新型抗菌骨修复材料的研发关键技术及应用

地区:上海市 宝山区

关键词:中国人民解放军昆明总医院;昆明理工大学;昆明医科大学附属口腔医院

成果类型:其它

成果领域:生物与新医药

成果编号:A2021061000001423

成果描述:

口腔颌面部骨折创伤、骨肿瘤、骨结核和骨畸形等疾病常导致严重的骨缺损而引发生理功能障碍和精神创伤,而感染是骨缺损修复失败的常见原因,如何合理有效地将抗菌剂负载于骨修复材料已成为研究热点。该项目从2004年开始,在国家级和省部级五项课题的支助下,历时十余年,系统研究了商品纳米粒子改性陶瓷晶须的熔附工艺,为后期陶瓷晶须表面改性奠定了重要基础;采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化钙,探索羟基磷灰石晶须的制备工艺,同时实现了晶须表面纳米粒子可控地在位均匀改性这一重要创新;最终在国内最早研制成功具备抗菌性能的羟基磷灰石晶须/纳米氧化锌、纳米氧化钙人工骨材料,并对其体外降解、抗菌性能、抗菌机理以及拔牙位点保存的应用等方面进行了研究;此外系统地提出引导骨再生术过程中预防、控制和处理感染性骨缺损的具体措施,为提高引导骨再生成功率提供了重要的基础。主要创新点如下:在国内最早将溶胶-凝胶法应用到晶须表面改性研究,获得了抗菌骨修复材料制备工艺关键技术,解决了纳米粒子团聚问题,精确控制晶须表面改性,实现纳米粒子均匀附着于晶须表面。研发所得的新型抗菌性人工骨材料,对4种口腔常见致病菌抑菌率达75%-90%,抑菌作用持续时间可达8周以上,体外极限降解率达39.75%,感染性骨缺损区8周开始成骨。拔牙位点保存实验证明其成骨性能达到国际上广泛使用、无抗菌性人工骨材料Bio-Oss的成骨能力,但材料成本仅为其五分之一。基于前期基础研究结果取得的植骨后预防感染方案,在20余家三级医院进行推广应用,经临床验证,该方案有效地降低了植骨区感染率,为抗菌性羟基磷灰石晶须-纳米ZnO、羟基磷灰石晶须-纳米CaO人工骨材料的临床应用奠定了基础。首次选用生物特性与人类相近的类灵长类实验动物–树鼩进行了骨修复材料肌肉内成骨实验,为抗菌性羟基磷灰石晶须-纳米ZnO、羟基磷灰石晶须-纳米CaO人工骨材料在人体应用前评价提供了一种新的实验方法。该研究为降低植骨后感染、提高植骨成功率提供了更好的选择,也为人工骨的国产化做出重要贡献。该项目获授权发明专利3件;发表论文38篇,其中SCI/EI收录7篇;培养研究生12名。相关技术已通过国内外会议交流、省内外举办学习班的形式进行推广,所得出的重要结论得到广大同行认可。其中植骨区感染预防方案已在省内外20余家大型医院得到应用,共完成3000余例引导骨组织再生手术,取得了良好的社会效益和经济效益。
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