骨组织工程支架材料.doc

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1、骨组织工程支架材料周秩仁摘要:骨缺损的修复一直是长期以来不断深入研究的重点课题之一。随着组织工程学的兴起，组织工程的原理和技术逐步被应用于人工骨的构建。本文综述了骨组织工程支架材料的种类及支架材料的性能要求，同时简介了几种新型支架材料气泡状多孔结构新型梵乙基壳聚糖/纤维素支架、新型层状双氢氧化物-疑基磷灰石/明胶支架、碳纳米纤维/拜基磷灰石生物活性支架作为骨修复和重建支架材料具有很好的应用前景。关键词：骨组织工程；支架材料；1简介骨组织工程支架材料是指能与成骨细胞结合并能植入生物体的材料，它是组织工程化骨的最基本构架。植入机体后，支架材料与宿主组织接触部分发生化学结合，能长期发

2、挥功能，而不致于在界面处发牛松动与破坏。理想的骨组织工程支架材料应具备以下条件：良好的组织相容性和良好的表面活性，有利于细胞的黏附，并为细胞在其表面生长、增殖和分泌基质提供良好的微环境；具有可塑性,可被加工成所需的形状，并有一定的机械强度，在植入体内后的一定时间内仍可保持其形状，使新形成的组织具有一定的外形；具有三维立体结构，材料必须是高度多孔的，类似泡沫状，孔率应达到80%以上，具有较大的内表面积，一方面有利于细胞的植人黏附，另一方面有利于细胞营养成分的渗入和细胞代谢产物的排出；此外，也是最重要的一个条件就是应该具有很好的生物可降解性，在组织形成过程中逐渐分解不影响新形成组织

3、的结构和功能。骨组织工程支架材料是构建组织工程骨的主要组成部分，在体内，组织基质作为细胞的三维支架为细胞提供该组织所特有的微结构和微环境，并储备足量的水、营养物质、细胞因子和牛长因子，以维持细胞的生存，发挥其功能。2支架材料的性能要求1）牛物相容性和表面活性有利于细胞的黏附，无毒，不致畸，不引起炎症反应，为细胞的生长提供良好的微环境，能安全用于人体。2）骨传导性和骨诱导性具有良好骨传导性的材料可以更好地控制材料的降解速度，具有良好骨诱导性的支架材料植入人体后有诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化并促进其增殖的潜能。3）可降解性在组织形成过程中逐渐分解，并且速度与组织细胞的生长速度

4、相一致，降解时间应能调控。4）合适的孔径和孔隙率理想的支架材料孔径最好与正常骨单位的大小相近（人骨单位的平均大小约为223um）,在维持一定的外形和机械强度的前提下，通常要求骨组织工程支架材料的孔隙率应尽可能高，同时孔间具备连通孔隙，这样有利于细胞的黏附和生长，促进新骨向材料内部的长入，利于营养成分的运输和代谢产物的排出。5）机械强度和可塑性材料可以被加工成所需要的形状，在植入体内一定时间后仍可保持其形状。3材料分类1）人工合成材料无机材料：应用于骨组织工程的无机材料有生物陶瓷（氧化铝陶瓷、疑基磷灰石、磷酸三钙），多孔金属（不锈钢、钻基合金、记忆合金），钛及钛合金，磷酸钙水泥，

5、其中以軽基磷灰石和磷酸三钙的研究较多。有机材料：聚丁酸、聚偶磷氮、聚酸酹、聚乙二醇、聚尿烷、聚乳酸，聚轻基乙酸及其共聚物，其中以聚乳酸、聚拜基乙酸及聚乳酸-聚拜基乙酸共聚物的研究最为广泛。纳米材料：纳米材料是从原子水平制备的支架材料，其最大的特点是具有高比表面积和孔隙率，有利于细胞接种、迁移和增殖。纳米纤维材料仿生化的微环境能影响细胞与细胞、细胞与基质之间的相互作用，调节细胞的牛物学行为。纳米材料安全性能的科学评价将是其应用于临床所面临的挑战。2）天然衍生材料天然骨:天然骨的来源有同种异体或异种动物骨。天然有机高分子材料：天然有机高分子材料包括胶原、纤维蛋白、几丁质、藻酸盐、売

6、聚糖。天然无机材料：珊瑚材料的优点是具有多孔性和高孔隙率及良好的生物降解性，另外有一定的机械强度和可塑性，来源丰富。但缺点是降解速度较慢，限制其在骨组织工程中的应用C珊瑚骨（海珊瑚及珊瑚疑基磷灰石）的主要成分是碳酸钙，其优点是骨传导作用较好，在高孔隙率时仍保持机械强度高的特点，但缺点是力学性能较差、无骨诱导作用、不易加工。微波烧结墨鱼骨：微波烧结墨鱼骨是通过高温热处理获得的多孔纯骨矿材料，可突破异种骨移植的限制。3）复合支架材料瓮基辛酸共聚体：由微生物合成的天然高分子聚酯材料多聚拜基烷酸能够作为组织工程支架进行组织修复，多聚疑慕烷酸的新产品疑慕丁酸与疑慕辛酸共聚体具有良好的细胞

7、相容性和生物可降解性，有望成为一种新型的骨组织工程支架材料。纳米梵基磷灰石：与胶原复合的骨组织工程支架材料轻基磷灰石和胶原由于具有良好的生物相容性和可降解性，成为支架材料研究应用中重要的天然材料，但各自有缺点而限制临床进一步的应用，若利用特殊的实验方法按照一定比例将两种材料结合为复合材料，则有可能优化该两种材料的生物性能。壳聚糖-脱细胞真皮三维材料:该支架材料具有良好的细胞相容性，对细胞有很好的亲和性，能促进细胞黏附、牛长、增殖和分化。壳聚糖-脱细胞真皮支架材料在组织工程中是一种很好的生物相