可降解镁锌合金肋骨固定器的设计、制备与动物实验研究

doi:10.3877/cma.j.issn.2095-8773.2015.01.011

中华胸部外科电子杂志 ›› 2015, Vol. 02 ›› Issue (01) : 63 -68. doi: 10.3877/cma.j.issn.2095-8773.2015.01.011

所属专题：文献；

论著

可降解镁锌合金肋骨固定器的设计、制备与动物实验研究

闵捷¹, 陈熹², 唐华¹, 张绍翔³, 张小农³, 秦雄²^,^†(

)

^1. 200003　上海，第二军医大学附属长征医院胸外科
^2. 200080　上海交通大学附属第一人民医院胸外科
^3. 200240　上海交通大学材料科学与工程学院

收稿日期:2014-12-09 出版日期:2015-02-28
通信作者: 秦雄
基金资助:
上海市卫生局科研资助项目(20114235)

Design, preparation and animal experimental study of biodegradable Mg-Zn alloy rib contractor

Jie Min¹, Xi Chen², Hua Tang¹, Shaoxiang Zhang³, Xiaonong Zhang³, Xiong Qin²^,^†()

^1. Department of Thoracic Surgery, Changzheng Hospital, the Second Military Medical University, Shanghai 200003, China
^2. Department of Thoracic Surgery, First People’s Hospital, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200080, China
^3. School of Materials Science and Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China

Received:2014-12-09 Published:2015-02-28
Corresponding author: Xiong Qin
About author:
Corresponding author: Qin Xiong, Email: q-x@263.net

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引用本文：

闵捷, 陈熹, 唐华, 张绍翔, 张小农, 秦雄. 可降解镁锌合金肋骨固定器的设计、制备与动物实验研究[J]. 中华胸部外科电子杂志, 2015, 02(01): 63-68.

Jie Min, Xi Chen, Hua Tang, Shaoxiang Zhang, Xiaonong Zhang, Xiong Qin. Design, preparation and animal experimental study of biodegradable Mg-Zn alloy rib contractor[J]. Chinese Journal of Thoracic Surgery(Electronic Edition), 2015, 02(01): 63-68.

目的

研究可降解镁锌合金肋骨固定器在肋骨切开复位内固定术中的固定效果及其降解愈合过程，为临床研究提供实验依据。

方法

通过生物可降解镁合金材料的筛选与肋骨固定器的设计制备新型可降解镁锌合金肋骨固定器。选取15例Beagle犬构建犬肋骨骨折切开复位内固定动物模型，分为镁锌合金组(实验组，10例)和钢板固定组(对照组，5例)。比较两组犬切口反应、体重变化及并发症情况，术后2、4、8、12周行胸部CT检查，并对胸廓进行CT三维重建。术后4、8、12周，按计划处死实验犬，观察镁锌合金肋骨固定器的降解情况，对实验组骨痂及周围组织进行组织学观察。

结果

两组犬均无围手术期死亡，体重变化、活动情况均无差异；1例镁锌合金组犬出现局部切口感染伴积气，予以局部抽液引流、抗感染补液治疗后愈合。术后12周，苏木精-伊红(HE)染色见肋骨骨折已经愈合，界限不清，无炎症细胞浸润；胸部CT检查及三维重建示骨折断端愈合良好，镁锌合金肋骨环抱器已完全降解。

结论

可降解镁锌合金肋骨固定器是肋骨骨折内固定治疗的理想器材，降解过程中对骨折周围组织无不良影响，无须再次手术取出，具有良好的应用前景及临床价值。

关键词: 镁锌合金肋骨内固定器, 肋骨骨折, 动物实验, 生物安全性

Objective

To investigate the effects of biodegradable Mg-Zn alloy rib contractor in rib internal fixation and its degradation process, in order to provide experimental evidence for clinical study.

Methods

The novel biodegradable Mg-Zn alloy rib contractor was prepared. Fifteen Beagle dogs were used to establish the model of animal multiple ribs fracture, and were divided into Mg-Zn alloy group (experiment group, n=10) and steel panel group (control group, n=5). Rib internal fixation was performed in each dog. The incision reaction, body weight and incidences of postoperative complications were compared between two groups. Chest CT examinations were performed 2, 4, 8 and 12 weeks after operation, and CT three dimensional reconstruction of thoracic cage was done. The dogs were sacrificed 4, 8 and 12 weeks after operation, the degradation of Mg-Zn alloy rib contractor was observed, and the histopathological features of callus were examined in experiment group.

Results

There was no perioperative death in two groups, and there was no significant difference in body weight and incidences of postoperative complications between two groups. Incision infection occurred in one dog in experiment group, which was healed after proper management. Twelve weeks after operation, HE staining demonstrated that the rib fracture was healed, with unclear borderline and no inflammatory cell infiltration. Chest CT examination and three-dimensional reconstruction indicated that the rib fracture was healed and Mg-Zn alloy was completely degraded.

Conclusion

Biodegradable Mg-Zn alloy is feasible for rib internal fixation, with no unfavorable effect on the surrounding tissues, which may have a good clinical prospect.

Key words: Mg-Zn alloy rib internal contractor, Rrib fracture, Animal study, Biosafety

表1 镁锌合金化学成分组成

化学成分	在镁锌合金中的占比(wt.%)
Fe	0.0038
Si	0.0016
Ni	0.0005
Cu	0.0005
Al	0.0085
Mn	0.0004
Zn	5.6210
Mg	剩余部分

表1 镁锌合金化学成分组成

化学成分	在镁锌合金中的占比(wt.%)
Fe	0.0038
Si	0.0016
Ni	0.0005
Cu	0.0005
Al	0.0085
Mn	0.0004
Zn	5.6210
Mg	剩余部分

图1 挤压态Mg-Zn合金金相

图3 构建犬肋骨骨折切开复位内固定动物模型

表2 各时间点实验组与对照组犬体重比较(±s)

组别	数量	体重(kg)
组别	数量	术前1d	术后1周	术后4周	术后12周
实验组	10	13.39±0.79	13.07±1.0	13.49±0.61	13.6±0.43
对照组	5	13.28±0.64	13.12±0.58	13.6±0.1	13.48±0.23
t值	?	0.435	0.212	1.756	0.652
P值	?	0.793	0.92	0.11	0.575

表2 各时间点实验组与对照组犬体重比较(±s)

组别	数量	体重(kg)
组别	数量	术前1d	术后1周	术后4周	术后12周
实验组	10	13.39±0.79	13.07±1.0	13.49±0.61	13.6±0.43
对照组	5	13.28±0.64	13.12±0.58	13.6±0.1	13.48±0.23
t值	?	0.435	0.212	1.756	0.652
P值	?	0.793	0.92	0.11	0.575

图4 植入可降解镁锌合金固定器犬术后三维CT图像。4A为术后2周；4B为术后12周

图6 植入可降解镁锌合金固定器大术后12周犬体和组织学观察结果。6A为骨折断端愈合良好；6B为HE染色间隙充满骨髓组织，×200

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