镁合金和PLGA体内降解比较及Micro-CT评价镁合金降解情况的初步研究

目的 比较镁合金与聚乳酸-羟基乙酸共聚物[poly (lactic-co-glycolic acid),PLGA]在体内降解情况,同时采用Micro-CT深入研究镁合金体内降解规律.方法 取3月龄雄性新西兰大白兔40只,分别于右侧和左侧股骨髁钻孔植入40个表面微弧氧化处理的AZ31镁合金棒(镁棒)和40个PLGA棒.术后4、8、12、16周各处死10只动物,取出双侧股骨髁,采用Micro-CT扫描及生成数据定量评价植入物降解情况;然后取出植入物清洗、烘干后称重,与术前重量差值作为植入物降解量;HE染色观察局部炎性反应情况.并将镁合金的失重情况与Micro-CT的评价结果进行对比.结果 Micro-CT扫描示,PLGA棒不显影.术后4周镁棒几乎无降解痕迹,有少量腐蚀点;术后8周在4周原有腐蚀点基础上逐步扩大,纵轴与横截面交界边缘变得模糊;至术后16周镁棒表面腐蚀面积更大,边缘已不连续.Micro-CT定量分析示:术后4、8周镁棒体积分数下降缓慢;术后12、16周较术后4、8周降低明显,16周最低,差异均有统计学意义(P＜0.05).术后随时间延长镁矿物密度持续降低,12 ～ 16周降低速度最快,第8周后各时间点间比较差异均有统计学意义(P＜0.05);而镁CT图像密度随术后时间延长变化很小(P＞0.05).术后随时间延长镁棒表面积与体积比持续增加,术后12、16周明显高于4、8周,且16周高于12周(P＜0.05).术后随时间延长,镁棒表面腐蚀点越来越多,导致横截面半径减小,即平均骨小梁厚度逐渐降低,8周后各时间点间差异均有统计学意义(P＜0.05).失重法检测示:术后随时间延长,两种材料降解量均逐渐增加(P＜0.05);术后8、12周,镁棒降解量均显著低于PLGA棒(P＜0.05),但术后16周时镁棒降解量已超过PLGA棒.将各时间点镁棒质量分数与Micro-CT方法得出的体积分数进行比较,结果显示两个指标的变化趋势相近,但各时间点镁棒质量分数均低于体积分数,且在第8、12、16周差异有统计学意义(P＜0.05).HE染色示,术后4周镁棒周围可见轻度炎性反应,但随时间延长炎性反应逐渐减轻,至16周时已未见炎性反应;而PLGA周围一直无炎性反应.结论 采用Micro-CT检测镁合金降解情况具有无创、可活体检测、定量、精确的优势.镁合金和PLGA在体内均随时间推移而逐步腐蚀,经历先缓慢后加速的持续降解过程;PLGA在体内降解则更早、更快,至16周时镁合金降解量已超过PLGA,镁合金密度在降解过程中无明显变化.镁合金在金属与原骨之间产生新生骨桥欠充分,仍缺乏足够的无缝连接能力.