【摘要】 目的 通過體內、體外實驗，對納米羥基磷石復合40%二氧化鋯材料進行早期生物相容性評價。 方法 按照國家標準GB/T16886醫療器械生物學評價標準的要求，同時報據納米羥基磷灰石復合40%二氧化鋯材料的特定用途，選取樣本進行如下生物學實驗：致敏試驗，溶血試驗，刺激試驗，肌肉植入試驗。 結論 經體內和體外試驗結果顯示：納米羥基磷灰石復合40％二氧化鋯材料無致敏、無刺激、無變形，具有良好的血液及生物相容性。

【關鍵詞】 納米羥基磷灰石 二氧化鋯 生物相容性

由于創傷、感染、腫瘤以及先天性缺損等原因所致骨缺損在臨床十分常見，傳統修復骨缺損的方法：如自體骨移植，同種異體骨移植。自體骨取骨量有限，同時取自體骨痛苦大、后遺癥多、異體骨又有排異反應。而人工合成的骨移植材料在一定程度上可以達到自體骨和異體骨修復的效果，又可以避免疾病感染和骨源有限等弊端[1]。納米羥基磷灰石與人體骨骼主要無機成分相似的化學組成和晶體結構，它具有良好的生物相容性，對人體無毒，又能夠在植入人體后同骨表面形成很強的化學鍵結合，有利于骨的長入[2]。然而它的脆性大、韌性較差、容易發生斷裂破壞，二氧化鋯陶瓷是一種生物惰性陶瓷，具有良好的生物相容性、較高的彎曲強度、斷裂韌性和較低的彈性模量。正是由于二氧化鋯具有增韌補強的作用，有效的改善納米羥基磷灰石的力學性能[3]。因此，納米羥基磷灰石復合40%二氧化鋯陶瓷材料，兼具材料生物活性、骨誘導性以及材料力學特性，成為用于承載部位骨缺損修復具有廣泛前景的新興材料。

一、實驗方法

(一) 致敏試驗

取豚鼠30只，雌雄各半，體重300—500g，隨機分為三組，實驗組、陰性對照組和陽性對照組各10只。實驗樣品的生理鹽水浸提液，5%甲醛溶液作為陽性對照，生理鹽水作為陰性對照[4]。

（二）刺激試驗

選用新西蘭白兔，每組3只，雌雄各半隨機分3組，體重2.5kg-3.0kg。HA/40% ZrO2浸提液，陰性對照：生理鹽水，陽性對照為3%甲醛溶液。在脊柱左側取一去毛區，標記5個點，常規麻醉消毒用1ml注射器試驗組于5個點每點注射0.1ml的浸提液，陰性對照組每點注射0.1ml的生理鹽水，陽性對照組每點注射01.ml的甲醛溶液。

（三）溶血實驗

穿刺抽取人靜脈血10ml加入到含有抗凝肝素鈉的試管中，混合抗凝。取抗凝人血8ml，加入10ml生理鹽水，稀釋備用。取24支干凈玻璃試管每組8支。實驗組每只試管加入材料浸提液10ml，陰性對照組每只試管加入10ml生理鹽水，陽性對照組每只試管加入10ml蒸餾水，將全部試管在37℃恒溫箱中恒溫30分鐘后，每只試管分別加入0.2ml稀釋抗凝人血，輕輕混勻，繼續保溫60分鐘后，離心5分鐘，吸取上清液至比色皿中，用分光光度計在545nm波長處測定吸光度。

溶血率 =實驗材料的吸光度—陰性對照的吸光度/陽性對照的吸光度—陰性對照的吸光度

結果評定：若材料的溶血率<5%，說明該材料符合國家標準；若>5%，則不符合生物醫用材料溶血試驗要求。

（四）肌肉內植入試驗

選用Wister大鼠48只，雌雄各半，體重220±25g，隨機分為術后第7、15、30、90天4組， 每組10只。對照組8只。常規麻醉消毒， 分離豎脊肌，于肌肉內植入消毒的HA/40% ZrO2材料塊， 縫合肌膜和皮膚。術后每日予以青霉素20 萬U 肌注， 連續3 d ， 于術后第7、15、30、90 天取材，對照組手術操作如上， 但不放材料板。大體觀察并制作標本切片，HE染色，光鏡下觀察。

二、結 果

(一)致敏試驗

各實驗組和生理鹽水對照組皮膚均無紅斑、水腫或疹塊發生，致敏率為0。

但甲醛對照組動物出現顯著的紅斑和水腫，致敏率為100%，致敏作用強

(二)刺激試驗

生理鹽水對照組均未見任何刺激反應，試驗組3號兔的第2點24h時可見淡紅色邊界清晰的紅斑和邊緣明顯高于周圍皮面的輕度水腫，48h時可見淡紅色邊界清晰的紅斑剛可查出的極輕微的水腫，72h時可見此點極輕微的紅斑無水腫。所以24h的平均原發性刺激指數為0.267，48h的平均原發性刺激指數為0.2，而72h的平均原發性刺激指數為0.067，均小于0.4，則說明材料對皮膚無刺激作用，而甲醛對照組各時間點可見嚴重的紅斑和水腫，為強刺激。

