基于海藻酸鈉的膠粘劑在骨碎塊固定中的應(yīng)用研究

黃燕 劉馨

摘 要：為了更好地證明基于海藻酸鈉的膠粘劑可以作為固定骨碎塊的一種新型、先進的膠粘劑，現(xiàn)將海藻酸鈉作為膠粘劑，開展固定骨碎塊體外實驗和動物實驗。體外實驗主要使用了豬股骨，并測量在不同時間段測量其于生理鹽水中的剪應(yīng)力。動物實驗主要使用了大白兔實驗材料，設(shè)置了對照組、空白組和實驗組、并對其進行血生化檢測、X線片拍攝。體外實驗結(jié)果表明：基于海藻酸鈉的膠粘劑完全可以固定在面積為1cm2的骨碎塊中。動物實驗結(jié)果表明：血生化檢測后，發(fā)現(xiàn)術(shù)后3d、7d、14d的對照組和實驗組在堿性磷酸酶方面沒有明顯的差異;X線片拍攝后，發(fā)現(xiàn)空白組和實驗組均出現(xiàn)了明顯移位現(xiàn)象，對照組骨折愈合時間類似;利用肉眼觀察后，發(fā)現(xiàn)實驗組的骨癡質(zhì)量較低，出現(xiàn)針孔樣腔隙現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：海藻酸鈉;膠粘劑;骨碎塊固定;實驗應(yīng)用

中圖分類號：TQ436 文獻標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1001-5922（2021）10-0018-04

Research on the Application of Adhesive Based on Sodium Alginate in the Fixation of Bone Fragments

Huang Yan ， Liu Xin

（Department of Surgery， Shiyan Maternal and Child Health Hospital， Shiyan 442000， China ）

Abstract：In order to better prove that the adhesive based on sodium alginate can be used as a new and advanced adhesive for fixation of bone fragments， sodium alginate is used as the adhesive to carry out in vitro and animal experiments on fixing bone fragments. In vitro experiment， pig femur was used to measure the shear stress in physiological saline at different time periods. The experimental materials of rabbits were used in animal experiments， including control group， blank group and experimental group， and performed blood biochemical testing and X-ray filming. The results of in vitro experiments show that the adhesive based on sodium alginate can be completely fixed in bone fragments with an area of 1cm2. The results of animal experiments showed that： after the blood biochemical test， it was found there was no significant difference in alkaline phosphatase between the control group and the experimental group at 3， 7 and 14 days after operation; after X-ray film was taken， it was found that there was obvious displacement in the blank group and the experimental group， and the fracture healing time in the control group was similar; by naked eye observation， it was found that the quality of bone in the experimental group was low and pinhole like lacuna appeared.

Key words：sodium alginate; adhesive; bone fragment fixation; experimental application

0 引言

最近幾年，在交通運輸行業(yè)的不斷發(fā)展下，粉碎性骨折類車禍?zhǔn)录乙姴货r。對于骨碎塊而言，其常用固定方法主要以縫合線捆扎固定法為主。但是，這種固定方法存在操作難度大、固定效果差、骨不連等問題。而基于海藻酸鈉的膠粘劑出現(xiàn)和應(yīng)用可以很好地解決這一問題，通過利用這種新型的膠粘劑，不僅可以提高骨碎塊的粘合力，還能提高體內(nèi)吸收能力，降低毒性。因此，如何將基于海藻酸鈉的膠粘劑應(yīng)用骨碎塊固定中是相關(guān)人員必須思考和解決的問題。

1 實驗材料與方法

1.1 體外實驗

1.1.1 實驗材料

體外實驗所用到的實驗材料主要以市面上銷售的豬股骨為主。

1.1.2 實驗方法

將瓜爾膠、羧甲基纖維素分別添加于海藻酸鈉溶液中，并形成兩種混合膠，前者被稱為“A膠”，后者被稱為“B膠”。取出豬股骨的皮質(zhì)，并將其切割成57對形狀、面積相仿的骨塊，并將骨塊表面進行打磨處理，使其表面粗糙程度相當(dāng)[1]。然后，將其劃分為A膠組和B膠組。接著，將室內(nèi)溫度控制在30～36℃，并使用A膠和B膠，對骨塊進行粘接處理，同時，將粘接面積設(shè)置在1cm2左右，接著，將粘接好的骨塊放置于CaCl2溶液中，浸泡時間控制在5s內(nèi)，然后取出一部分溶液，分別測量該部分溶液在7、14和21d后所對應(yīng)的剪應(yīng)力。

1.2 動物實驗

1.2.1 實驗材料

動物實驗所使用的實驗動物是80只大白兔，這些兔的體重在2.4～2.6kg，所使用的試劑藥物主要包含海藻酸鈉、瓜爾膠、羧甲基纖維素鈉、氯化鈣、青霉素鈉。所使用的主要儀器有掃描儀、恒溫箱、光學(xué)顯微鏡、透射電子顯微鏡、光彈實驗加力架[2]。

