羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉的力学及生物降解性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.38.002

中国组织工程研究

• 组织工程骨及软骨材料 tissue-engineered bone and cartilage materials • 上一篇下一篇

羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉的力学及生物降解性

傅荣¹，游晓波¹，钟振东²，李焰^{3, 4}

四川省人民医院，1整形科，2实验动物研究所，四川省成都市 610072；3解放军成都军区总医院口腔科，四川省成都市 610083；4解放军成都军区疾病预防控制中心，四川省成都市 610021

收稿日期:2013-02-18 修回日期:2013-02-26 出版日期:2013-09-17 发布日期:2013-09-17
通讯作者: Fu Rong★, Master, Associate chief physician, Department of Plastic Surgery, Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu 610072, Sichuan Province, China furongwuyan@hotmail.com
作者简介:傅荣★，男，1972年生，重庆市人，汉族，四川大学华西医学院毕业，硕士，副主任医师，主要从事生物材料及组织工程研究。 furongwuyan@hotmail.com
基金资助:
四川省科技厅课题资助项目(2001Z021)*；四川省卫生厅课题资助项目(100526，100086)**

Mechanical and biodegradable properties of absorbable hydroxyapatite/
poly-DL-lactide screws

Fu Rong¹, You Xiao-bo¹, Zhong Zhen-dong², Li Yan^{3, 4}

1Department of Plastic Surgery, Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu 610072, Sichuan Province, China; 2Experimental Animal Research Institute, Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu 610072, Sichuan Province, China; 3Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Chengdu Army General Hospital, Chengdu 610083, Sichuan Province, China; 4Disease Prevention and Control Center of Chengdu Military Region, Chengdu 610021, Sichuan Province, China

Received:2013-02-18 Revised:2013-02-26 Online:2013-09-17 Published:2013-09-17
Contact: Li Yan, Attending physician, Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Chengdu Army General Hospital, Chengdu 610083, Sichuan Province, China; Disease Prevention and Control Center of Chengdu Military Region, Chengdu 610021, Sichuan Province, China doctoryanli@yahoo.cn
About author:李焰，主治医师，解放军成都军区总医院口腔科，四川省成都市 610083 doctoryanli@yahoo.cn
Supported by:
the Science and Technology Department of Sichuan Province, No. 2001Z021*; the Health Department of Sichuan Province, No. 100526*, 100086*

摘要/Abstract

摘要：

背景：将聚乳酸与羟基磷灰石复合可提升植入体的力学性能、理化性能。
目的：应用犬股骨外髁骨折内固定模型，观察羟基磷灰石复合聚乳酸骨折内固定螺钉修复股骨外髁松质骨骨折的效果。
方法：手术制备42只比格犬双侧股骨外髁骨折模型，左侧采用羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉内固定作为实验组，右侧采用单纯聚乳酸螺钉内固定作为对照组。置入后2，4，8，12，24，36，48周获取标本，X射线观察骨折恢复情况，取股骨和螺钉标本进行病理组织学观察，检测螺钉质量、抗弯强度和重均分子质量，计算生物吸收率、强度衰减率和生物降解率。
结果与结论：置入后2-48周，双侧骨折区内固定良好，新骨生长良好，实验组螺钉生物吸收率低于对照组 (P ≤ 0.01)。实验组置入后2，4周螺钉抗弯强度高于对照组(P ≤ 0.05)，置入后2-48周螺钉生物降解率低于对照组(P ≤ 0.05或P ≤ 0.01)。两组标本病理变化相似，置入后48周，骨折均愈合，骨组织重建良好。表明羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉具备良好的内固定疗效和生物相容性，其力学性能和生物降解性能优于单纯聚乳酸螺钉。

关键词: 生物材料, 组织工程骨材料, 骨折愈合, 植入体, 羟基磷灰石, 聚乳酸螺钉, 犬股骨外髁骨折模型, 省级基金

Abstract:

