壳聚糖微球复合丝素基硫酸钙骨水泥的理化特性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.12.005

中国组织工程研究 ›› 2014, Vol. 18 ›› Issue (12): 1831-1838.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2014.12.005

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壳聚糖微球复合丝素基硫酸钙骨水泥的理化特性

王鹏，皮斌，王金宁，朱雪松，杨惠林

苏州大学附属第一医院骨科，江苏省苏州市 215006

修回日期:2014-02-02 出版日期:2014-03-19 发布日期:2014-03-19
通讯作者: 朱雪松，副研究员，苏州大学附属第一医院骨科，江苏省苏州市 215006 并列通讯作者：杨惠林，教授，博士生导师，苏州大学附属第一医院骨科，江苏省苏州市 215006
作者简介:王鹏，男，1989 年生，江苏省连云港市人，汉族，苏州大学在读硕士，主要从事脊柱外科基础和临床研究。并列第一作者：皮斌，男，1985年生，湖南省常德市人，汉族，2012年中南大学毕业，博士，医师，主要从事脊柱外科生物材料研究。
基金资助:
国家自然科学基金(81071451，81171689，81301559)；江苏省自然科学基金(BK2011264)；江苏省自然科学青年基金(SBK201341421)；江苏省教育厅研究生创新计划项目(CXZZ11_0123)

Physicochemical properties of chitosan microspheres/silk fibroin/calcium sulfate bone cement

Wang Peng, Pi Bin, Wang Jin-ning, Zhu Xue-song, Yang Hui-lin

Department of Orthopedic Surgery, the First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215006, Jiangsu Province, China

Revised:2014-02-02 Online:2014-03-19 Published:2014-03-19
Contact: Zhu Xue-song, Associate researcher, Department of Orthopedic Surgery, the First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215006, Jiangsu Province, China Corresponding author: Yang Hui-lin, Professor, Doctoral supervisor, Department of Orthopedic Surgery, the First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215006,J iangsu Province, China
About author:Wang Peng, Studying for master’s degree, Department of Orthopedic Surgery, the First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215006, Jiangsu Province, China Pi Bin, M.D., Physician, Department of Orthopedic Surgery, the First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215006, Jiangsu Province, China Wang Peng and Pi Bin contributed equally to this work.
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81071451, 81171689, 81301559; the Natural Science Foundation of Jiangsu Province, No. BK2011264; the Natural Science Foundation for the Youth in Jiangsu Province, No. SBK201341421; the Graduate Innovative Plan of Jiangsu Provincial Educational Bureau, No. CXZZ11_0123

摘要/Abstract

摘要：

背景：脊柱成形和脊柱后凸成形治疗中采用的硫酸钙骨水泥理化性质好，对人体无毒性作用，同时具有降解性能，但单独使用降解较快。
目的：研制具有载药缓释功能的壳聚糖微球丝素基硫酸钙骨水泥。
方法：采用三聚磷酸钠乳化交联法制备壳聚糖微球。采用浓度分别为3%，6%，9%的丝素溶液与CaSO₄•0.5H₂O混合，通过万能力学试验机确定骨水泥力学性能最佳时的丝素浓度，在此浓度下，按壳聚糖微球占CaSO₄•0.5H₂O的质量比分别为0.5%，1%，5%的比例制备壳聚糖微球丝素基硫酸钙骨水泥，测定其抗压强度，并通过X射线多晶衍射仪及傅里叶红外光谱明确达到最佳抗压强度组的骨水泥成分，电镜观察复合骨水泥中壳聚糖微球的形态。
结果与结论：当丝素溶液浓度为6%，壳聚糖微球含量为0.5%时，复合骨水泥的抗压强度最大，为 (39.17±1.96) MPa，此时复合骨水泥的初凝时间为(12.99±1.63) min，终凝时间为(21.55±0.54) min；骨水泥中主要晶相组成为硫酸钙，傅里叶红外光谱结果证实复合骨水泥中含有丝素及壳聚糖；复合骨水泥中的微球表面稍有皱缩，但球形仍然完整，未见明显破坏，可见在制备复合骨水泥的过程中微球能保持稳定而不被破坏。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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关键词: 生物材料, 骨生物材料, 硫酸钙, 骨水泥, 微球, 壳聚糖, 丝素, 力学强度, 理化特性, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Calcium sulfate used in kyphoplasty and vertebrolplasty has good physical and chemical properties, exerts no toxic effects on human body and has the degradation performance. But its main drawback is rapid degradation.
OBJECTIVE: To develop a chitosan microsphere with silk fibroin/calcium sulfate cement to prepare drug carrier system.
METHODS: Chitosan microspheres were prepared by the emulsion method. Scanning electron microscopy, particle size analysis and swelling rate were used to study the properties of the microspheres. Different silk concentrations (3%, 6% and 9%) and weight rates (0.5%,1% and 5%) of chitosan microspheres were used to determine the best formula which has the strongest mechanical properties. The composition of this composite bone cement was detected by using X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy.
RESULTS AND CONCLUSION: When the concentration of silk fibroin was 6% and weight rate of chitosan microspheres was 0.5%, we could obtain the maximum compressive strength, which was (39.17±1.96) MPa. With this composition, the initial setting time was (12.99±1.63) minutes and the final setting time was (21.55±0.54) minutes. The results from X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy demonstrated that the main phase composition was calcium sulfate, and silk and chitosan were also included. The composite chitosan microspheres exhibited a slightly wrinkled surface, but were still intact in spherical shape, indicating the preparation of chitosan microspheres/silk fibroin/calcium sulfate cement was reliable and the product had good structures and properties.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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Key words: biocompatible materials, calcium sulfate, chitosan, silk