1.2.2 實驗方法

將80只大白兔隨機劃分為3組，分別是對照組、空白組和實驗組。3組均使用了大小一致的骨塊，其中，對照組主要使用4號線，對其進行捆扎固定;空白組不需要做如何處理;實驗組主要使用膠體進行固定處理。當(dāng)縫合組織處理結(jié)合后[3]，對這些大白兔進行喂養(yǎng)，手術(shù)后，這些大白兔青霉素的抗感染時間可以持續(xù)5d。然后，于術(shù)后3、7、14d分別進行血液生化檢測;在1、2、4、6和8周后對同側(cè)肢體拍攝相應(yīng)的X線片，并對骨痂的實際生長情況進行觀察。

2 實驗結(jié)果

2.1 體外粘接應(yīng)力大小及隨時間變化情況

體外骨塊粘合剪應(yīng)力測試結(jié)果和兩膠隨時間的應(yīng)力變化曲線分別如表1所示和圖1所示。從圖1、表1中的數(shù)據(jù)可以看出，在固定1周后，發(fā)現(xiàn)兩膠粘力達到峰值，在這之后，逐漸呈現(xiàn)出不斷下降趨勢。通過觀察中后期的膠粘性效果發(fā)現(xiàn)，A膠粘力較高[4]。此外，根據(jù)羧甲基纖維素鈉使用效果報道發(fā)現(xiàn)，A膠所獲得的降解效果達到最佳;而瓜爾膠主要用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，容易滋生大量的細菌，降低粘度，因此，在開展動物實驗時，需要選用A膠作為實驗材料。

2.2 觀察術(shù)后動物一般情況及血液生化檢測

術(shù)后各組所對應(yīng)的實驗動物在飲食、大小便方面表現(xiàn)良好，沒有出現(xiàn)異常現(xiàn)象。同時，患肢腫脹于一周后癥狀逐漸消失。然后，采用抽血檢測的方式[5]，于術(shù)后3、7和14d分別檢測Na、Ca、P離子和堿性磷酸酶含量，測量結(jié)果如表2所示。然后，通過使用SPSS11.5軟件，計算“P>0.05”，這說明實驗組和對照組在Na、Ca、P離子和堿性磷酸酶含量方面沒有表現(xiàn)出任何差異（P>0.05）。

2.3 骨痂的X線片表現(xiàn)

2.3.1 對照組

在術(shù)后1周后，骨折間隙圖像比較清晰，沒有形成明顯的內(nèi)外骨痂現(xiàn)象;在術(shù)后2周后發(fā)現(xiàn)，骨折間隙界面清晰，同時，骨折斷端間距變大，仍然沒有出現(xiàn)明顯的內(nèi)外骨痂現(xiàn)象;在術(shù)后4周后，發(fā)現(xiàn)骨折間隙變得逐漸模糊起來[6]，同時，還出現(xiàn)少量的骨痂現(xiàn)象，并形成部分連接骨痂，盡管上骨折線和下骨折線仍然可見，但是比較模糊。在術(shù)后6周后，骨折線比較模糊，骨痂出現(xiàn)塑性改造現(xiàn)象。在術(shù)后8周后，發(fā)現(xiàn)骨折線基本上已經(jīng)消失，骨干外形出現(xiàn)連續(xù)現(xiàn)象。通過觀察骨痂X線片，發(fā)現(xiàn)對照組沒有出現(xiàn)骨塊移位現(xiàn)象。

2.3.2 實驗組

在術(shù)后1周后，X線片上一只大白兔出現(xiàn)骨塊移位現(xiàn)象，其他上骨折和下骨折之間間隙清晰可見，沒有形成內(nèi)外骨痂現(xiàn)象;在術(shù)后2周后，發(fā)現(xiàn)有一只大白兔出現(xiàn)骨塊移位現(xiàn)象，其他骨塊之間的間隙比較清晰;在術(shù)后4周后發(fā)現(xiàn)，骨折界面開始變得模糊，上下骨之間的間隙形成少量的骨痂;在術(shù)后6周后發(fā)現(xiàn)，一只大白兔出現(xiàn)骨塊移位現(xiàn)象，其他的大白兔骨位沒有出現(xiàn)移位[7]，同時，上骨折線和下骨折線比較模糊，骨痂利用骨折線將移位骨塊與正常骨塊進行連接;在術(shù)后8周后，X線片上顯示一只大白兔移位的骨塊開始慢慢愈合，其他骨折線基本消失不見，骨髓腔逐漸恢復(fù)正常。

2.3.3 空白組

在術(shù)后2周后，X線片上顯示2只大白兔沒有出現(xiàn)骨塊移位現(xiàn)象;在術(shù)后4周后發(fā)現(xiàn)，2只大白兔均出現(xiàn)骨塊移位現(xiàn)象;在術(shù)后4周后發(fā)現(xiàn)，一只大白兔骨位正常，一只大白兔出現(xiàn)骨塊移位現(xiàn)象，同時，骨塊畸形慢慢愈合。