BACKGROUND: Through compounding hydroxyapatite and poly-DL-lactide, the mechanical properties, physical and chemical properties of the implants can be enhanced.
OBJECTIVE: To detect the effect of hydroxyapatite/poly-DL-lactide composite internal fixation screws in canine femoral condyle cancellous bone fracture repair.
METHODS: Forty-two beagle dogs were operated to bilateral femoral condyle fracture models. The left side was fixed using hydroxyapatite/poly-DL-lactide screws as experimental group; while the right side was fixed with pure poly-DL-lactide screws as control group. After 2, 4, 8, 12, 24, 36 and 48 weeks, conditions of fracture were observed using X-ray, femoral and screw specimens were observed histopathologically, and the bending strength and the average molecular weight were detected. The biological absorption rate, intensity decay rate and biodegradation rate were calculated.
RESULTS AND CONCLUSION: After 2-48 weeks, bilateral fractures were fixed well and new bone grew well, but the biological absorption rate of the screws in the experimental group was lower than that in the control group (P ≤0.01). In the first 2, 4 weeks, the bending strength of the experimental screws was higher than that of the control screw (P ≤0.05), but the biodegradable speed was slower in the former one (P ≤ 0.05 or P ≤ 0.01). The pathological changes were similar in the two groups. After 48 weeks, the fractures were healed and bone tissue reconstruction was completed. Compared with the pure poly-DL-lactide screws, the hydroxyapatite/poly-DL-lactide composite internal fixation screws have better fixation effects, biocompatibility, mechanical properties and biodegradability.

Key words: absorbable implants, tissue engineering, hydroxyapatites, peri-implantitis

中图分类号:

R318

傅荣，游晓波，钟振东，李焰. 羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉的力学及生物降解性[J]. 中国组织工程研究, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.38.002.

Fu Rong, You Xiao-bo, Zhong Zhen-dong, Li Yan. Mechanical and biodegradable properties of absorbable hydroxyapatite/
poly-DL-lactide screws[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.38.002.

图/表（结果） 4

2.1 实验动物数量分析 42只犬均进入结果分析。
2.2 各组大体观察结果置入后1周内所有动物能够站立行走，2周时所有动物关节功能基本恢复正常，肢体无短缩等畸形。动物左后肢和右后肢的恢复时间及功能表现无明显差异。所有受试犬生活状态良好，进食进水、尿便、体质量正常，精神状态良好，未见深部组织感染，未见异物炎性反应表现。
2.3 各组X射线摄片结果各组动物手术后当天X射线显示双侧内固定良好，骨折线清晰，复合螺钉显影稍明显，可见螺钉孔道影。第2周时，实验组与对照组骨折固定佳，均无移位，骨折线稍模糊，骨痂生长不明显，“+”-“++”；第4周时，两组骨折无移位，骨痂量稍增多，螺钉孔道开始模糊，“++”-“+++”；第8周时，骨折区密度增高，螺钉孔道影模糊，“+++”-“++++”；第12周时，骨痂密度增高，仍可见螺钉孔道影，“+++”-“++++”。第24周时，两组骨折区新骨生长良好，骨折愈合，螺钉孔道影不明显，“++++”。第36，48周显示双侧骨折区新骨生长良好。
2.4 两种螺钉质量和生物吸收率的比较两种螺钉置入后质量和生物吸收率随时间的变化情况，见表1。

由表1可以看出，可吸收复合螺钉的初始质量大于聚-DL-乳酸螺钉，聚-DL-乳酸螺钉置入动物体内后质量逐渐减少，可吸收复合螺钉质量逐渐增加。聚-DL-乳酸螺钉置入后质量下降缓慢，生物吸收率缓慢增加；可吸收复合螺钉置入动物体后质量逐渐增加，各时间段与聚-DL-乳酸螺钉比较差异有非常显著性意义(P ≤ 0.01)，提示可吸收复合螺钉在材料上改进对生物吸收率产生了一定影响。
2.5 两种螺钉抗弯强度及强度衰减率的比较两种螺钉置入后抗弯强度及强度衰减率随时间变化情况，见表2。
由表2可以看出，可吸收复合螺钉的初始抗弯强度高于聚-DL-乳酸螺钉，置入后两组螺钉强度均逐渐降低。聚-DL-乳酸螺钉抗弯强度置入后2周开始下降，在前8周强度衰减较平缓，8周后强度衰减速度加快，至第48周时强度降至最低，衰减率为39.51%。可吸收复合螺钉强度衰减在前4周较平缓，4周后衰减速度加快，至第48周时衰减率为58.42%，可吸收复合螺钉的抗弯强度与聚-DL-乳酸螺钉比较，在骨折固定前8周能维持较高水平。

