羟基磷灰石复合材料在骨组织工程中应用的研究进展

更新时间:2023-06-10 23:00:05 阅读: 评论:0

四川大学学报(医学版)2021,52 (3 ) :357 - 363
J Sichuan Univ (Med Sci)doi: 10.12182/20210560303
羟基磷灰石复合材料在骨组织工程中应用的研究进展+
魏莉,马保金,邵金龙,葛少华&
山东大学齐鲁医学院•口腔医学院•口腔医院牙周科山东省口腔组织再生重点实验室
山东省口腔生物材料与组织再生工程实验室(济南250012)
【摘要】羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAp)是骨骼和牙齿的主要无机成分,具有生物活性和生物相容性。但HAp机 械性能差、降解速度慢、功能单一,难以作为支架材料在骨组织工程中单独应用。通过将HAp与其他类型材料复合,可制 备具有特定性能的复合材料,拓展其在骨组织工程中的应用。本文首先阐述了 HAp材料在骨组织工程生物材料中的重要 性及其优缺点,并分类回顾了HAp复合材料在骨组织工程中的研究现状;其次,针对目前HAp复合材料用于骨修复领域的 研究热点,列举了代表性研究成果并进行了相应的分析讨论;最后,对HAp复合骨修复材料未来的发展前景进行了展望。
【关键词】羟基磷灰石复合材料骨组织工程临床应用
Advances in the Application of Hydroxyapatite Composite Materials in Bone Tissue Engineering WEI Li, MA Bao-jiriy SHAO Jin-longy GE Shao-huaA. Department of Periodonticst School/Hospital of Stomatology^ Cheeloo College of Medicine, Shandong University, Shandong Provincial Key Laboratory of Oral Tissue Regeneration, Shandong Engineering Laboratory f or Dental Materials and Oral Tissue Regeneration, Jinan 250012, China
A Corresponding author, E-mail:*****************
【Abstract】Hydroxyapatite (HAp) is the main inorganic component of the bones and teeth, and it posss bioactivity and biocompatibility. However, due to its poor mechanical performance, slow degradation speed, and lack of diversity in its function, it is difficult to apply HAp alone as a scaffold material for bone tissue engineering. By combining HAp with other types of materials, composite materials with specific properties can be prepared, and the scopes of HAp applications can be expanded. Firstly, we elaborated on the importance, and strengths and weakness of HAp for bone tissue engineering biomaterials and then reviewed the rearch status of HAp composite materials ud in bone regeneration. Secondly, about hot rearch topics in the field of applying HAp composite materials in bone repair, we summarized the reprentative findings in the field, and discussions and analysis were made accordingly. Finally, we also examined the future development
prospects of HAp composite bone repair materials.
【Key words】Hydroxyapatite composite materials Bone tissue engineering Clinical application
人口老龄化、外伤、肿瘤等问题造成了骨缺损疾病 治疗的巨大需求,骨缺损的治疗成为现代医学和社会经 济的重大挑战。自体骨移植作为治疗骨缺损的“金标 准”,存在供体不足、高骨吸收率等弊端;而同种异体移植 的方式也存在免疫排斥、病原体传播等问题。因此,人们 开始使用合成材料作为骨移植替代物。随着相关研究的 推进,在20世纪90年代,骨组织工程发展成为独立的研究 领域⑴。
骨组织工程围绕支架材料、种子细胞和生长因子三 大要素展开探索,其中,支架材料作为种子细胞的生长载 体以及生长因子的附着体,扮演着重要的角色。按材料 属性分类,用于骨组织工程的支架材料可以划分为生物 陶瓷、金属、聚合物及复合材料等。其中,生物陶瓷类材 料与自体骨移植物的引导骨再生能力相当[21,因而其备受*国家自然科学基金(No. 81873716、No. 81901009)和泰山学者建设工 程专项基金(No. ts20190975)资助
A 通信作者,E-mail:***************** 关注。值得注意的是,与惰性生物陶瓷(Ti02、A1203、Si02)相比,经基磷灰石(hydroxyapatite,HAp)作为一种 活性生物陶瓷材料,具有骨传导性、可运输活性离子等优 势,更有利于与生物环境中的细胞和组织密切地相互作 用。然而,单纯的HAp材料存在断裂韧性不足、疲劳破 坏、脆性破坏等问题|31,且降解时间过长141以致无法达到 材料降解速度与骨再生速