中图分类号:

R318

王鹏，皮斌，王金宁，朱雪松，杨惠林. 壳聚糖微球复合丝素基硫酸钙骨水泥的理化特性[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(12): 1831-1838.

Wang Peng, Pi Bin, Wang Jin-ning, Zhu Xue-song, Yang Hui-lin . Physicochemical properties of chitosan microspheres/silk fibroin/calcium sulfate bone cement[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(12): 1831-1838.

图/表（结果） 4

2.1 壳聚糖微球的粒径及形态 光镜下观察微球球形良好，分散均匀，粒径大小一致，无粘连(图1A)。扫描电镜显示微球的球形完整，表面光滑无皱褶(图1B)。粒径分析显示微球粒径集中在5-30 μm范围内，平均为20.28 μm，分布较均匀(图1C)。

2.2 壳聚糖微球的溶胀性能 壳聚糖微球的溶胀率为(77.02±5.57)%，吸水后质量增加，微球体积增大明显。

2.3 不同骨水泥的成分及结构测定

2.3.1 不同骨水泥的X-射线衍射分析 图2显示了单纯硫酸钙骨水泥与丝素浓度6%、壳聚糖微球含量0.5%的复合骨水泥的X射线衍射图谱。曲线a在2θ=11.6°，20.7°，29.1°，31.1°，33.4°等处均出现了CaSO₄•2H₂O的特征衍射峰，在2θ=14.7°，32.1°，25.7°，29.8°，42.2°处出现了 CaSO₄•0.5H₂O的特征峰，这表明CaSO₄•0.5H₂O加水固化过程中大部分转变为了CaSO₄•2H₂O，同时仍然残留有少量的CaSO₄•0.5H₂O。曲线b出现衍射峰的位置与曲线a相同，这说明与单纯硫酸钙骨水泥相比，在硫酸钙中加入丝素及壳聚糖微球后，未生成其他晶体产物。

2.3.2 不同骨水泥的红外吸收光谱 根据红外吸收光谱分析显示壳聚糖微球(图3A)在1 323 cm^-¹附近存在乙酰基，在1 654，1 559 cm^-¹附近分别存在C=O和NH₂，在2 924 cm^-¹处存在N-H键，在3 421 cm^-¹附近存在羟基存在^[24]。丝素蛋白粉末(图3B)显示在1 654 cm^-¹附近存在α-螺旋结构的C=O的吸收峰，在1 518，1 235 cm^-¹附近存在β-折叠结构的N-H和C-N，在2 928 cm^-¹处附近存在N-H键，这说明丝素蛋白主要为无规则卷曲结构^[25]。单纯硫酸钙骨水泥(图3C)显示在602，669，1 116 cm^-¹处附近存在硫酸根吸收峰^[26]，在3 548，3 405 cm^-¹附近存在H₂O的吸收峰，这表明在半水硫酸钙固化后其主要成分仍然是含水的硫酸钙，这与X射线衍射分析结果相符。丝素浓度为6%、微球含量为0.5%的复合骨水泥(图3D)在602，669，1 142 cm^-¹附近存在硫酸根的吸收峰，在3 547，3 405 cm^-¹附近出现了H₂O的吸收峰，这说明在复合骨水泥中有含水的硫酸钙存在。在2 923 cm^-¹处附近存在N-H键，在丝素和壳聚糖中存在此峰，而在单纯的硫酸钙骨水泥(图3C)中未发现此峰，这表明在制备复合骨水泥的过程中成功将丝素和壳聚糖微球复合入其中。