由表3可以看出，聚-DL-乳酸螺钉和可吸收复合螺钉的初始重均分子质量差别不大，均从置入后2周起逐渐降低，8周后降解加快，至48周时，两组螺钉重均分子质量均降至最低。聚-DL-乳酸螺钉的重均分子质量较可吸收复合螺钉降低速度快，生物降解率在各个时间段高于可吸收复合螺钉(P ≤ 0.05或P ≤ 0.01)。
2.7 各组组织学观察结果
骨折愈合：两组骨折均固定良好，无移位。置入后解剖观察实验组骨折处缝隙较小，随置入时间延长，骨折线逐渐模糊，直至基本消失，提示骨折愈合良好，无延迟愈合及不愈合情况。两组螺钉置入钉道清晰，提示螺钉固定良好。
螺钉观察：实验组螺钉初始外观呈乳白色，不透明，对照组螺钉初始外观呈透明状，光泽度良好。置入后2周时，两组螺钉固定良好，未出现断裂、弯曲现象，容易从固定部位完整取出，螺钉外观无明显变化。置入后4周时，两组螺钉固定良好，无断裂弯曲，能完整取出，对照组螺钉表面开始变白。
置入后8周时，两组螺钉固定良好，无断裂弯曲，表面螺纹吸收变钝，螺杆表面稍粗糙，对照组螺钉变白。随植入时间延长，两组螺钉表面螺纹吸收缺损明显，螺杆表面明显粗糙，对照组螺钉透明度明显降低呈白色。置入后12周时，两组螺钉表面粗糙，螺纹吸收缺损，对照组螺钉表面明显变白。
置入后24周时，两组螺钉表面明显粗糙，螺纹缺损，光泽度差，对照组螺钉透明度明显降低，呈乳白色，出现断裂。置入后36周时，两组螺钉取出困难，均出现断裂，表面明显粗糙，螺纹缺损明显，断裂面不平整，无光泽，对照组螺钉呈乳白色。置入后48周时，两组螺钉取出困难，断裂现象明显，表面螺纹缺损明显，无光泽，对照组螺钉呈明显乳白色。
骨组织光镜观察：两组置入后2周均可见炎症反应，肉芽组织内充满成纤维细胞，可见中性粒细胞，实验组炎症反应较轻。置入后4周少量小梁状新骨形成，可见大量成骨细胞，纤维组织增生，见透明软骨组织，类骨质薄。
置入后8周成骨活跃，成骨细胞紧贴类骨质表面，类骨质丰富，透明软骨逐渐被小梁骨替代。置入后12周新生骨小梁趋于成熟，互相连接，排列有序。骨小梁内骨细胞排列整齐，软骨基本被小梁骨取代。
置入后24周新生骨小梁成熟，互相连接，排列有序。可见较多的新生骨质和多核骨巨细胞，类骨质覆盖均匀，骨小梁内骨细胞排列整齐。置入后36周骨小梁成熟，粗大，互相连接，排列有序。置入后48周，骨小梁成熟，有序排列，螺钉置入区新生骨组织和纤维组织浸入，骨组织重建良好。两组呈现相似病理变化，骨折愈合，骨组织重建良好，见图1。

骨组织扫描电镜观察：扫描电镜观察呈现与光镜一致规律。两组均为骨折损伤内固定后送检骨组织。第2周实验组胶原纤维细而丰富，排列整齐，成纤维细胞较多，对照组胶原纤维较粗，排列规则，成纤维细胞较多；第4周，两组胶原纤维增粗，成纤维细胞减少；第8周，两组已开始形成新生骨，新生骨骨小梁排列紊乱，其间见脂肪细胞；第12周，两组新生松质骨形成，骨小梁排列较整齐；第24周，两组新生松质骨形成良好，骨小梁排列整齐；第36周，两组组均形成成熟松质骨，骨小梁排列整齐；第48周，两组螺钉缝隙均被新生骨组织填充，骨小梁排列整齐，见图2。

