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hapla人工骨修复材料在我国的研究进展 创伤性或肿瘤性骨缺损的修复和重建一直是骨科的难题之一。随着我国老龄化速度的加快, 国内人工骨修复材料市场潜力十分巨大。临床上, 自体骨移植手术是目前最有效的治疗方法, 但存在取材有限、手术时间延长、造成患者二次创伤等缺点。因此, 寻找一种安全有效的替代自体骨的移植方法一直是国际上骨科领域关注的热点问题。目前人工骨修复材料主要包括无机材料、高分子材料、金属材料及复合材料等。其中无机材料具有良好的生物相容性、化学稳定性, 一定的骨传导性以及耐腐蚀等优点, 作为骨组织支架材料的相关研究也较为成熟, 但存在诸如力学强度不高、降解率低等问题。高分子材料具有一定的生物相容性、可降解性和易加工性, 但机械强度不高, 降解后的酸性代谢产物会使聚合物周围的pH值降低, 影响细胞和组织的生长, 应用受到限制。复合材料具有可设计性的优点, 能够弥补单一材料的缺陷, 近年来成为研究者关注的焦点之一。 理想的骨修复材料应该具备以下特性:①生物相容性:可与骨进行化学结合, 不会抑制骨细胞在其表面的正常活性或干扰其周围骨细胞的自然再生过程, 对骨组织的分解吸收具有传导性。②机械耐受性:以小梁骨为例, 抗压强度应5 MPa, 抗压模量在45~100 MPa之间。③生物降解性:在一定时间内被宿主骨替代, 不影响骨组织的修复, 无毒副作用。④诱导再生性:通过自身或添加骨诱导因素, 刺激或诱导骨骼生长。骨移植材料植入后应能够修复骨缺损区, 并最终达到结构和机械性能与宿区骨组织相一致的要求。近年来的研究结果表明, 羟基磷灰石 (hydroxyapatite, HA) 、珊瑚羟基磷灰石 (coralline hydroxyapatite, CHA) 、羟基磷灰石/聚乳酸 (hydroxyapatite/polylactide, HA/PLA) 复合材料等与自然骨结构和性能相似, 具有骨传导特性和良好的生物相容性, 临床应用前景广阔。现就HA/PLA人工骨修复材料在我国的研究进展做一综述。 1 骨髓细胞生物化学成分材料 上世纪70年代HA开始进入临床, 因其优良的生物相容性, 无毒、无刺激性、无排斥反应、不老化、不致敏、不致癌, 可与骨组织发生化学性结合等特点受到医学界及相关领域的关注, 主要应用于骨科、口腔科等。HA是与人体硬组织无机质最相近的化合物, 具有片层结构和纳米晶特点, 同时具有骨传导作用, 植入体内后能与骨组织在界面上形成化学键结合, 一旦细胞附着、伸展, 即可产生骨基质胶原, 并进一步矿化形成骨组织。但临床上发现, 作为颇具潜力的骨修复生物材料之一, 单纯HA植入物难以在短期内形成新骨, 只能作为血管、成骨细胞和结缔组织的结构性支架, 同时单纯HA材料存在脆性较大、强度较低、弹性模量高、韧性差以及成型不理想等不足。为了克服这些缺点, 人们尝试通过多种途径尤其是复合材料技术来提高HA的应用性能。 2 重组人骨形态发生蛋白 CHA具有类似天然骨的连通微结构, 尹庆水等将天然海珊瑚礁在特定条件下通过“热液交换反应”制成CHA人工骨, 并对该人工骨的生物相容性和成骨效应进行临床研究, 结果表明该人工骨具有良好的骨传导成骨作用, 无免疫原性、无毒性, 生物相容性好。为了研究更为理想的CHA基人工骨修复材料, 该研究小组制备重组人骨形态发生蛋白 (recombinant human bone morphogenetic protein-2, rh BMP2) /CHA/几丁糖复合人工骨, 其成骨诱导作用优于单纯CHA和异体脱钙骨, 临床应用效果满意;他们还采用CHA微粒与L-聚乳酸 (PLLA) 的混合物为原料, 通过计算机辅助设计和选择性激光烧结快速成型工艺, 制备数字化CHA人工骨, 其抗压强度为1.04~3.70 MPa, 有微孔样结构, 孔与孔之间纵横交错, 孔径为150~350μm, 具有成为个性化人工骨材料的应用潜力。 3 哈丁 3.1 对生物材料的降解 天然骨除含有无机成分外, 还含有胶原、糖蛋白、糖胺聚糖等少量有机成分 (细胞外基质) , 无机物与有机物含量之比约为7∶3。PLA被美国FDA批准为生物降解性医用材料, 是当前仿生细胞外基质中最受重视的生物材料之一。其优点主要表现为:生物可降解性良好, 能在人体内微环境中完全降解生成二氧化碳和水;机械性能及物理性能良好;组织相容性良好, 不对周围组织产生毒副作用, 也不引起强烈的排斥反应。但其初始强度较差, 无法满足骨材料对强度的要求;亲水性也不够, 降解产物偏酸性, 这些都不利于组织的修复。 将HA和PLA复合后形成的人工骨修复材料, 可通过复合材料设计, 获得特定的技术性能和微观结构。其中的PLA成分使复合材料的降解速度、强度可调, 容易塑形、构建三维多孔