2.3.3 扫描电镜观察 单纯硫酸钙骨水泥(图4A)显示骨水泥中形成细针样颗粒，颗粒间孔隙较大。丝素蛋白/硫酸钙骨水泥(图4B)显示硫酸钙成短棒状或颗粒状，晶体间有均匀物质将颗粒相互连接，颗粒间孔隙减小，表面更加致密。丝素浓度为6%、微球含量为0.5%的复合骨水泥(图4C)显示骨水泥中晶体成细针状，相互搭接，排列紧密，晶体间可见团块状物质存在。图4D为丝素浓度为6%、壳聚糖微球含量为0.5%的复合骨水泥中微球的微观形态，可以看出微球表面稍有皱缩，但球形仍然完整，未见明显破坏，可见在制备复合骨水泥的过程中微球能保持稳定而不被破坏。

2.4 不同骨水泥的力学性能比较 1-7组骨水泥的抗压强度分别为(22.49±2.88)，(22.53±1.83)，(31.09±0.74)，(27.49±2.99)，(39.17±1.96)，(27.07±2.47)，(4.72± 0.52) MPa。

含有不同丝素浓度骨水泥的抗压强度差异有显著性意义(P < 0.05)，不同组两两比较显示，1、2组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)，其余各组间抗压强度差异有显著性意义(P < 0.05)。图5A显示了不同丝素浓度骨水泥抗压强度的变化趋势，并可知加入丝素后材料的抗压强度明显提高，且丝素浓度为6%时复合骨水泥的抗压强度达到最大。

含有不同比例壳聚糖微球的骨水泥抗压强度差异有显著性意义(P < 0.05),不同组两两比较显示，各组间抗压强度差异有显著性意义(P < 0.05)。图5B显示含有不同质量比壳聚糖微球骨水泥抗压强度的变化趋势，当壳聚糖含量为0.5%时复合骨水泥的抗压强度达到最大，随着壳聚糖微球的加入，复合骨水泥的强度显著下降。

2.5 不同骨水泥的抗稀散性 3种骨水泥投入PBS后 10 min，均未见明显溃散(图6A)，24 h后发现单纯硫酸钙骨水泥溃散明显，而另外两种骨水泥仍成球形(图6B)，48 h后可见单纯硫酸钙骨水泥继续溃散，壳聚糖微球/丝素蛋白/硫酸钙骨水泥周围也出现了少许碎片，而丝素蛋白/硫酸钙骨水泥仍然完好无损(图6C)，实验说明硫酸钙中加入丝素蛋白可以增强骨水泥的抗稀散性，而微球的加入则会减弱骨水泥的抗稀散性。

2.6 不同骨水泥凝固时间 3种骨水泥的凝固时间见表1所示，单纯硫酸钙骨水泥的初凝与终凝时间均较短，不利于骨水泥的调制。在硫酸钙中加入丝素蛋白后凝固时间明显延长，与理想的凝固时间相符，加入微球后凝固时间进一步延长。3组的初凝和终凝时间比较差异均有显著性意义(P < 0.05)。

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引言

随着人口老龄化的加快，椎体压缩性骨折的发生率也随之增多，椎体压缩性骨折的治疗也不断涌现出新的手术方法，如椎体成形和椎体后凸成形^[1]，对于脊柱外科学材料的要求也越来越高。为了提升患者的生活质量，必须不断寻找具有良好生物相容性并能提供足够支撑强度的生物材料。目前临床上使用的用于脊柱骨折填充的骨水泥多为聚甲基丙烯酸甲酯，在其提供足够支撑强度和黏固作用等优点的同时也存在一些明显的缺点：如聚甲基丙烯酸甲酯在体内不能被降解吸收，生物相容性差，无生物活性，聚合时释放大量的热，未聚合单体有毒等。这些缺点导致了聚甲基丙烯酸甲酯在临床应用时常常会发生一些严重的并发症。