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引言

临床上人体非承重部位骨骨折常见，螺钉是关节内骨折常用的内固定物。金属内固定螺钉的缺点是骨折愈合后需再次手术取出，且金属内固定物长期存留体内，由于应力保护和腐蚀可能造成骨质疏松、骨萎缩和再骨折，还会对周围组织产生慢性刺激。可吸收高分子材料应用于骨内固定摈弃了以往要求坚强内固定的传统思想，在骨愈合过程中赋予骨一定的活动性，刺激骨细胞生长，加速骨折愈合，且内固定物能在骨折愈合后通过降解逐渐将机械应力转移到骨上，加快骨结构重塑构建，并且内固定物降解吸收与骨折愈合协调一致，内固定材料能被人体组织完全吸收，从而避免再次手术取出内固定物，减少对患者的损伤，减轻患者经济负担。

1984年Rokkanen首先应用可吸收聚合材料成功治疗踝关节骨折，瑞士CSt Andrea将聚乳酸材料制成螺钉用于临床骨折内固定，取得了满意效果，聚乳酸材料在体内能被完全吸收，由此聚乳酸材料在临床上逐渐被推广应用于骨科内固定。实践表明聚乳酸材料与金属内固定物在骨折愈合和功能恢复方面无明显差异，且具备良好的生物相容性^[1-2]。目前聚乳酸内固定螺钉主要应用于非承重骨骨折内固定，如股骨外髁部骨折、踝关节骨折、肱骨髁部骨折、腕关节及近腕关节骨折、股骨头部分骨折、儿童骨骺板骨折等^[3-8]。聚乳酸材料能满足内固定需求，促进骨折复位愈合及新骨长成。随着骨折的愈合，聚乳酸材料能逐渐降解吸收，力学强度不断降低，使应力逐渐转移到骨骼上，进而大幅度减小或消除应力遮挡效应及产生的骨质疏松症，同时螺钉不必行二次手术取出，得到临床医师及患者的认可^[9-10]。文献[7-8]报道指出聚乳酸材料在体内的代谢过程，聚-DL-乳酸通过水解形成乳酸单体，乳酸再经三羧酸循环生成二氧化碳和水，最终通过尿便、呼吸道及汗液等排出体外，对人体无不良反应。

成都迪康中科生物医学材料有限公司生产的聚-DL-乳酸可吸收内固定螺钉是国家“863”项目《超高分子量聚-DL-乳酸及其内固定系统》的研发产品，已在临床使用多年，显示出良好的内固定有效性和生物相容性^[11-14]。在聚-DL-乳酸内固定螺钉的技术基础上，采用聚乳酸/羟基磷灰石复合物为材料研制出新一代可吸收复合螺钉^[15-17]。羟基磷灰石是自然骨的主要无机成分，为碱性化合物，具有良好的生物相容性和骨传导性，是良好的骨修复材料^[18]。将聚乳酸与羟基磷灰石复合，使产品在力学性能、理化性能等方面均得到提升。实验通过观察可吸收复合螺钉对比格犬股骨外髁骨折模型内固定的疗效，以考察该产品的临床有效性及生物相容性。

材料方法

设计：自身对比，动物观察实验。

时间及地点：于2010年10月至2012年8月在四川省医学科学院•四川省人民医院实验动物研究所完成。

材料：

实验动物：壹级、10.0-11.0月龄健康成年比格犬42只，雌雄不拘，体质量9.3-16.0 kg，每组6只，单笼饲养，由四川省医学科学院•四川省人民医院实验动物研究所Beagle犬养殖场提供，实验动物生产许可证号：SCXK(川)2004-15。

螺钉材料：成都迪康中科生物医学材料有限公司研制生产的可吸收复合螺钉与聚-DL-乳酸螺钉。螺纹 Φ4.5 mm，螺杆Φ3.5 mm，螺钉长度25 mm，钉头为“+”字形。环氧乙烷消毒，无菌塑料袋封装备用。可吸收复合螺钉是在聚-DL-乳酸内固定螺钉的技术基础上，将聚乳酸与羟基磷灰石复合研制出的。