度相匹配的理想效果。此外,单纯的HAp也无法募集细胞、调控免疫、促进血管再生|5_61。因此,这些性能上的不足极大地限制了HAp在骨 组织工程中的应用。
为了克服这些不足,最常见的方法是将HAp与具有 互补特性并提供协同效应的材料相结合,制备为多功能 复合材料。近年来,也有越来越多的学者聚焦于设计制 备HAp复合材料弥补单一材料性能的不足。本综述对近 年HAp复合材料的代表性研究进行分类回顾,列举此领 域的研究热点前沿及相应的研究成果,并对HAp复合材 料未来的发展前景进行了展望。
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1骨组织修复HAp复合材料分类
按化学成分的不同,骨组织修复HA p复合材料可分 为H A p与无机材料复合、H A p与有机高分子材料复合、HAp与无机材料及有机材料多元复合3种类型,见表1。1.1HAp与无机材料复合
无机材料种类繁多,具有多种不同的生物学性能。HAp与无机材料复合,可以显著提升HAp的机械性能并 增强其功能性。骨组织工程领域研究中可与HAp复合的 无机材料类别包括生物陶瓷如(3-磷酸三钙(P-tricaldum phosphate,(3-TCP)、碳基材料(如石墨燦、介孔二氧化 硅、碳纳米管)、金属(如T i、Zn、Ag)、金属氧化物(如 Fe304、Ti02、MgO)、非金属(如C、F、Si)等。
H A p与(3-TCP复合而成的双相磷酸钙(biphasic calcium phosphate,BCP)诱导人间充质干细胞成骨分化的作用优于HAp171。有趣的是,HAp与P-TCP二者的比例 对BCP的生物学性能也有重要的影响。例如,FARINA 等181将HAp与(3-TCP质量比分别为85 : 15(BCP 1)和 15 : 85(BCP2)的两种圆柱形植骨材料分别植人比格犬 的颌骨缺损,并于4、12和26周后对新骨形成进行检测。结果显示,BCP2组的新骨形成相对更早且数量更多,这 表明B C P2具有更高的骨诱导潜能。KAMALALDIN 等191使用两种质量比(70 : 30和20 : 80)的HAp/p-TCP制 备成颗粒,并进行了成骨细胞附着实验。结果显示,细胞 在两种材料表面均可附着,但70 : 30的HAp/(3-TCP复合 材料能够允许成骨细胞长人支架内部,具有更好的骨传 导性能。因此,调整HAp与(3-TCP二者的比例有可能成为 进一步改善BCP材料性能的切人点。目前,BCP已成为骨 重建手术中骨替代物的金标准,被广泛用作骨科和颅领 面外科的植骨材料|M|。
HAp与氧化石墨稀(graphene oxide,GO)或还原氧
表1骨组织修复HAp复合材料分类
Table 1Classification of HAp composite materials ud for bone tissue repair
Classification Example Preparation Functions Ref
Composite with
inorganic materials HAp/|3-TCP Sintering Incread osteogenic differentiation of stem
cells.
[7-9]
HAp/rGO Sintering Excellent mechanical properties; appreciate
degradation rate consistent with the
regeneration of bone defects; incread cell
adhesion and proliferation of stem cells.
U〇]
HAp/Ti Biomimetic mineralization Good biocompatibility and enhance
dosteoinduction.
[11]
HAp/Zn2+Ion substitution Enhanced proliferation and differentiation of
osteoblasts.
[12] HAp/Ag+Ion substitution Antibacterial, anti-infection andosteogenesis.[13] HAp/Co2+Ion substitution Corrosion resistance, angiogenesis
andosteogenesis.
[14]
Composite with
organic materials HAp/Col Freeze drying Facilitated cell attachment, reduced fibrous
tissue production and promoted bone
regeneration.
[15-16]
HAp/SF Layer solvent casting,freeze drying Good mechanical properties; promoted
osteogenic differentiation and reduced local
inflammation of menchymal stem cells.
[17-19]
HAp/CS Emulsion chemical cross-linking Promoted proliferation and osteogenic
differentiation of bone marrow
menchymal stem cells and reduced
chronic inflammation.
[20]
HAp/PLA Evaporative permeation,3D printing Preci repair of rat mandibular defects; high-
efficiency repair of critical bone defects.
[21-22]
HAp/PLGA Ultrasonic disruption, injection method Good biocompatibility, enhanced formation
and mineralization of new bone.
[23]
HAp/PCL Electrospinning, fud deposition
modeling,additive manufacturing
Antibacterial and promoted osteogenic
differentiation.