(三)溶血試驗：

實驗組和陰性對照組各管離心后，上層均為清亮無色液體，下層為紅細胞沉淀物，該材料的溶血率為3.17%，小于國家標準5%，說明該材料符合組織工程支架溶血試驗要求。

經SPSS 10.0統計軟件單因素方差分析和SNK-q檢驗：實驗組與陰性對照組之間光吸收度值無統計學差異（P＞0.05），實驗組與陽性對照組光吸收度值有顯著性差異（P＜0.05）。 (四)肌肉植入試驗

將各組實驗動物包繞納米羥基磷灰石-二氧化鋯材料的組織切開， 植入后7天，試樣周圍可見以嗜中性粒細胞浸潤為主的炎性反應，可見吞噬細胞，無囊壁形成。

植入15天后試樣周圍有少量嗜中性粒細胞，淋巴細胞浸潤和巨細胞反應；試樣周圍可見小血管與纖維母細胞增生，開始形成疏松囊壁。

植入30天后，試樣周圍可見少量淋巴細胞，試樣周圍可見纖維母細胞與膠原纖維，并已形成纖維囊腔結構。

植入90天后試樣周圍未見或僅見極少量淋巴細胞，纖維化囊壁致密，壁的厚度比形成初期要薄。

三、討 論

目前，生物醫學材料安全性評價主要是采用醫療器械生物學評價體系，即世界標準化組織（ISO）制定的10993系列標準，國內轉化為國家標準（GB/T）16886系列標準。參照以上標準，選擇了（致敏試驗、刺激試驗、溶血試驗、、肌肉植入試驗），由于該生物醫學材料在體內是不降解的，作為異物一定會對生物體產生作用，同時生物體也會對植入材料產生排斥反應，如果該材料最終被生物體接受，就認為該生物材料與組織之間相容，被稱為具有好的生物相容性；反之，被稱為生物不相容。

致敏反應屬Ⅳ型變態反應，試驗用完全弗氏佐劑和十二烷基硫酸鈉石蠟液起到加強致敏作用的效果，又采取了最大劑量法，保證了試驗結果的可靠性。況且豚鼠為T淋巴細胞敏感型動物，而結果顯示試驗組各注射點均無紅斑和水腫，證明此材料無致敏反應。

刺激是不涉及免疫學機制的一次、多次或持續與試驗組織工程支架材料接觸引起的局部炎癥反應。本文使用的是皮膚刺激試驗。采用5點注射法，各時間點平均原發性刺激指數均小于0.4，則說明材料對皮膚無刺激作用，而甲醛對照組各時間點可見嚴重的紅斑和水腫，為強刺激。

溶血試驗是檢測生物醫用材料對血液紅細胞的溶血作用，測定紅細胞溶解和血紅蛋白游離的程度。本實驗采用直接接觸法，該材料的溶血率為3.17%，小于國家標準表明該材料不引起溶血反應。此試驗對吸光度數值先用單因素方差分析，結果為p〈0.05，說明三組之間存在統計學差異，多組間均數的兩兩比較采用q檢驗，結果為試驗組與陰性對照組之間p〉0.05，說明與陰性對照組之間無差別，而與陽性對照組之間p〈0.05，說明試驗組與陽性對照組之間有顯著差別。

體內植入實驗是為了評價活體組織與試驗樣品材料的相互反應。所有醫療器械和材料植入體內均會不同程度地產生組織反應。目前，常采用肌肉局部組織生物學反應評價是根據炎性細胞反應和纖維囊形成進行組織反應分級，然后在根據組織反應分級情況進行結果評定。本試驗植入各個時期炎癥細胞浸潤和纖維囊形成分級符合國家標準。

本實驗體內和體外試驗結果表明納米羥基磷灰石復合40%二氧化鋯陶瓷材料是一種無致敏、無刺激、無溶血，具有良好的血液和組織相容性的材料，又因其材料本身具有良好的生物活性及力學特性，有望成為修復骨缺損十分重要的生物材料。

參 考 文 獻

[1] MuruganR，RamakrishnaS.Development of nanocomposites for bonegrafting.Compos.Sci.Technol.，2005，65(15-16):2385-2406.

[2] 胡江.組織工程研究進展.2000.生物醫學工程學雜志，17(1):75-79

[3] 李世普.《生物醫學材料導論》，武漢工業大學出版社，2000.

[4] 郝和平.醫療器械生物學評價標準實施指南[M].北京:中國標準出版社，2002.81～135.