实验中的主要试剂：3%戊巴比妥钠(中国医药(集团)上海化学试剂公司)；青霉素80×10⁴U/支、庆大霉素8 U/支、3%二甲苯(成都科龙化工试剂厂)；甲醛(成都市联合化工试剂厂)；无水乙醇(成都科龙化工试剂厂)；苏木精(上海华申康复器材有限公司)；伊红(成都科龙化工试剂厂)。

实验方法：

实验分组：将42只比格犬随机分为7组，分别为术后2，4，8，12，24，36，48周组，每组6只动物。每只犬左后肢编号为1L-42L，用可吸收复合螺钉内固定作为实验组，右后肢编号为1R-42R，用聚-DL-乳酸螺钉固定作为对照组。

羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉置入犬股骨外髁骨折模型实验42只犬分组：

动物骨折模型的建立、固定及标本获取^[19-20]：3%戊巴比妥(1.0 mL/kg)静脉麻醉42只犬，仰卧固定，双侧膝关节剃毛，常规碘伏清洗消毒皮肤，铺无菌巾单。取膝关节外侧切口，暴露股骨外侧髁，薄骨刀纵形襞开股骨外侧髁，造成单纯股骨外髁骨折，深度约1 cm，至股骨外侧髁内侧骨块松动，自股骨外侧髁内侧骨折块1/3处电钻钻孔，丝攻扩孔，双钉平行固定，检查骨折块，固定牢固，关节面对合好。左侧为实验组，右侧为对照组。碘伏再次清洗消毒手术切口，庆大霉素、生理盐水冲洗伤口，止血后关闭关节囊及伤口。术后抗生素预防感染3 d，青霉素80×10⁴U肌肉注射2次/d，庆大霉素8 U肌肉注射2次/d。不作外固定，动物自由活动，术后动物分开单笼饲养。每组动物到期后，注射过量戊巴比妥钠处死。取下双侧后肢股骨，去除软组织备用检测观察。

大体观察：术后动物伤口愈合情况，一般活动状况、关节功能恢复情况、站立行走时间等。

X射线摄片：术后各时期摄双侧膝关节正、侧位片，观察骨折固定、骨痂生长情况。投照条件：50 kV、 50 mA、0.15 s、100 cm。
X射线观察骨折愈合衡量标准^[21]：

螺钉生物吸收率：每颗螺钉消毒前分析天平称质量，即为置入前质量，从动物股骨中取出螺钉，清洁干燥后，分析天平称质量，为取出后质量。

螺钉生物吸收率=(置入前质量-取出后质量)/置入前质量×100%

螺钉抗弯强度及衰减率：将各时间段受试动物的螺钉取出，测试螺钉抗弯强度。抗弯强度以三点弯曲测试方法进行^[22]：

σ=(8F_maxL)/πd³，其中σ为抗弯强度(MPa)，F_max代表最大断裂

载荷，L代表两支点间距离，d代表螺钉内径

抗弯强度衰减率=(螺钉初始抗弯强度-螺钉降解后抗弯强度)/螺钉初始抗弯强度×100%

螺钉重均分子质量和生物降解率：将各时间段受试动物的螺钉取出，用高效液相色谱仪(凝胶色谱柱)测其分子质量。

生物降解率=(置入螺钉前分子质量-取出后螺钉分子质量)/置入前

螺钉分子质量×100%

组织学观察：①大体观察：各时段螺钉外观(色泽、质地、形态、透明度、螺纹、断裂降解情况等)，受试动物骨折愈合情况、周围组织反应等。②光镜观察：将股骨组织薄片置于体积分数10%甲醛中固定2周，脱钙、脱水，石蜡包埋，切片，苏木精-伊红染色，光镜观察(炎症反应程度，界面炎性细胞；骨形成状况：骨痂、胶原纤维、成纤维细胞等)。③电镜观察：将股骨标本取约0.5 cm×0.5 cm×0.2 cm包含骨组织线的骨组织块，磷酸缓冲液冲洗，2.5%戊二醛固定10 h，乙醇脱水，作扫描电镜观察。