2.4 骨折處大體觀察

在術(shù)后1周后，對照組大白兔骨折線內(nèi)出現(xiàn)部分纖維結(jié)締組織，當(dāng)絲線去掉后，發(fā)現(xiàn)大白兔骨塊移位現(xiàn)象消失;試驗組大白兔骨折縫隙界面比較清晰，骨塊固定效果達到最佳狀態(tài)，四周的結(jié)締組織變得更加緊密[8];在術(shù)后2周后，對照組骨折縫隙出現(xiàn)大量的結(jié)締組織，當(dāng)去掉絲線后，輕輕觸碰骨塊，骨塊比較固定，沒有移動;試驗組的骨折之間的間隙填滿了結(jié)締組織，大量的殘留膠被覆蓋在內(nèi);在術(shù)后4周后，對照組和實驗組的骨折之間的間隙形成少量的骨痂，同時，實驗組沒有出現(xiàn)少量的膠殘留現(xiàn)象;在術(shù)后6周后，對照組和實驗組的骨痂變得更加牢固、完整，而實驗組的骨折間隙出現(xiàn)出現(xiàn)少量的針孔狀骨痂。在術(shù)后8周后，實驗組和對照組的骨折已經(jīng)得到一定程度的愈合[9]，其中，對照組的骨痂比較完整，實驗組的骨折線出現(xiàn)少量孔隙現(xiàn)象。

3 討論

3.1 模型的建立與評價

基于海藻酸鈉的膠粘劑在骨碎塊固定中具有非常高的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景，本動物實驗?zāi)Ｐ徒⒅饕窃隗w內(nèi)粘接實驗的基礎(chǔ)上開展的，通過模擬體內(nèi)牢固環(huán)境，實現(xiàn)對多個小骨塊的粘貼和固定，不僅有效地保證了骨干生物學(xué)性能的完整性，還符合體內(nèi)粉碎性骨折治療需求。由此可見，該模型制作方法完全滿足實驗需要。

3.2 基于海藻酸鈉的膠粘劑的應(yīng)用及特點

基于海藻酸鈉的膠粘劑的應(yīng)用取得了一定的成效。該膠粘劑內(nèi)部成分主要以海藻酸鈉為主，而海藻酸鈉具有較高的生物相容性，因此，它可以作為組織工程的重要媒介和載體，具有較高的醫(yī)學(xué)功能。此外，動物細胞在海藻酸鈉溶液中，所達到的生存狀態(tài)與體內(nèi)生存狀態(tài)十分吻合，便于更好地保證動物細胞基質(zhì)濃度。骨髓間充滿了大量的干細胞，為激發(fā)動物細胞的分化潛能打下堅實的基礎(chǔ)。而海藻酸鈉作為一種理想的MSCs載體，具有以下優(yōu)勢：①縮短細胞之間的距離，增加細胞之間的接觸面積，便于更好地傳導(dǎo)細胞信號;②有利于更好地維持細胞的原型，提高多聚糖表達能力。

3.3 基于海藻酸鈉的膠粘劑與其他骨用膠粘力比較 分析

化學(xué)膠粘劑在具體的應(yīng)用中，主要通過借助粘合物，采用加聚反應(yīng)的方式，提高固化速度，從而提高粘物粘牢效果。這種粘接方式在提高粘合性能方面具有重要作用，可以提高骨塊的粘結(jié)固定能力，但是，容易出現(xiàn)固化物過硬問題。而本實驗所使用的膠粘劑主要由羧甲基纖維素鈉和海藻酸鈉組成，這兩種分子均屬于高分子化合物，在粘接骨塊方面占據(jù)著舉足輕重的地位。其粘合力主要包含兩種類型力，一種是機械力;另一種是分子間力。體外實驗結(jié)果表明該膠粘劑在符合生理鹽水相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求下，需要將骨塊斷面面積控制在1cm2左右，以達到提高骨碎塊固定能力的目的。體內(nèi)實驗所得到的術(shù)后實驗組出現(xiàn)骨塊移位現(xiàn)象的大白兔僅僅達到了4只，而空白組出現(xiàn)骨塊移位現(xiàn)象的大白兔數(shù)量較多，這說明基于海藻酸鈉的膠粘劑完全符合體內(nèi)固定需求，不僅可以降低毒性，還能提高細胞降解能力，為進一步提高骨碎塊固定能力，縮短固定時間創(chuàng)造良好的條件。

4 結(jié)語

綜上所述，基于海藻酸鈉的膠粘劑具有較高的生物相容性，通過將其應(yīng)用骨碎塊固定中，對人體組織不會產(chǎn)生任何刺激性和毒性，在常溫、常壓條件下，就實現(xiàn)與骨碎塊的高效粘合，有利于骨痂的正常生長，同時，還極大地提高了骨折愈合效果。因此，將基于海藻酸鈉的膠粘劑作為固定骨碎塊的一種新型、先進的膠粘劑具有很高的可行性和可靠性。

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