可吸收性材料cpp生物安全性评价论文

　　可吸收性材料CPP生物安全性评价论文杨团民，张庆华，薛金山，贺增良，李毅，焦宁，张文【关键词】聚磷酸钙纤维；可吸收性植入物；毒理学；安全性BiologicalsecurityevaluationofanabsorbableCPPmaterial【Abstract】AIM:Toevaluatethebiologicalsecurityofaneaterialusedforinternalfixationoffracture.METHODS:MaximaltolerantdoseofCPPinedbyintraperitoneal(ip)injectionofitsextractivestomice,andmicronucleustestofbonemarroaticaberrationtest,chromosomalaberrationtest,andteratogenictestaximaltolerantdoseofCPPtoevaluateitsbiologicalsecurity.CPPintramuscularimplantationedtoobserveitssurroundingtissuereactionandevaluateitsbiologicalpatibility.RESULTS:MaximaltolerantdoseofCPPextractivesL/kg,andthisdosedidnothaveanyobviouseffectsonmicronucleusrateofbonemarroosomalaberrationrate(1.94±0.46)%,spermaticaberrationrate(1.51±0.37)%andteratogenicrate(1.84±0.55)%uscularimplantationalsodidnotcauseobvioussurroundingtissueinflammatoryreaction.CONCLUSION:CPPisaneedicalmaterialpolyphosphatefibers;absorbableimplants;toxicology;security【摘要】目的:评价CPP材料的生物安全性.方法:采用聚磷酸钙（CPP）材料萃出液腹腔注射（IP）最大允许剂量，进行了该材料最大耐受量测定.freelL/kg，最大耐受量的CPP对小鼠骨髓细胞微核率(1.36±0.27)‰，小鼠骨髓细胞染色体畸变率（1.94±0.46)%和小鼠精子畸变率（1.51±0.37）%，致畸试验畸发率(1.84±0.55)%和对照组比差异无统计学意义(P0.05)，CPP材料肌肉包埋后组织反应不明显.结论:CPP材料是一种安全而理想的可吸收性生物医用材料.【关键词】聚磷酸钙纤维；可吸收性植入物；毒理学；安全性0引言为研制可吸收性高强度骨折内固定复合材料，我们选用在化学和晶体学特征上与人体骨矿物质相近的聚磷酸钙（calciumpolyphosphate,CPP）,经熔融抽丝工艺制得可吸收性高强度复合材料增强物―CPP纤维，为判定其是否满足医用要求，我们参照国内外相关文献，采用CPP材料萃出液腹腔注射最大允许剂量，进行了该材料毒理学试验；同时采用体内肌肉包埋，观测其对组织学的反应，对CPP材料安全性进行评价.1材料和方法1.1材料 1.1.1聚磷酸钙纤维制备［1-2］采用化学成分与人体骨矿物质成分相近的化学纯磷酸二氢钙(或偏磷酸钙)为主要原料，通过添加适量的稳定剂S和阻降剂M，置于坩埚中，一并放入自制的拉丝炉中，缓慢升温至1000℃.原料先变为白色粉末,继而成为液态,然后使其缓慢冷却,在冷却过程中以自制拉丝机拉丝，用熔融拉丝的方法，制备出聚磷酸钙纤维.以19JA型万能工具显微镜测得单丝直径在5~250μm范围内，密度为2.3g/cm3.1.1.2动物昆明种健康小鼠（西安交通大学医学院实验动物中心提供），体质量18～22g；健康新西兰兔(西安交通大学医学院实验动物中心提供)，体质量2.0～2.5kg.1.2方法1.2.1CPP材料萃出液的制备参照文献［3］，取直径50μmCPP纤维30cm，经灭菌处理后，放入100mL无菌生理盐水中，37℃下密闭温育72h，制备萃出液备用.1.2.2CPP材料萃出液最大耐受量测定按国标（GB1519394）［4］方法进行.昆明种小鼠20只，雌雄各半，体质量18~22g,.freelL，观察7d内动物反应及死亡情况.1.2.3小鼠骨髓细胞微核试验按国标（GB1519394）［4］方法进行.昆明种小鼠30只，雌雄各半，体质量18~22g,随机分为CPP试验组（IP最大耐受量的CPP萃出液）、阴性对照组（生理盐水）和阳性对照组（环磷酰胺40mg/kg）共三个试验组.每日IP给药1次，共7次，于末次给药后6h脱臼处死，取胸骨制成骨髓涂片，Gimsa染色，每只小鼠计数嗜多染红细胞1000只，计算微核发生的千分率.1.2.4小鼠精子畸变试验按国标（GB1519394）［4］方法进行.体质量25~35g雄性小鼠30只，分组给药同1.4微核试验.阳性对照用乙酰水杨酸，于末次给药后6h用颈椎脱臼法处死小鼠，取出两侧副睾，放入盛有适量生理盐水（1mL）的平皿中.用眼科剪将副睾纵向剪1~2刀，静置3~5min，轻轻摇动.用四层擦镜纸过滤，吸滤液涂片.于空气中干燥后，甲醇固定.用10~20g/L伊红染色1h，用水轻冲，干燥.在低倍镜下找到背景清晰、精子重叠较少的部位，用高倍镜顺序检查精子形态，计数结构完整的精子.