主要观察指标：两组骨折愈合情况及螺钉抗弯强度、衰减率、重均分子质量、生物降解率及生物吸收率等指标。

统计学分析：螺钉抗弯强度、衰减率、重均分子质量、生物降解率及生物吸收率等指标采用统计软件 SPSS 13.处理，结果采用x(_)±s表示，组间差异比较采用独立样本t检验，相关性分析采用Pearson 相关系数检验，以P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

这次动物实验建立比格犬股骨外髁骨折内固定模型，通过48周在力学性能、生物相容性等方面的连续观察，考察两种可吸收螺钉的临床内固定有效性及生物相容性。实验采用比格犬为受试动物，该动物具备良好的身体条件和素质，是优良的骨科实验动物。参考国内外研究方法^{[19-20, 23-26]}，通过预实验探索筛选，最终确定股骨外髁骨折内固定模型以考察受试螺钉性能。实验造模中犬股骨外髁骨折属于关节内骨折，易于手术造模，能良好模拟人体非承重骨骨折状态，并且该模型具备足够的负荷以验证受试螺钉材料的力学性能，同时内固定操作固定良好，动物术后恢复愈合佳，生存质量高，观察指标真实可信，为临床推广应用提供实验资料。

实验观察显示所有受试比格犬置入后2周能正常行走，各组肢体均无短缩畸形，关节活动正常，两组螺钉置入体内后固定良好，无移位，前期能维持良好外形，未出现断裂、弯曲现象，结合X射线摄片、解剖观察、病理组织学观察结果分析，两组螺钉均呈现良好内固定效果，能有效促进骨折愈合。

骨折表现为骨的完整性和连续性丧失，但骨具有较强的修复能力，愈合机制特殊，修复过程中不出现瘢痕组织，最终形成与原有骨外形、结构和功能都一致的新骨^[27-28]。骨折愈合是一个复杂的过程，受血供、力学环境等多种因素的影响，相继出现炎症反应期、清扫期、纤维骨痂期、原始骨性骨痂期及骨性骨痂期^[29]。骨折愈合不同阶段涉及不同细胞，如白细胞、成纤维细胞、成骨细胞、破骨细胞、骨细胞等，胶原纤维在骨折愈合过程中起着重要作用，成纤维细胞、成骨细胞产生胶原纤维连接包围骨折断端，钙盐结晶沉积，逐渐形成骨痂。

松质骨骨折主要通过骨小梁的“爬行替代”来完成修复，愈合进程较皮质骨骨折愈合进程快^[30-31]。松质骨骨折一般三四周内修复，6周内坚固愈合，因此要求松质骨区内固定材料具备足够的力学强度和强度维持时间，至少在置入后3周内能维持足够的力学强度以保证松质骨骨折正常愈合^[32]，在置入晚期骨折修复后，又要求内固定材料强度逐渐降解，把应力转移到骨质上，防止因应力保护而导致的骨质疏松^[33]。实验结果显示两组螺钉置入前期均能维持较高的强度水平，可吸收复合螺钉的初始抗弯强度及在置入动物体后前8周时明显高于聚-DL-乳酸螺钉，8周后两种螺钉强度衰减加速，抗弯强度衰减和生物降解之间呈现良好相关关系，Pearson相关系数为r= 0.974(P ≤ 0.05)。说明两组螺钉均具备足够的初始抗弯强度，置入前期均能够维持足够的强度来维持骨折复位需求，保护骨折区组织正常生长，晚期强度衰减加速，应力逐渐转移到骨组织，减少或消除应力遮挡效应，有利于骨折修复愈合和重塑改建。可吸收复合螺钉的初始强度较聚-DL-乳酸螺钉大，拧入时操作受力时不易弯曲、折断，置入后前期均较聚-DL-乳酸螺钉能维持较高的力学强度，显示出更佳的力学性能。两种螺钉置入体内均逐渐降解，可吸收复合螺钉体内降解较聚-DL-乳酸螺钉缓慢，减缓了短期内降解产物释放，其生物相容性得到提升，这些结果与文献[34-35]报道一致：羟基磷灰石与聚乳酸材料复合，可从三维方向均匀增强材料强度。共聚乳酸与羟基磷灰石复合可提高材料韧性，满足骨植入材料机械强度、生物可吸收性的要求等，同时也与Deng等^[36]的研究报道基本一致，即羟基磷灰石作为短小纤维填充入有机质能起到提高聚合物强度的作用^[37]。羟基磷灰石与聚乳酸复合后，溶解度提高，释放的钙、磷酸根离子在新骨形成过程中可沉积在界面与骨基质形成骨性结合，促进新骨形成，同时材料的生物活性得到提高，进一步改善生物相容性^[34-35]。

