下颌骨骨折是颌面部最常见的骨折类型之一。目前,钛合金是颌面部最常用的内固定材料,由于其与骨皮质间存在应力遮挡效应,如果骨折愈合后未将内固定取出,长时间会导致骨质疏松的可能。生物可降解高分子材料可以降解,由于其强度不足,降解产物为酸性,导致无菌炎症,影响骨的修复愈合的问题限制了其应用。而早在上世纪,可降解镁合金就被引入骨科领域,但是由于其降解过快,产生氢气等因素,故未能推广。可降解锌合金是一种全新材料,具有充足的强度、良好的组织相容性和可塑性,最重要是可以降解。由于其降解速率相对缓慢,可以在体内发挥足够长的时间,成为最近的研究热点。本研究采用的课题组发明专利——人体可降解的耐蚀高强韧锌合金。由其所制备的内固定系统,经体外测试具有良好的力学性能。同时体外实验证明该材料细胞相容性良好,细胞毒性检测合格,其表面能被细胞黏附生长;另外具有抗菌性能,可以抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。本研究首次将可降解锌合金内固定系统用于犬下颌骨,探讨可降解锌合金制备的内固定系统用于动物下颌骨骨折治疗的可行性、安全性及锌合金内固定系统在动物体内的降解性。实验目的本研究实验目的:(1)通过动物实验验证可降解锌合金固定犬下颌骨骨折模型的可能性。(2)观察新型可降解锌合金内固定系统用于犬下颌骨骨折治疗的的安全性、有效性和锌合金内固定系统在动物体内的降解性。实验方法在第一部分实验中,建立比格犬下颌骨骨折模型,比格犬38只随机分组,其中12只为锌合金实验组,12只为PLLA(聚左旋丙交酯)对照组,12只为钛合金对照组,2只为空白对照组。除空白组外,每只比格犬的下颌作左右两个骨折内固定模型,每侧骨折模型使用一套小型四孔直连内固定产品。第二部分实验评测新型可降解锌合金内固定系统用于犬下颌骨骨折治疗的的安全性、有效性和和锌合金内固定系统植入动物体内后的降解性。于内固定模型建立后,随访观察,定期拍X片,抽血检测血常规、血生化和血清微量元素锌。于术后1、3、6、9、12月分批次将动物安乐死,对下颌骨块进行Micro-CT扫描、SEM扫描电镜观察、硬组织切片观察和三点弯曲力学检测。取比格犬重要脏器和植入物局部软组织行病理切片。实验结果成功建立比格犬下颌骨骨折模型,将锌合金、PLLA和钛合金内固定材料固定于比格犬下颌骨表面。术后动物一般情况良好,全程动物无脱落,锌合金组骨折均临床愈合。观察期间活体拍摄X片观察到锌合金组、钛合金组、PLLA组的下颌骨均见骨愈合。按时间节点抽血检验示锌合金内固定组血常规和生化检查均处于平稳状态,与对照组相比差异无统计学意义(P>0.05),各时间结点对比差异无统计学意义(P>0.05)。血清锌离子浓度在正常范围内略有波动,各时间节点比较差异未见统计学意义(P>0.05)。动物安乐死后,大体观察锌合金组、钛合金组、PLLA组骨折均临床愈合,锌合金表面有明显的颗粒状降解产物,随着时间的增长,降解颗粒越多。取材对下颌骨骨折模型块行Micro-CT重建,显示锌合金组的骨折愈合效果良好,一个月时,锌合金组的骨体积分数和骨小梁厚度高于PLLA组、钛合金组,并显著高于PLLA组(P<0.05);3个月时,三组差别变小;6个月时三组差异无统计学意义。Micro-CT测量体积发现随着时间推移,锌合金内固定系统体积有显著性下降(P<0.05)。扫描电镜观察植入动物体内后,锌合金表面生物降解形态大体是均匀的,没有明显的严重的局部破坏。硬组织切片Van-Gieson染色显示术后1、3月,实验组及对照组的骨折缝隙处新生骨量随着时间逐渐增多,锌合金组和钛合金组皮质骨较为粗大,密度较高;PLLA组形成的皮质骨较为细小,分布较为分散。通过三点弯曲力学实验显示术后3个月时,锌合金组的载荷与钛合金组较为接近,略超过PLLA组;6个月时,锌合金组和PLLA组的力学强度较前提升,钛合金组的力学强度较前变化不大;9个月时,锌合金组和PLLA组的力学强度高于钛合金组,但差异无统计学意义。组织学检查示实验组及对照组心、肝、肾、性腺未见明显形态改变,未见炎症细胞浸润,肝肾未见有害物质积蓄;锌合金板周软组织未见炎性细胞浸润。实验结论:可降解锌合金内固定系统可以对犬下颌骨骨折提供稳固的固定,愈合后的下颌骨具有良好的力学性能。可降解锌合金在犬下颌骨部位具有一定的降解性能,降解速率相对缓慢,降解均匀,血液中锌离子未见明显异常升高。可降解锌合金对心、肝、肾及植入物周围软组织无毒性作用,有良好的生物相容性。可降解锌合金内固定系统为颌面部骨折内固定材料提供了一条新的思路。