硫酸钙骨水泥作为一种具有良好生物相容性的骨替代材料，可在植入时随意塑形，固化后留下大量微孔。研究认为，硫酸钙骨水泥在无骨膜存在条件下不能刺激骨生成^[2]，而在骨膜存在的情况下，硫酸钙降解形成的局部微酸环境及局部高浓度的钙离子有利于血管和成骨细胞的长入，促进成骨细胞的增殖、分化，调节类骨质的形成，同时阻止纤维组织的长入，进而发挥其骨诱导和传导的功能^{[3- 4]}。但硫酸钙存在一定的缺陷，如脆性大，强度较低，固化时间过快^[5]。丝素蛋白结构与骨骼胶原相似，无明显抗原性，植入骨骼中不发生明显的排异反应，具有良好的生物相容性，并且有利于钙盐的沉积^[6]。壳聚糖具有的生物可降解性、生物相容性，是自然界不可多得的天然高分子载体材料^[7-8]，使用壳聚糖微球包封药物，具有控制药物释放、延长药物疗效的作用^[9-10]，从而提高药物的稳定性，降低药物的不良反应^[11]，同时其自身具有抗炎作用。目前，利用壳聚糖制备化疗药物、胰岛素、抗生素等药物的缓释、控释制剂及血脂吸附微球已取得较好效果，部分已应用于临床^[12-14]。实验在丝素基硫酸钙复合型骨水泥的基础上进一步优化配方，添加壳聚糖微球作为载药系统，使骨水泥能提供支撑作用的同时缓慢释放药物，从而达到骨缺损填充修复和术后药物治疗的双重目的。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程
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材料方法

设计：单一样本观察。

时间及地点：实验于2013年在苏州大学附属第一医院和苏州大学骨科研究所完成。

材料：

实验方法：

壳聚糖微球的制备：参照文献[7-8, 10, 15-17]，采用乳化交联法制备壳聚糖微球，先将150 mg壳聚糖粉末溶于10 mL 2%乙酸溶液中，制成1.5%壳聚糖溶液。于250 mL烧瓶中分别加入油相液体石蜡60 mL、1%的乳化剂Span-80，在2 000 r/min搅拌的同时逐滴加入已溶解的1.5%壳聚糖溶液10 mL，室温搅拌2 h，缓慢加入20 g/L的三聚磷酸钠水溶液50 mL，继续搅拌12 h。将溶液以离心半径13.5 cm，转速1 500 r/min离心5 min，沉淀物用石油醚、乙醇和双蒸水各洗涤3遍，室温下干燥后产物研磨成均匀的粉末，即可得壳聚糖微球。

丝素蛋白溶液的制备^[18-19]：将5 g蚕丝放入100 ℃、 0.02 mol/L的碳酸钠溶液2 L中，30 min取出，用温水搓洗5遍，再用去离子水搓洗2遍以脱胶，放入45-55 ℃烘箱中烘干即得到脱胶的丝素纤维。将丝素纤维放入9.3 mol/L的LiBr溶液(200 g/L)中，在60 ℃下恒温磁力搅拌4 h，即得到棕黄色的SF-LiBr混合液。将SF-LiBr混合液倒入清洁的透析袋中，两头扎紧，放入去离子水中透析3 d，反复换水，经过滤获得丝素溶液。再将透析袋放入高浓度的聚乙二醇溶液中浓缩12 h，将浓缩后的丝素装入离心管中在4 ℃，离心半径13.5 cm，转速4 950 r/min离心1 h，取上清液保存于4 ℃备用。

壳聚糖微球/丝素蛋白/硫酸钙骨水泥的制备^[20]：分别制备含有壳聚糖微球质量分数为0.5%，1%，5%的硫酸钙混合粉末，加入无水乙醇搅拌均匀后室温挥发干燥，用玛瑙研钵研磨后备用。丝素溶液与混合骨水泥粉末按液固比0.45∶1调制均匀后，填注于柱形模具内(直径为4.6 mm)。将所制得的样品放置在37 ℃烘箱中养护，48 h后取出。