[24-26]
Multi-composite with organic/inorganic
materials HAp/CS/Si02Sol-gel method, 3D printing Controllable interconnected porous structure;
hybridization of the organic pha and
inorganic pha at manometer level; low
water absorption and high mechanical
strength; enhanced adhesion, proliferation
and differentiation of stem cells.
[27]
CS/Col/Fe504/HAp Chemical cross-linking, freeze-drying Good tissue compatibility and promoted bone
regeneration.
[28]
HAp:Hydroxyapatite; p-TCP: P-tricalcium phosphate; rGO: Reduced graphene oxide; Col: Collagen; SF: Silk fibroin; CS: Chitosan; PLA: Polylactic acid; PLGA: Polylactic-co-glycolic; PCL: Polycaprolactone.
第3期魏莉等:羟基鱗灰石复合材料在骨组织工程中应用的研究进展359
化石墨稀(reduced graphene oxide,rGO)制备的复合材料 能够直接介导干细胞的附着、增殖和分化|5°彳并促进相关 生长因子和激素的分泌|31],在骨组织工程领域也非常具 有应用前景。ZHOU等〜制备了一种具有多孔结构和纳 米表面形态的HAp/rGO支架。HAp的加人降低了rGO的细胞毒性;同时,rGO的负载促进了骨髓间充质干细胞的 黏附、增殖和成骨分化。相比于单纯的HAp支架,HAp/rGO 支架机械性能更佳,降解速率与新骨形成速率完全匹配, 极有可能成为临床应用骨组织工程支架的候选者。
HAp作为涂层与金属材料复合时,能够通过提供矿 物质成核位点,促进矿物质的沉积和骨的形成。例如,YANG等|U1通过相转移溶菌酶介导的仿生生物矿化在钛 表面制备了HAp涂层,与单纯钛表面相比,HAp修饰的钛 表面具有更高的生物相容性和骨诱导性,可用于改善金 属材料的生物学活性。此外,HAp中的离子被金属元素 取代时,根据金属元素的不同,可分别赋予HAp促进成 骨、促进血管生成、抗菌和抗腐蚀等多种不同的性能。例如,Zn2<;取代的HAp可通过激活成骨细胞的增殖和分化 来刺激骨的形成U21,Ag+取代的HAp可用于预防骨科或牙 科植人物的感染|1S|,而Co2+取代的HAp能够促进血管的再 生并赋予复合材料抗腐蚀性能|141。
1.2 HAp与有机高分子材料复合
相比于无机材料,有机髙分子材料通常具有高的弹 性模量。HAp与有机高分子材料复合,可以仿生骨
组织 的有机、无机复合成分,在改善HAp固有的脆性和低断裂 韧性等问题的同时,还能充分发挥HAp促进成骨分化的 作用。根据来源不同,与HAp复合的有机高分子材料大 致可分为天然有机高分子材料和人工合成有机高分子材料。
1.2.1 HAp与天然有机高分子材料复合天然有机高分 子材料本质上即具有生物相容性和生物可降解性,适于 组织工程应用。骨组织工程领域研究较多的天然有机高 分子机材料主要包括胶原(collagen,Col)、丝素蛋白(silk fibroin,SF)和壳聚糖(chitosan,CS)等。
由于Col与HAp皆是天然骨的主要成分,选择二者复 合开发支架材料具有合理性。不仅如此,Col还含有精氨 酸-甘氨酸-天冬氨酸序列,能够提供细胞识别位点,有利 于细胞附着1151,是细胞进一步增殖、分化的先决条件。UEZONO等116设计了 HAp/Col复合涂层钛棒并通过大鼠 颅骨骨膜下植人实验证明了 HAp/Col复合材料的快速骨 整合能力:将钦棒、HAp涂层钦棒和HAp/Col复合涂层钦 棒分别植人大鼠颅骨骨膜下,于4周后进行组织形态学检 査。结果显示,钛棒及HAp涂层钛棒周围形成了大量的 纤维组织;而HAp/Col复合涂层钛棒周围几乎完全被新生骨组织包裹,并且植体和周围组织的结合强度最高。
