骨水泥填充材料对新骨形成的微观生物力学调控

老年性骨质疏松和相应的骨折是骨科的高发病。人们长期以来一直在探索着能直接灌进创伤处，快速固化，降解吸收最终被新骨替代的生物骨水泥填充材料。寻求骨材料的一个关键指标是机械强度。作为生物活体，新骨的形成与周围环境和填充材料降解密切相关。最近的研究表明成骨细胞直接受其依托的结构变形调控。因此，新材料的研发不仅需要宏观力学的强度检测，更重要的是了解骨水泥材料作为其调控参数如何参与细胞对骨的修复再生。本项目拟采用纳米生物力学技术对这一调控机理直接在细胞和分子水平上进行研究。通过论证材料降解不同时期力学性质的变化和其对骨细胞的调控，分析骨细胞的修复功能，建立骨水泥材料的微观力学环境调控参数。此项目如能成功，极有可能解决骨水泥材料降解过程中机械强度无法保证这一关键问题。并以此为突破口，开发出国际领先水平的骨水泥填充材料。以满足临床上大量植骨材料需求的问题，解除患者病痛，产生直接的经济效益和社会效益。

新骨的形成与周围环境和填充材料降解密切相关，微观力学研究表明力学在骨重建中起到了重要作用，力学刺激作为其调控参数如何参与骨的修复再生有重要研究价值。.首先，我们建立了生物力学检测骨填充修复材料的方法，包括骨水泥复合材料的制备、生物相容性的检测以及其强化绵羊骨缺损椎体的力学试验与组织形态学检测。其次，采用蚕丝自制三维丝素蛋白支架，并检测了机械压应力刺激对三维丝素蛋白支架内成骨细胞的生物学效应，发现力学刺激可使成骨基因的表达上调。再次，我们构建了micro-CT结构模型，验证了micro-CT可用于骨材料结构的检测。最后，通过构建动物模型，检测了力学刺激对体内骨支架材料降解与骨质内生长同步化的影响，发现力学刺激能够促使材料降解与骨质内生长同步，并且强度渐增的力学刺激效果更佳。这提示我们可以通过力学刺激来优化骨质内生长过程。.目前，研究实验部分已基本完成。由于项目负责人为苏州大学2010年新引进人才，早期新筹建实验室，人员及设备不到位，导致项目进展时间比预期稍有滞后，相关数据汇总、论文撰写将比预期滞后半年左右。另外，本研究中动物实验所发现的渐增的力学刺激更能促使材料降解与骨质内生长的同步，该结果比预期的更有科学意义，因此我们花费较多的时间与精力在该部分研究，体外细胞实验及调控机理部分的研究则相对较薄弱。我们将在整理、分析目前已有的数据结果后，近一、两年内申请新的课题，进行更加系统的研究。.至今，已接受发表标注本项目批准号的文章SCI5篇、中文核心期刊3篇，申请国内发明专利7项、新型实用专利6项。