載有辛伐他汀的生物仿生涂層的鈦棒在骨形成中的作用的研究

譚桔

摘?要：一般而言，他汀類的藥物其主要功能是降低血漿膽固醇水平，減輕血管動脈粥樣硬化，減少心血管疾病的病殘率以及病死率。Mundy[1]第一次提出了他汀類的藥物對骨組織的代謝具有影響性，可以通過他汀類藥物治療和預防骨質疏松癥，Mundy首次提出的時間是在1999年。在其之后有許多學者通過動物實驗，證明了他汀類藥物是可以促進骨折的愈合的，并且通過載體能夠促進局部新骨的形成[2]。一些臨床實驗的研究也基本上證明了他汀類藥物能夠增加骨密度 [3]。本次實驗，利用藥物與鈣磷離子共沉積于鈦棒表面這一特點，將辛伐他汀加于鈦棒上，通過體內實驗來觀察涂層對成骨的影響。

一、材料和方法

（一）材料

純鈦棒購自浙江慈溪醫療器械廠，HCI，H2SO4，NaOH等由浙大材化學院惠贈。場發射掃描電子顯微鏡（荷蘭FEI公司，型號：SIRION），傅里葉變換紅外光譜儀（美國Nicdet公司，型號：Nexux670），純辛伐他汀粉末（臺州市天瑞化工有限公司），成年新西蘭白兔6只（購自浙大華家池校區實驗動物中心，體重2.6-3.2KG）。

（二）方法

1.酸堿熱處理鈦棒

首先，以0.25-0.5mm大顆粒金剛砂磨砂光滑面鈦棒，依次以丙酮、75%乙醇、蒸餾水超聲清洗各15 min。其次，將20mL尿素酶溶液（1.5mg/mL）與30mL碳化二亞胺溶液（5mg/mL）混合，將鈦棒浸入到尿素酶-碳化二亞胺混合溶液中，37℃水浴維持18小時，最終我們得到尿素酶修飾的鈦棒。

尿素酶修飾的鈦棒置入PBS溶液沖洗;最后將Ca（NO3）2、NH4H2PO4、尿素混合溶解于水中使各自濃度達到10mM、6mM和10mM，用50mM氨水調解PH值在5.8，配置混合溶液，然后將尿素酶修飾的鈦棒浸入100mL上述混合溶液中，37℃維持1小時，這樣在鈦棒表面被羥基磷灰石涂層。制成生物仿生鈣磷涂層的鈦棒。

2.載有辛伐他汀的鈣磷涂層鈦棒的制備

50mg辛伐他汀溶解于1mL95%乙醇和1.5mL0.1M氫氧化鈉溶液中，50℃水浴箱加熱2小時，最終用蒸餾水將溶液配制成為10mL的母液，將其保存于-20℃冰箱中，根據需要可將母液稀釋至所需濃度（10-7mol·L-1）。加入PBS仿生溶液后同上制成載有辛伐他汀的鈣磷涂層鈦棒。

3.動物實驗

分為3組，純鈦棒（A組）、鈣磷涂層的鈦棒（B組）、載有辛伐他汀的涂層鈣磷涂層的鈦棒（C組）三組，本組使用的動物為成年的新西蘭白兔6只，使用1% 戊巴比妥鈉按30mg/kg體重對白兔進行麻醉，雙側下肢去毛、對裸露的皮膚用碘酒酒精進行消毒，在雙側脛骨上段前內側皮膚切口，長約1.8cm，依次切開皮膚、皮下組織和骨膜，在脛骨干上用牙科鉆取與長軸垂直的骨洞（約2mm×2mm），在插入鈦棒之前用生理鹽水沖洗干凈，縫合切口。術后將白兔分籠飼養，連續三天肌肉注射青霉素80萬u預防感染。分別于術后8、12周將白兔處死，取材。HE染色，掃描電鏡觀察。

二、討論

應用仿生改性鈦表面的意圖主要在于在鈦金屬表面制備活性TiO2層，使其能在體液狀態下誘導磷酸鹽的沉積。在實驗中，為了使其表面粗化，需要使用對鈦表面磨砂、酸蝕等微刻蝕技術，這樣一方面可以擴大植入體的表面積，并通過擴大的表面積提高機械鎖合力和增加植入體的初期穩定性;另一方面，對成骨細胞功能的表達也是有利的。

骨結合就是指體內埋植的植入體與骨組織之間形態上的緊密接觸，不間隔任何軟組織。這是金屬植入體與骨組織成功結合的重要標準。骨結合并不是孤立存在的一種現象，而是依賴于前期的骨誘導和骨傳導。因此，當種植體植入骨內時，種植材料表面的骨誘導因子，將會刺激和誘導種植床周圍的骨髓干細胞、骨前體細胞分化為成骨細胞，然后，成骨細胞分泌細胞外基質，進而礦化形成礦化小結，最終新骨的形成。簡而言之，骨誘導就是募集未成熟的細胞，然后刺激這些細胞分化成為成骨細胞，這也是骨折愈合和種植體愈合的普遍生物學機制。

參考文獻：

[1] Mundy G，Garrett R，Harris S，et al.?Stimulation of bone formation in vitro and in rodents by statins . Science，1999，286：1946-1949.

[2] Oxlund H，dalstra M，Andreassen TT，et al.Statin given perorally to adult rats incteases cancellous bone mass and compressive strength. CalcifTissueInt，2001，69：299-304.

[3] Solomon DH，Finhelstein JS，Wang PS，et al. Statin lipid-lowering drugs and bone mi- neral density.Pharmacoe pidemiol Drug Saf，2005，14：219-226.