1、研究背景最早是在20世纪60年代,可吸收生物材料这种新型材料首次被用作一种可吸收内固定治疗骨折的研究。随着时间的推移,可吸收材料越来越多的被人们研究,被运用到生活的各个领域,特别是生物医学。通过报道可知可吸收生物材料被用于生物医学很多方面,包括手术缝线、骨折的修复、牙齿畸形矫正、智能药物缓释载体、手足关节融合术的治疗等等许多方面,其中都有很多成功的运用案例,可生物降解的植入物近年来吸引了越来越多的目光。对可生物降解植入物研究的主要驱动力源自于他们在生理环境下可以逐步降解的特性,相比与永久植入物,可生物降解材料在植入人体后,逐渐失去作用,慢慢降解直到完全消失,所以这类材料可以降低甚至排除永久性植入物带来的许多问题、例如长期的内皮损伤、机械性刺激和局部慢性炎症等等。骨科最常用的植入生物降解材料主要分为可吸收陶瓷、可降解金属、可降解高分子材料。可吸收生物陶瓷(代表物磷酸三钙),优点主要是具有良好的生物相容性,较少发生炎症和排斥反应,无生物毒性,且其力学性能良好,能承受较大的应力与机械损耗,缺点是这类材料脆性较大,抗拉、抗剪、抗扭这方面性能较差。可降解金属(代表物镁合金、锌合金、铁合金),优点是金属的力学强度较好,又有良好的延展性,缺点这类合金降解速度较快,往往引起机械完整性的损失,手术后一周快速形成的氢气泡也是制约其发展的另一大因素。可吸收高分子材料相比于其余植入物,具有良好的生物相容性,降解缓慢,可以保证植入固定的有效性的同时又可避免快速降解导致的不良后果,而且降解的产物可安全从人体排出,安全性较好,主要代表物有聚己内酯、聚乳酸、聚氨酯等等。19世纪40年代人们首次提出形状记忆这一概念,但是形状记忆这一概念是在20世纪60年代被各领域专家重视,交联聚乙烯作为热收缩管时引起了大家广泛的注意,后续的研究开始于20世纪80年代,在90年代得到飞速发展,在最近10年更是取得了重大的进步。形状记忆材料成为一种非常智能的新型医学材料,我们能对其进行一系列的性能设计、改造,使这种新型材料来满足生物医学领域各种要求。形状记忆聚合物(shape memory polymers,SMP),又称为形状记忆高分子,20世纪50年代首次出现对形状记忆现象的描述,当时所用的形状记忆聚合物是辐照交联聚乙烯。20世纪70年代,因为美国航天局对形状记忆聚合物在航天领域的开发运用,引起了人们对其的广泛兴趣。1984年,法国设计了首例形状记忆聚合物—聚降冰片烯,相隔不久,日本成功开发了热塑性形状记忆聚合物,2001年,Andreas Lendlein对形状记忆聚合物做了系统的研究,并研究了一系列可用于生物医学的可降解形状记忆聚合物—聚氨酯,广泛用于牙科矫形、骨科矫形和药物载体等方面。随后20余年的发展,人们不断的完善形状记忆聚合物的性能,使得形状记忆聚合物越来越多的应用到生物医学领域。到如今,形状记忆聚合物已经广泛应用到生物医学领域。2、研究目的本研究针对医用可降解形状记忆材料的体外生物相容性及其制备的捆绑带在动物体内安全有效性的初步研究,为该材料后续的进一步研究提供实验基础;3、研究方法第一部分将小鼠胚胎成纤维细胞3T3-L1细胞复苏培养,接种到六孔细胞培养板上,每组4复孔,分材料组和对照组。在细胞爬片完后,我们用免疫组化技术检测波形蛋白表达情况,观察对照组与材料组表达强弱有无区别。用复苏好的小鼠胚胎成纤维细胞3T3-L1细胞接种到六孔细胞培养板上,每组3复孔。利用台酚蓝染色、细胞计数记录细胞生长曲线,利用流式检测法检测细胞生长各期增值情况,观察材料组和对照组细胞周期有无明显变化。第二部分实验动物操作实验过程:新西兰大白兔胫骨不完全离断作为动物骨折模型,模拟临床骨科手术时骨片的固定,利用可降解形状记忆捆绑带固定骨折骨片。术后给予抗感染治疗、夹板固定,2周后给予X光检查骨片在位情况,分组,把实验动物分为A(8周组)、B(14周组)、C(20周组)三组,8周后给予草坪诱导运动,术后8周、14周、20周进行实验动物一般情况观察、捆绑带骨片大体情况观察、捆绑带捆绑强度的检测、X片观察、各脏器包埋、染色、切片、组织学观察,从而大体分析可降解形状记忆捆绑带在动物体内捆绑有效性及安全性。研究结果免疫组化实验:细胞接种到材料组后没有发生明显的细胞形态学的改变,材料组和对照组细胞均生长良好,细胞形态正常,呈放射状紧密排列,对照组与材料组细胞均无明显的坏死、萎缩、破裂等情况。对照组与材料组细胞生长情况没有明显的差别。细胞增殖实验:把消化好细胞按2×10~5接种到对照组与材料组6孔板上,按细胞接种1d、3d、5d、7d,4个时间点进行观察计数,对照组与材料组细胞都能有序的增殖,接种后材料组第一天平均2.49×10~5个细胞,第三天平均4.38×10~5个细胞,第五天平均8.68×10~5个细胞,第七天平均15.2×10~5个细胞;对照组第一天平均2.50×10~5个细胞,第三天平均4.29×10~5个细胞,第五天平均8.84×10~5个细胞,第七天平均14.6×10~5个细胞,把对照组与材料组细胞计数绘制增殖曲线可看出,材料组与对照组无明显差别。CCK检测不同时间点细胞增值,对照组和材料组细胞都呈现增殖趋势,吸光度值增长速度相近,趋势无明显差异。利用统计学t检验对比材料组和对照组各组数据P>0.05,差异没有统计学意义,从而得知该形状记忆聚合物对细胞增殖无明显影响。细胞周期实验:流式实验检测材料组和对照组细胞周期G1期、S期、G2期所占比,得出的结果显示对照组与材料组细胞各细胞周期所占比相似,利用t检验分析对照组与材料组细胞周期所占比差异,得出P>0.05,显示差异无明显统计学意义。动物植入实验:我们制作新西兰大白兔不完全骨折模型,用可吸收形状记忆捆绑带固定,术后夹板外固定,术后兔子无感染、死亡等问题,术后X片显示骨折恢复愈合良好,术后给予康复锻炼,无明显畸形或功能不良,解剖时骨折周围软组织包裹,有新骨生成,无畸形愈合,通过不同时间段动物各脏器的石蜡包埋、切片、染色、观察,各脏器无明显细胞形态的改变,无明显异常。5、研究结论(1)、该可降解形状记忆聚合物具有良好的体外细胞生物相容性;(2)、该可降解形状记忆聚合物对细胞增殖无明显影响;(3)、该可降解形状记忆聚合物对细胞周期无明显影响;(4)、该可降解形状记忆聚合物在动物体内有良好的相容性,无明显毒副作用,其制作的捆绑带对骨折碎片的捆绑安全、有效;(5)、该可降解形状记忆聚合物在体内降解缓慢,在实验动物体内对骨片的捆绑作用时间长,捆绑安全;(6)、辐照消毒对该可降解形状记忆聚合物无明显的结构破坏,不会引起其形状记忆效应的消失。