石墨烯涂层镍钛记忆合金锚钉对骨量丢失兔急性冈上肌腱损伤成骨效应的实验研究OA

目的:(1)逆向设计新型镍钛记忆合金锚钉并进行石墨烯涂层,对比其与普通钛合金锚钉的力学性能,以及对小鼠成骨细胞增殖和成骨活性的影响。(2)评估石墨烯涂层镍钛记忆合金锚钉对于骨量丢失肩袖损伤后局部骨整合、骨形成及腱-骨愈合强度的影响。方法:(1)设计并制备新型镍钛记忆合金锚钉,对其进行表面石墨烯涂层改性并进行表征。检测石墨烯涂层镍钛合金材料对小鼠成骨细胞增殖和活力的影响,对比不同锚钉的力学性能。(2)构建兔骨量丢失模型。3个月后拍摄Micro-CT验证建模成功。(3)骨量丢失兔急性冈上肌腱撕裂模型的建立,并进行组织学评价,生物力学评价及Micro-CT。结果:(1)石墨烯成功涂覆于镍钛合金材料表面,亲水性良好。(2)生物活性:石墨烯涂层镍钛合金材料增强成骨细胞增殖能力和成骨活性能力最强,其与空白对照组、钛合金组及未涂层组比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。(3)锚钉力学测试:在骨量丢失模型中,不论以何种角度拔出,镍钛合金锚钉最大拔出力均高于同角度钛合金锚钉拔出时的力,差异有统计学意义(P<0.05)。(4)骨量丢失造模组局部骨小梁厚度和数量显著低于未造模对照组,差异有统计学意义(P<0.05),骨小梁间距则相反,差异有统计学意义(P<0.05),验证造模成功。(5)组织学结果:术后6、12周,实验组骨组织结构正常,较其余两组,骨髓腔内骨髓细胞数量更多,骨小梁含量更多,骨小梁更粗,软骨细胞生成更多,胶原纤维排列较其他组更为致密、整齐。(6)生物力学:各组最大拉伸强度和刚度均随着时间的推移呈上升趋势。实验组的最大拉伸强度及刚度均优于其余两组,差异有统计学意义(P<0.05)。(7)影像学:实验组的骨小梁厚度和数量均高于其余两组,差异有统计学意义(P<0.05);相反,骨小梁间距显著降低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:G涂层镍钛记忆合金锚钉具有良好的亲水性,生物相容性、促成骨性和力学性能,可有效促进局部成骨,改善腱-骨愈合微环境,增大锚钉抗拔出力,提升腱-骨愈合质量。