壳聚糖微球的粒径及形态：将壳聚糖微球粉末分散于蒸馏水中，在带标尺的光学显微镜下观察微球的球形及分散性。将微球悬液滴于样品台，待干燥后用导电胶固定后喷金，电压加到15 kV，用扫描电镜(SEM，FEI-Quanta 250)观察微球表面形态。将微球溶悬浮于蒸馏水中，采用粒度分析仪(HELOS/CUVETTE湿法粒度仪)测定微球粒径大小。

微球溶胀率测定：采用微球的吸水能力R_S表示^[21]。将质量为m_D的微球置于PBS中室温4 h后取出，置于与水平面成60°的玻璃平板上，2 min后用吸水纸吸干多余水分，称量m_W，按下式计算R_S：

R_S=[(m_W-m_D)/m_D]×100%

复合骨水泥的力学性能测定：将试件置于万能材料试验机上进行最大抗压强度的测定，施加载荷速度为1 mm/min，记录各样本的最大抗压强度。将每个骨水泥试件用砂纸打磨成高9.2 mm、底面直径4.6 mm的圆柱形，并使其表面尽可能平整光滑，每个数据按5个平行实验取平均值，以确定复合骨水泥获得最大抗压强度时各组分的最佳比例。

X射线衍射分析：根据骨水泥的抗压强度检测结果，检测丝素浓度为6%、微球含量为0.5%的复合骨水泥及单纯硫酸钙骨水泥的晶体结构。骨水泥在烘干72 h后研磨成粉末，使用X射线多晶衍射仪，在管电压40 kV，管电流 40 mA，扫描速度为5 (°)/min，用超能探测器记录2θ=5°-60°时材料的X射线衍射强度曲线。

红外吸收光谱分析：分别将壳聚糖微球、丝素蛋白、硫酸钙和丝素浓度为6%、微球含量为0.5%的复合骨水泥研磨成粉末，用KBr压片制样，在傅里叶变换红外光谱仪上进行测定，扫描范围为4 000-400 cm^-¹，得到以上4种样本的红外光谱图。

扫描电镜观察：将纯硫酸钙骨水泥、丝素浓度为6%的丝素蛋白/硫酸钙骨水泥及丝素浓度为6%、微球含量0.5%的复合骨水泥打磨成厚约1 mm的薄片并固定于样品台上喷金，电压加到15 kV，用扫描电镜在放大4 000倍下观察样品结构特征。

骨水泥的抗稀散性^[22]：将纯硫酸钙骨水泥、丝素浓度为6%的丝素蛋白/硫酸钙骨水泥及丝素浓度为6%、微球含量0.5%的复合骨水泥分别按液固比0.45 mL/1 g混合并均匀搅拌，为了便于观察，混合1 min后制成球状，然后迅速投入PBS中37 ℃下静置48 h，通过肉眼观察表面溃散情况。

骨水泥凝固时间^[23]：室温下测量1，3，5组骨水泥的凝固时间。将不同成分骨水泥按液固比0.45调制均匀后，填注于直径9 mm，高4 mm的模具中，放置在37 ℃烘箱中养护。每隔30 s取出样品，将其放于测试台上，小心将初凝针垂直降落到样品表面，试针垂直自由沉入水泥中。观察到试针停止下沉为水泥达到初凝状态，由水泥全部加入水中至初凝状态的时间为水泥的初凝时间，用min来表示。在完成初凝时间测定后，立即将试件翻转放于测试台上，换上终凝针，当环形附件不能在试体上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态，由水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用min来表示。

主要观察指标：壳聚糖微球的形态、粒径以及溶胀性能；复合骨水泥的成分与结构、生物力学强度、抗稀散性及凝固时间。

统计学分析：采用SPSS 16.0软件进行统计学分析，计量资料以x(_)±s形式表示，多组均数的差异采用单因素方差分析(One-way ANOVA)，组间多重比较用LSD检验。检验水准α=0.05，P < 0.05为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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讨论

从临床应用角度看，在椎体成形与椎体后凸成形手术过程中，骨水泥必须具有良好的可注射性，同时固化后能够获得较高的强度。Ginebra等^[27]认为最佳可注射性骨替代材料的初凝时间需要大于3 min、小于8 min，终凝时间需要小于15 min，并认为初凝时间可稍延长，终凝时间不宜太长，因为终凝时间太长不能早期提供良好的力学强度。有报道指出，松质骨的抗压强度为4-10 MPa^[28]，其强度上限可达30 MPa^[29]，在研制复合型硫酸钙骨水泥时，需要寻找满足临床应用的最佳组合。

