括钢丝、各种固定针、螺钉、髓内钉或棒、接骨板等，其各自存在诸多不足， 如：不可吸收内固定物需二次手术取出，增加患者的痛苦和经济负担；由于应力遮挡效 应及影响局部骨组织血液循环等造成骨质疏松，导致在内固定材料取出前、后发生再次 骨折；螺钉松动、折断及在体内存留金属材料期间不能进行核磁共振检查等n 6 j 钉。可吸 收内固定物同样存在着炎症反应、降解快、力学性能较差、价格贵等不足方面。这就需 要在材料上进行进一步的研究，开发出强度适应各种骨质，而同时降解时间又与骨折愈 合时问相吻合的材料。 医用胶粘剂是近年来用于外科手术止血、牙科、骨科和软组织及皮肤粘接的一类胶 粘剂，其在骨科应用效果也得到了肯定。现常用的骨科胶粘剂一般分为化学粘合剂、生 物蛋白制剂、骨水泥等三大类，各有其优缺点。化学性粘合剂如：q 一氰基丙烯酸酯 粘合剂在粘接速度快、粘接强度大这二方面极佳，但其粘度和聚合速度难以控制，耐热 性差，韧性差，耐水性差，凝固后柔软性差，贮存稳定性不够理想等缺点。而且固化的 聚合物水解产生的甲醛具有毒性等缺点n 8 1 在一定程度上限制了它在骨科的应用。生物 蛋白制剂：异体纤维蛋白粘合剂存在一定的风险，即病毒感染。并且，此类粘合剂的粘 接强度不高，凝固时间过长，一周左右便可被吸收，不能长期有效固定骨折。骨水泥： 丙烯酸类骨水泥具有易成型和粘结性能好等优点，但这种材料化学成份与人体骨成份完 全不同，生物相容性差，难降解，聚合反应过程中释放出的单体易引起细胞毒性反应， 可在骨折断端间产生屏障影响骨折愈合而很少用于骨折块的粘接固定，同时伴有血压下 降、聚合物的热效应对骨水泥周围产生损伤，以及结合力不充分等问题n 们。磷酸钙系骨 水泥：虽然其反应层薄、界面结合力或机械强度好、有较好的生物相容性和一定的可吸 收性，但其固化时间偏长，粘结性能差，机械性能不足，降解缓慢，因而它的应用受到 一定程度的限制啪】。 因此理想的骨科胶粘剂应具有的特点包括幢良好的生物相容性；无脏毒性及细 胞毒性；无致癌、致畸作用；常温、常压下可以实现快速粘合，不影响骨痂生长： 在达到使用效果后能够逐渐降解、吸收、代谢：固化时发热量少，以免烫伤组织具 有良好的粘合强度及持久性以保证骨折愈合。故进一步的研制出本身及其分解产物具有 良好的生物降解性和生物相容性，而日在力学性能、化学性质、物理结构等方面要类似 于自体骨组织性质的骨科胶粘剂，对粉碎性骨折的治疗，具有一定的临床意义及研究价 1 4 海藻混和胶粘接骨折的体外生物力学实验研究 值。 厦门大学生命科学院前期研究出以海藻酸钠胶为主体，加入羧甲基纤维素钠制成的 粘合胶，并通过进一步体外实验及相关动物实验发现此胶未导致各类细胞内部结构改变 和影响骨细胞及基质的发展进程，具有良好生物相容性、可降解性，并具有一定促进骨 折愈合能力。但该胶型粘合力较化学粘合剂产生的粘力小，对较大骨块的的粘合仍不可 靠，主要用于较小骨折块的固定，而且在促进骨折愈合的强度上存在不足。本课题期望 通过改变胶的成份，改善其粘合力并在促进骨折愈合程度上有所突破。硫酸软骨素具有 多种药理作用与生理功能，易溶于水而成粘度大的溶液陇1 ，并可促进成骨细胞的增生及 新骨形成，加速骨愈合的过程。因此本课题实验胶粘剂是在厦门大学生命科学院研究基 础上啼一1 采用从海藻中提取的海藻酸钠为主体胶，加入羧甲基纤维素钠及硫酸软骨素，研 制出的海藻酸钠混合胶，并通过旋转黏度计测定胶体溶液的动力黏度为最大者，以此作 为实验胶。 将海藻提取物海藻酸盐作为生物材料应用在化工、食品、医药等工业领域是现代研 究的热点，其中最多的是海藻酸钠盐。在医药行业中，海藻酸钠盐可作为片剂的粘结剂、 牙模材料、止血剂等。海藻酸钠( s o d i u ma l g - i n a t e ，s a ) 属于碳水化合物，是由甘露 糖醛酸和古罗糖醛酸共聚而成的一种链状高分子杂聚物。s a 是天然多糖类化合物，为淡 黄色粉末，具有生物可降解性，毒性低，生物相容性良好，还具有降血糖、抗氧化、增 强免疫活性等作用。溶于水可形成粘稠液，可以与很多二价和三价阳离子反应形成凝胶， 临床上海藻酸钠常加入氯化钙制成凝胶。海藻酸钠凝胶在临床的应用：可用作酶的固定 化载体，微囊的制备及应用，还可用作栓塞剂。有研究报道将软骨细胞与海藻酸钠复 合后体外培养，软骨细胞生长旺盛、增殖活跃，可增殖成株状或岛状，并在细胞团周围 形成类似的软骨陷窝，原因是溶于水后的海藻酸钠成溶胶状态，分子质量越大形成的溶 胶越黏稠，其在二价离子如钙离子存在时可通过离子交联作用形成开放晶格的水凝胶， 能为细胞在其内部生长、增殖和分泌基质提供良好的微环境乜铂。研究表明海藻酸钠凝胶 对骨髓间充质干细胞可能具有诱发向成骨细胞分化的趋势及促进干细胞向成骨细胞分 化的生物学活性嗍。但s a 也存在组成成分不稳定、体内吸收差、有一定抗原性及粘接强 度差等缺点，还需以复合材料的形式来予以相互弥补并相互增进。因此本实验胶是向海 藻酸钠中加入适当比例的羧甲基纤维素钠及硫酸软骨素制成的海藻酸钠混合胶。 羧甲基纤维素是一种水溶性纤维素醚，通常具有实用价值是它的钠盐。羧甲基纤维 素钠在医药工业中可作针剂的乳化稳定剂、片剂的粘结剂和成膜剂1 。动物模型研究表 明，羧甲基纤维素钠作膜材料，研制的中药养阴生肌散的改造剂型一养阴生肌膜，此膜 能防止创面感染，与纱布敷料无明显差异，在控制创面组织液渗出与创面快速愈合上， 此膜明显优于纱布敷料，并有减轻术