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力学性能和孔隙度的丙烯酸骨水泥装满Alendronate粉

   发布时间:2018-09-28   [点击量:118]  


无菌性松动是最常见的关节置换的并发症1]。目前,没有其他无菌性松动的治疗除了髋关节置换(2]。有效预防无菌性松动的控制是至关重要的。已经表明,oral-administered二磷酸盐,尤其是alendronate,有效地抑制了穿debris-induced骨质溶解,减少无菌性松动的风险(3.]。然而,不良事件,值得注意的是,上消化道溃疡,经常被观察到0.7%的低生物利用度与oral-administered alendronate[4]。此外,贫困患者药物依从性损害的治疗效果alendronate[5].

1994年,哈米什等人提出的想法bisphosphonate-loaded丙烯酸骨水泥为本地药物输送系统(6]。这个提议类似的抗生素(s)到一个丙烯酸骨水泥(7]。二磷酸盐的地方高管理是通过持续药物洗脱从水泥8,9]。我们之前在活体内研究表明,丙烯酸骨水泥的地方释放alendronate抑制穿debris-mediated骨质溶解和增强宿主骨的机械强度在巩固了关节成形术(10]。建议的机制,筛选了二磷酸盐刺激增加osteoprotegerin配体和受体减少核转录因子的激活kappa-B配体(11].

已经有很多报道bisphosphonate-loaded丙烯酸骨水泥(12- - - - - -15]。Yu et al。12]发现装载液体磷酸盐水泥的弯曲强度降低了39%。刘易斯等人。13]表明,治好了水泥的疲劳寿命降低了97%和39%时alendronate添加在液态和tablet-ground粉末的形式,分别(两个值相对于纯水泥)。这些结果归因于阿仑膦酸液体和片剂中的赋形剂对聚合过程的干扰。alendronate和赋形剂alendronate平板电脑(12,13]。Matuszewski et al。14]发现增加60毫克的磷酸盐水泥粉40 g没有有害影响抗压强度或挠曲强度的水泥。歌等。15]表明,增加不超过500毫克的alendronate水泥粉50克并没有显著减少水泥的抗压强度和抗弯强度。我们所知,没有研究涉及到确定的准静态力学性能和疲劳寿命的丙烯酸骨水泥含有二磷酸盐的粉。

材料和方法

材料和制备试样

alendronate粉(默克公司、夏普& Dohme,杭州,中国;粒径范围为4.67 - 44.21µm和平均= 20.77µm)和骨水泥的粉(小王耐力;DePuy、伦敦、英格兰)混合使用open-bowl技术在实验室环境条件下,所描述的刘易斯et al。13]。液体添加到水泥的混合粉末混合物。之后,水泥面团是注入不同的不锈钢模具生产标本进行不同的测试(图。1)。然后,治愈水泥标本被从模具600 -勇气和抛光砂纸。标本被目测检查,数字卡尺,标签,和x射线。标本被丢弃如果存在下列问题:表面缺陷(s)> 0.25毫米的尸体标本和/或在过渡段;孔隙大小> 1毫米直径标本和/或在过渡段内;和任何尺寸超过5%在其标称值(13].

公认的标本被随机分为8组基于alendronate加载(6]和治愈老化条件下的水泥(在实验室环境气氛或沉浸在磷酸缓冲盐溶液(PBS),pH值7.4(Gibco英杰公司集团,大岛,纽约)30天)(16]。因此,组:对照组大气(GA0),沉浸对照组(GI0),大气0.1 wt. / wt。% -alendronate集团(GA0.1),浸泡0.1 wt. / wt。% -alendronate集团(GI0.1),大气0.5 wt. / wt。% -alendronate集团(GA0.5),浸泡0.1 wt. / wt。% -alendronate集团(GI0.5),大气1 wt. / wt。% -alendronate集团(GA1),浸1 wt. / wt。% -alendronate集团(GI1)。


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机械测试


抗压强度、压缩模量、抗拉强度和抗弯强度测定的测试在实验室环境条件下进行(空气、22±1°C),按照ASTM F451[17)(n = 6 - 7),ISO 527(18)(n = 6 - 8)和ISO 5833(19分别](n = 6 - 9)。在PBS进行疲劳试验,在37±2°C(13依照ASTM F2118[],20.),应用负载对应±15 MPa的压力和5赫兹的频率(n = 7)。疲劳试验的结果(数量的周期断裂(Nf))进行了分析使用的带三个参数的威布尔关系[21- - - - - -23),导致疲劳寿命值最低或担保(没有),特征疲劳寿命(Na)和威布尔模数(m)(21- - - - - -23]。疲劳性能指数计算的威布尔值(Nwm)因此21]

NWM = No + Na(ln 2)1 / m


形态和断裂表面的孔隙度


疲劳试验后,试样的断口表面超声清洗,干燥,sputter-coated gold-palladium层,和检查25.0 kV用扫描电子显微镜(SEM);范,使100年美国)的放大93×。五个部分的样本是随机选择,然后,孔隙度确定。这涉及到使用商业化软件包(Image-pro + 6.0,媒体控制论,Inc .,银泉,医学博士,美国)选择一个感兴趣的区域(ROI)在一段,然后,数字化。对于每一个图像,孔的数量,平均孔隙大小和像素计算确定的数量。计算孔隙度(P)因此[10]

据美联社/ Ai,P =

美联社在哪里总面积占领所有的毛孔和Ai的面积是整个图像。


统计分析


定量结果表示为平均值±标准偏差。每组定量结果的首次测试正常使用方差同质性和正态分布测试。当发现这种情况,差异显著性的参数检验手段(单向方差分析)。否则,使用非参数显著性检验。组间差异比较的方法有显著性差异。之间的回归分析进行P和每个之间的准静态力学性能以及P和Nf(24]。统计学意义是表示如果p < 0.05。分析商业化软件包(SPSS 16.0对Windows;美国SPSS Inc .,芝加哥,IL)。


结果

准静态力学性能


alendronate粉加载的影响(ALN)抗压强度不显著(F = 4.177,p = 4.177),但沉浸在PBS产生显著减少这种力量(F = 7.140,p = 7.140),对于每一个水泥集团,这力量超过规定的最低水平ASTM F451(70 MPa)(图2)。同样的趋势被发现(a)抗压模量影响的ALN(F = 4.306,p = 4.306)和沉浸在PBS(F = 15.833,p < 0.001)(图2);和(b)的抗拉强度的影响ALN(F = 6.732,p = 6.732)和沉浸在PBS(F = 23.125,p < 0.001)(图2)。无论是ALN还是沉浸在PBS挠曲强度产生了重大影响(F = 0.005,p = 0.999,F = 15.833,p < 0.001,分别)(图。2)。此外,对于每一个水泥集团,挠曲强度高于ISO 5833规定的最低水平(50 MPa).


疲劳寿命


ALN的增加显著降低Nf和NWM(F = 4.306,p = 0.0090)一样沉浸在PBS(F = 11.642,p = 11.642)(表1).

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