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1、生物医学工程学杂志JBiomedEng2001;18(4)∶647～652骨修复材料的研究进展王小红综述马建标王亦农何炳林审校(南开大学高分子化学研究所吸附分离功能高分子材料国家重点实验室,天津300071)摘要简述天然骨修复材料、无机非金属骨修复材料、复合骨修复材料的近期研究进展,对部份材料的合成、作用机制及发展前景进行了讨论。关键词骨修复材料生物相容性抗压强度降解吸收诱导成骨ProgressintheResearchofBoneSubstitutesWangXiaohongMaJianbiaoWangYinongHeBinglin(TheStateKeyLaboratoryof
2、FunctionalPolymerMaterialsforAdsorptionandSeparation,InstituteofPolymerChemistry,NankaiUniversity,Tianjin300071)AbstractThisisareviewoftheresearchesonbonesubstitutesincludingtheirinstitutes,mechanisms,exist-ingproblemsandsomesyntheticmethods.KeywordsBonerepairmaterialsBiocompatibilityMechanica
3、lstrengthBiodegradationandab-sorptionOsteroinduction已知有许多材料,象某些陶瓷、金属、高分子都1引言具有生物相容性,而仅有一小部分材料同时兼有生[4]长期以来,骨修复材料主要采取自体或异体骨物相容性和适当的机械强度。这些材料包括生物[1,2]移植物。在美国每年约有10万到20万自体或异高分子(如明胶(Gelatin))、合成高分子(如聚-羟体骨移植的病例。但自体骨移植在材料来源方面存基酸类、聚酐类)及矿物质。具有诱导成骨活性的高在着严重的缺陷。从自体异位取骨,无异于拆了东墙分子材料、有骨活性涂料(聚四氟乙烯、碳纤维)、骨补西墙,
4、使病人易于患手术后并发症,失败率高达诱导因子BMP等。这些材料在体内的降解性相差10%～30%;异体骨移植在材料筛选、储存方面相当悬殊,不能一概而论。困难、昂贵,还容易产生免疫排斥反应、感染艾滋病2骨修复材料的研究进展病毒等,失败率更高。同时,异体骨被取代缓慢,新生骨体积偏小。为了克服自体骨和异体骨移植存在的过去的几十年中,人们通过各种方法、途径,制种种问题,人们试图通过天然的或合成途径,取得理备出许多用于骨修复的替代材料,并取得了一定的想的骨修复材料。成绩。尤其是近年来发展起来的组织工程,通过引入对于一种理想的骨修复材料首先应该具备的特一形态上与骨单位相容的,且其管道可连入骨缺损
5、[3][5]性有:(1)生物相容性:可与骨直接进行化学结组织的孔状支架结构,建立起生物材料与骨架再合,不阻止骨细胞在其表面的正常活性或干扰其周生之间的联系。这种孔的特殊性使支架可以一定的围骨细胞的自然再生过程,对骨组织的分解吸收具速度释放生物活性物质,或直接影响材料内部的细有传导性。(2)机械耐受性:以小梁骨为准,抗压强度胞生长行为。化学方面希望能模拟细胞外基质成分、应大于5MPa,抗压模量在45～100MPa之间。生长因素、细胞表面受体等的特殊作用,使骨缺损的(3)生物降解性:在一定时间内被宿主骨替代,不影再生更有预见性。这种材料除具备上述四条基本的响骨组织的修复,无毒副作用。(
6、4)诱导再生性:通过特性外,还要有一定的三维立体结构和良好的表面自身或添加骨诱导因素,刺激或诱导骨骼生长。简言活性,如孔隙率在80%以上。高的内表面积有利于之,移植物的生物特性应与自然骨相似。细胞的植入、贴附、营养物质的渗入及代谢废物的排648生物医学工程学杂志第18卷[10]出等,为细胞的生长、增殖提供良好的微环境。碳及其化合物等。多数陶瓷都是生物惰性的,如我们按材料的来源和性质分类,对已往骨修复羟基磷灰石,常与胶原、无机纤维硅灰石(-wollas-材料的组成结构、作用机制、合成方法、存在问题等tonite)、碳纤维、有机高分子纤维聚乳酸等结合使作了简要的概述。用。2.1天然骨
7、材料磷酸钙类陶瓷是骨代用材料中相当重要的一如上所述,天然骨材料包括自体和异体骨组织。类。其中研究最多的为羟基磷灰石(HA)和磷酸三异体骨组织又包括同种异体和异种异体骨组织。多钙(TCP)陶瓷。它们在组成、结构上与天然骨盐大体少年来,人们针对其免疫源性、病毒感染等问题,做一致。有极好的生物相容性、骨传导性和与骨结合的[6,7]了不少工作。早期Martz等应用特殊的浸渍法破能力,加上无毒副作用,被广泛用作硬组织修复材料坏牛松质骨的蛋白质,亦即免疫反应源,制得Kiel和骨填