每只小鼠至少检查1000个精子.以便统计精子畸形率.1.2.5小鼠骨髓细胞染色体畸变试验按国标（GB1519394）［4］方法进行.分组给药同1.4微核试验.阳性对照组小鼠处死前2～4h，按4mg/kg体质量腹腔注入秋水仙素.小鼠颈椎脱臼处死，取股骨，去除附着的肌肉，剪去两端骨骺，用带针头的注射器吸取2～4mL22g/L柠檬酸钠溶液，将骨髓洗入10mL离心管中，反复冲洗数次直至股骨断面由红色变粉色，然后以1000～1500r/min离心10min，弃去上清液.离心后的细胞沉淀物加入4mL75mmol/L氯化钾溶液低渗处理，用新配制甲醇冰乙酸固定液固定，细胞悬液制片，Giemsa染色，空气中自然干燥后镜检. 每只动物分析100个中期相细胞，每组不少于1000个中期相细胞.观察染色体数目和结构改变.1.2.6致畸试验按国标（GB1519394）［4］方法进行.健康性成熟昆明种小鼠，雌性60只，雄性30只，按二雌一雄合笼交配，将每天检出的受孕雌鼠，按微核试验平均随机分配，每剂量组受孕鼠为20只.每剂量组的孕鼠检出精子的当天作为受孕0d，于小鼠孕期6~15d给药，阳性对照为乙酰水杨酸.于孕期第20日将孕鼠颈椎脱臼处死，剖检子宫及胎仔，检查胎仔有无畸形.1.2.7肌肉包埋试验将自制CPP制成直径为2mm，长10mm的柱状体，环氧乙烷消毒备用.用常规骨水泥(PMMA)制成同样大小的棒材作对照.取健康新西兰兔12只，体质量2.0～2.5kg，手术前1d背部脊柱两侧备皮，戊巴比妥钠经耳缘静脉麻醉，取背部正中纵行切口，钝性分离右侧竖脊肌，植入CPP棒材共4枚，平行于脊柱，离中线25mm，各植入物间隔约25mm，同法在对侧植入PMMA骨水泥作对照，逐层缝合至皮肤.于术后1，4，8，12enyi检验.2结果2.1CPP材料萃出液最大耐受量预试验结果表明，CPP材料基本无毒，测不到LD50；最大耐受量测定结果表明，一次腹腔注射CPP材料萃出液每1kg质量40mL，观察7d内小鼠未见死亡，也未见异常反应.说明CPP材料萃出液对小鼠的最大耐受量大于40mL/kg.2.2小鼠骨髓细胞微核试验CPP组的微核细胞数和阴性对照组相似，差异无统计学意义(P0.05)，而环磷酰胺组的微核细胞数，和阴性对照组相比差异有统计学意义(P0.01，表1).表1CPP材料萃出液对小鼠微核发生率的影响（略）2.3小鼠精子畸变CPP组的精子畸变率和阴性对照组相比差异无统计学意义(P0.05)，而阳性对照组的精子畸变率和阴性对照组相比差异有统计学意义(P0.01，表2).2.4小鼠骨髓细胞染色体畸变CPP组的染色体畸变率和阴性对照组相比差异无统计学意义(P0.05)，而阳性对照组的染色体畸变率和阴性对照组相比差异有统计学意义(P0.01，表2).2.5致畸CPP组和对照组胚仔外观和内脏发育未出现明显畸变.而乙酰水杨酸组则出现胚仔头面与身体的畸形如脑露、脊椎裂，侧脑室扩大，脑骨、骨柄、颞骨、蝶骨、枕骨的未骨化和骨化不全等，总畸变率为（80.10±11.00）%（表2）.表2CPP材料毒理学检测结果（略）2.6CPP材料肌肉植入试验对兔肌肉组织反应2．6．1实验动物的大体观察所有动物均成活，伤口无红肿，愈合良好，无感染及窦道产生，未见变态反应、中毒及热源反应. 手术伤口愈合良好，未见感染及窦道产生.2．6．2试件标本的大体观察术后1acopeia(USP)23.TheUnitedStatesPharmacopeialConvention,Inc.［M］.1995:1650-1720.［4］GB1519394，中华人民共和国国家标准食品安全性毒理学评价程序及方法［S］．［5］GB/T161751996，（ICS07.100.10C48）,中华人民共和国国家标准医用有机硅材料生物学评价试验方法［S］.［6］RuhePQ,HedbergEL,PadronNT.Biopatibilityanddegradationofpoly(DLlacticcoglycolicacid)/calciumphosphatecementposites［J］.JBiomedMaterResA,2005,74(4):533-544.［7］杨成明.生物医学工程的基础与临床［M］.天津:天津科学技术出版社,1988：144-151.［8］同志超，王坤正，陈君长，等.自制磷酸钙骨水泥人工骨的生物安全性［J］.西安交通大学学报（医学版），2004,25（1）：51-53.［9］XuHH,SimonCGJr.Fastsettingcalciumphosphatechitosanscaffolds:mechanicalpropertiesandbiopatibility［J］.Biomaterials,2005,26(12):1337-1348.［10］YangXB,A,SantosJD,etal.Invivoperformanceofbiodegradablecalciumphosphateglassceramicsusingtherabbitmodel:histologicalandSEMobservation［J］.JBiomaterAppl,2006,20(3):253-266.［12］Thor,SchultzeMosgauS,KesslerP,etal.Boneregenerationinosseousdefectsusingaresorbablenanoparticularhydroxyapatite［J］.JOralMaxillofacialSurg,2005,63(11):1626-1633.