3.1 丝素对硫酸钙骨水泥的改性作用 通过对单纯硫酸钙骨水泥理化性质测定发现，其力学强度为 (22.49±2.88) MPa，加入丝素蛋白后其强度增高(P < 0.05)。这与丝素大分子上带有许多极性基团如羟基、羧基等，可以与钙盐形成一定的化学结合有关。当丝素蛋白/硫酸钙骨水泥受到外力作用时，可以通过大分子链段间相互平移运动引起宏观变形吸收能量，从而表现出较高的抗压强度^[30]。通过扫描电镜也可以看出，含有丝素的硫酸钙骨水泥表面更加致密，颗粒表面包裹有丝素蛋白，这与加入丝素后骨水泥强度增高的结果相一致。实验表明当丝素浓度为6%时，丝素基硫酸钙骨水泥的抗压强度为(31.09± 0.74) MPa，强度达到最大。

单纯硫酸钙骨水泥的可操作时间过短，不能满足手术中注射要求。加入丝素后，凝固时间明显延长，初凝时间延长至(8.25±1.38) min，终凝时间为(17.53±1.09) min，具有良好的可注射性。实验证明丝素蛋白的加入能够增强骨水泥的抗稀散性，减少骨水泥渗漏的发生率，降低术后并发症的风险。

3.2 壳聚糖微球对丝素基硫酸钙骨水泥的改性作用 扫描电镜显示壳聚糖微球表面光滑，在骨水泥中仍能保持完整球形，性状稳定。微球的缓释效应一方面是由于微球的高溶胀率，为(77.02±5.57)%，吸水后体积增大明显。由于微球粒径与药物的缓释性能呈正相关，粒径的增大使得药物扩散的途径加长，当微球吸水体积增大时，药物的缓释效果也得到了提升；另一方面，壳聚糖微球与药物间可存在电荷作用、范德华力、氢键等相互作用，因此药物在微球中的扩散速度进一步减慢^[31]。

当丝素基硫酸钙骨水泥中微球含量为0.5%时，其抗压强度进一提高，达到(39.17±1.96) MPa，通过扫描电镜看出微球填塞于骨水泥孔隙中，增加了其抗压强度。随着微球含量的增加，复合骨水泥的强度迅速下降，这可能与过多的微球使得骨水泥内部孔隙增大，硫酸钙颗粒间的连接受到影响有关。通过测定复合骨水泥凝固时间发现，加入壳聚糖微球后骨水泥的凝固时间进一步延长，提供了更充足的操作时间。通过对复合骨水泥抗稀散性研究发现，微球对骨水泥的溃散具有促进作用，但由于丝素的存在，抗稀散性仍优于单纯硫酸钙骨水泥。

3.3 复合硫酸钙骨水泥的应用前景 硫酸钙骨水泥中加入丝素蛋白显著改善了骨水泥的抗压强度和凝固时间，但动物实验和临床应用表明，硫酸钙骨水泥在体内的降解速度较快(4-8周)，在降解过程中骨水泥的强度也会进一步下降，这就需要复合型硫酸钙骨水泥发挥支撑作用的同时能够在局部加速自身骨组织的再生^[32]。壳聚糖微球作为药物载体可以在局部长期维持治疗剂量的药物浓度，延长药物疗效，加速局部骨组织的再生，以达到降解与再生的动态平衡，这降低了对于硫酸钙降解速度的要求。丝素及壳聚糖微球的加入弥补了单纯硫酸钙骨水泥的不足，满足了临床应用的需求，能够由自身骨组织替代植入的骨水泥使得椎体成形和椎体后凸成形应用于脊柱压缩性骨折的年轻人成为可能。

结果表明，当丝素溶液浓度为6%，壳聚糖微球含量为0.5%时硫酸钙骨水泥能够达到最大抗压强度，其凝固时间也满足临床应用需要。实验旨在观察壳聚糖微球作为药物载体并且与丝素蛋白共同制备注射型硫酸钙骨水泥的可行性，因此没有对壳聚糖的载药性能及释药情况行进一步研究。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程
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壳聚糖微球复合丝素基硫酸钙骨水泥的理化特性

Physicochemical properties of chitosan microspheres/silk fibroin/calcium sulfate bone cement

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