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(dòng)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(duì)骨組織的代謝具有影響性，可以通過(guò)他汀類藥物治療和預(yù)防骨質(zhì)疏松癥，Mundy首次提出的時(shí)間是在1999年。在其之后有許多學(xué)者通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，證明了他汀類藥物是可以促進(jìn)骨折的愈合的，并且通過(guò)載體能夠促進(jìn)局部新骨的形成[2]。一些臨床實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，利用藥物與鈣磷離子共沉積于鈦棒表面這一特點(diǎn)，將辛伐他汀加于鈦棒上，通過(guò)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察涂層對(duì)成骨的影響。

一、材料和方法

（一）材料

純鈦棒購(gòu)自浙江慈溪醫(yī)療器械廠，HCI，H2SO4，NaOH等由浙大材化學(xué)院惠贈(zèng)。場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（荷蘭FEI公司，型號(hào)：SIRION），傅里葉變換紅外光譜儀（美國(guó)Nicdet公司，型號(hào)：Nexux670），純辛伐他汀粉末（臺(tái)州市天瑞化工有限公司），成年新西蘭白兔6只（購(gòu)自浙大華家池校區(qū)實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(shí)，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(dá)到10mM、6mM和10mM，用50mM氨水調(diào)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(shí)，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(shí)，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(jù)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)

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(dòng)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(duì)白兔進(jìn)行麻醉，雙側(cè)下肢去毛、對(duì)裸露的皮膚用碘酒酒精進(jìn)行消毒，在雙側(cè)脛骨上段前內(nèi)側(cè)皮膚切口，長(zhǎng)約1.8cm，依次切開(kāi)皮膚、皮下組織和骨膜，在脛骨干上用牙科鉆取與長(zhǎng)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(shù)后將白兔分籠飼養(yǎng)，連續(xù)三天肌肉注射青霉素80萬(wàn)u預(yù)防感染。分別于術(shù)后8、12周將白兔處死，取材。HE染色，掃描電鏡觀察。

二、討論

應(yīng)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(tài)下誘導(dǎo)磷酸鹽的沉積。在實(shí)驗(yàn)中，為了使其表面粗化，需要使用對(duì)鈦表面磨砂、酸蝕等微刻蝕技術(shù)，這樣一方面可以擴(kuò)大植入體的表面積，并通過(guò)擴(kuò)大的表面積提高機(jī)械鎖合力和增加植入體的初期穩(wěn)定性;另一方面，對(duì)成骨細(xì)胞功能的表達(dá)也是有利的。

骨結(jié)合就是指體內(nèi)埋植的植入體與骨組織之間形態(tài)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(jié)合的重要標(biāo)準(zhǔn)。骨結(jié)合并不是孤立存在的一種現(xiàn)象，而是依賴于前期的骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)。因此，當(dāng)種植體植入骨內(nèi)時(shí)，種植材料表面的骨誘導(dǎo)因子，將會(huì)刺激和誘導(dǎo)種植床周圍的骨髓干細(xì)胞、骨前體細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞，然后，成骨細(xì)胞分泌細(xì)胞外基質(zhì)，進(jìn)而礦化形成礦化小結(jié)，最終新骨的形成。簡(jiǎn)而言之，骨誘導(dǎo)就是募集未成熟的細(xì)胞，然后刺激這些細(xì)胞分化成為成骨細(xì)胞，這也是骨折愈合和種植體愈合的普遍生物學(xué)機(jī)制。

參考文獻(xiàn)：

[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，F(xiàn)inhelstein JS，Wang PS，et al. Statin lipid-lowering drugs and bone mi- neral density.Pharmacoe pidemiol Drug Saf，2005，14：219-226.