聚乳酸通过水解方式降解，体内最终降解产物为CO₂和H₂O，通过汗液、尿便、呼吸道等途径排出体外。材料的降解受微观因素(材料化学性能相对分子质量等)、宏观因素(形状、大小等)及环境因素(局部组织耐受性、存贮条件等)之影响^[38-39]。聚乳酸与人体组织接触后即开始降解，质量丧失在降解之后，实验显示螺钉吸收滞后于降解，其降解产物不会在骨组织局部堆积，不会对受试部位及全身产生不良反应^[40]。可吸收复合螺钉置入后质量逐渐增加，分析其原因可能有两点：一是根据文献[33，41]报道共聚乳酸与羟基磷灰石复合材料具有生物可吸收性的特点，二是螺钉上有骨痂长入。

良好的可吸收骨折内固定物应具备：①足够的强度能坚强固定，置入后强度逐渐衰减以使应力作用于骨折端，促进骨折愈合。②无抗原性、致畸性、致突变性、致癌性。③生物相容性良好，生物降解适度，降解与成骨匹配。从实验结果来看，可吸收复合螺钉和聚-DL-乳酸螺钉均能满足上述要求，具备足够的力学强度和良好的生物相容性，内固定有效、安全。

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松质骨骨折主要通过骨小梁的“爬行替代”来完成修复，愈合进程较皮质骨骨折愈合进程快。松质骨骨折一般三四周内修复，6周内坚固愈合，因此要求松质骨区内固定材料具备足够的力学强度和强度维持时间，至少在置入后3周内能维持足够的力学强度以保证松质骨骨折正常愈合，在置入晚期骨折修复后，又要求内固定材料强度逐渐降解，把应力转移到骨质上，防止因应力保护而导致的骨质疏松。实验结果显示两组螺钉置入前期均能维持较高的强度水平，可吸收复合螺钉的初始抗弯强度及在置入动物体后前8周时明显高于聚-DL-乳酸螺钉，8周后两种螺钉强度衰减加速，抗弯强度衰减和生物降解之间呈现良好相关关系，Pearson相关系数为r = 0.974（P≤0.05）。说明两组螺钉均具备足够的初始抗弯强度，置入前期均能够维持足够的强度来维持骨折复位需求，保护骨折区组织正常生长，晚期强度衰减加速，应力逐渐转移到骨组织，减少或消除应力遮挡效应，有利于骨折修复愈合和重塑改建。可吸收复合螺钉的初始强度较聚-DL-乳酸螺钉大，拧入时操作受力时不易弯曲、折断，置入后前期均较聚-DL-乳酸螺钉能维持较高的力学强度，显示出更佳的力学性能。两种螺钉置入体内均逐渐降解，可吸收复合螺钉体内降解较聚-DL-乳酸螺钉缓慢，减缓了短期内降解产物释放，其生物相容性得到提升，这些结果与文献报道一致：羟基磷灰石与聚乳酸材料复合，可从三维方向均匀增强材料强度。共聚乳酸与羟基磷灰石复合可提高材料韧性，满足骨植入材料机械强度、生物可吸收性的要求等，同时也与Deng等的研究报道基本一致，即羟基磷灰石作为短小纤维填充入有机质能起到提高聚合物强度的作用。羟基磷灰石与聚乳酸复合后，溶解度提高，释放的钙、磷酸根离子在新骨形成过程中可沉积在界面与骨基质形成骨性结合，促进新骨形成，同时材料的生物活性得到提高，进一步改善生物相容性。

羟基磷灰石复合聚乳酸可吸收螺钉的力学及生物降解性

Mechanical and biodegradable properties of absorbable hydroxyapatite/
poly-DL-lactide screws

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