SF易于获得和加工,具有优异的力学性能。在与 HAp复合后,SF主要以(3-折叠构象存在,整个SF胶体相 当于一张网,对HAp颗粒具有网捕作用,二者接触面积大 且混合均匀,因而得到的SF/HAp复合
材料具有优良的应 力分散的特性,且能显著改善HAp晶体的脆性〃71。并且,SF与HAp的复合材料还支持间充质干细胞的成骨分
化|181、减轻炎症反应|19],是骨组织工程的理想材料。通过 层溶剂浇铸和冷冻干燥技术可以成功地制备多孔HAp与SF的复合材料用于组织工程。对材料进行表征发现,质 量分数为5%的SF与HAp的复合支架中形成的孔更均匀 和规则;体外实验中,与空白培养板上的细胞相比,骨髓 间充质干细胞在质量分数为5%的SF/HAp复合支架上附 着并向四周铺展,且对细胞活力无影响;体内实验中,将 质量分数为5%的SF/HAp复合支架埋人大鼠背部皮下以 评估植人材料相关的免疫反应,结果显示,无论短期 (1周)还是长期(4周),实验组淋巴细胞数量与对照组相 比均无明显增加|321。
CS具有良好的生物相容性、生物可降解性和抗菌活 性,其化学结构与骨的细胞外基质成分相似,被广泛应用 于骨组织工程。LI等^通过乳液化学交联法制备了一种 协同抗炎和促进成骨的多功能HAp/白藜芦醇/CS复合微 球,用于加速骨质疏松状态下骨缺损的愈合:在释放实验 中,微球中负载的白藜芦醇在急性炎症期快速释放,随后 持续、缓慢释放;在体外实验中,复合支架有效地促进了 骨髓间充质干细胞的附着、增殖和成骨分化,减少了巨噬 细胞中活性氧及一氧化氮合酶的表达,具有保护细胞和 减轻慢性炎症的作用;在体内实验中,植人HAp/白藜芦 醇/CS复合微球的分组显示出更强的骨骼重建能力。
1.2.2 HAp与人工合成有机高分子材料复合相比于天然有机高分子材料,人工合成有机高分子材料的最大优 点是可通过化学修饰选择性地合成具有目标性能的支架 材料。骨组织工程领域应用较多的人工合成有机高分子 材料主要有聚乳酸(polylacticacid,PLA)、聚乳酸-轻基 乙酸共聚物(polylactic-co-glycolic acid,PLGA)和聚己内 醋(卩〇1)^卩1'〇13<:1:01^,?0^)等。
PLA完全降解产物为二氧化碳和水,对人体无任何 毒副作用。HAp与PLA的复合材料对成纤维细胞、牙周 膜干细胞、成骨细胞前体细胞等均具有良好的相容性|331。我们课题组1211将PLA涂覆在HAp膜单侧表面,制备了“双 面神”复合膜:复合膜的HAp面具有纳米结构,能够促进 脂肪间充质干细胞的成骨分化并促进骨再生;而涂覆 PLA的一面光滑、疏水不利于细胞的黏附生长,能够抑制
360四川大学学报(医学版)第52卷
术后粘连。这种结构可用于骨组织的精确、定向修复。此外,也有研究将HAp与PLA通过均匀混合的方式制备 复合材料用于骨修复|271。
PLGA具有良好的生物相容性和力学性能,但单一使 用缺乏骨诱导性,对骨组织修复效果不理想。有研究表 明,相比于PLGA支架材料,在PLGA基体中混入质量分数 为30%的HAp颗粒能够明显地提高有机物支架材料的抗 压强度134丨。CIESLIK等1231对PLGA、PLGA/HAp、PLGA/碳 纤维(carbon fiber,CF)3种复合材料的体外性能、体内性 能进行了全面的评估:体外实验结果表明,3种支架材料 的
细胞毒性值都在允许范围之内,但相比于PLGA、PLGA/CF支架,PLGA/HAp支架引发的细胞毒性反应更 低,这可能与生物活性纳米HAp粒子对细胞的刺激相关。在体内实验中,将PLGA/HAp、PLGA/CF复合支架分 别植人兔下颌骨缺损处,于3周后行组织病理学检查,结 果表明,PLGA/HAp复合支架具有良好的细胞相容性,能 够提高成骨细胞的活性,促进新骨形成及矿化。
PCL也是一种可生物降解的高分子聚合物,具有出 色的力学性能。早在1980年,PCL就已作为手术缝线在临 床手术中应用。FURTOS等1241通过静电纺丝技术制备了 基于PCL、HAp和阿莫西林的复合材料,用于牙科和组织 工程中减少细菌污染和促进组织再生。结果显示,PCL/ HAp/阿莫西林复合支架不仅具有良好的细胞相容性和 促进成骨分化的作用,还可以缓释阿莫西林以达到抗菌 效果。除静电纺丝技术之外,也有学者通过熔融沉积成 型|251、增材制造1321等方法制备HAp和PCL的复合材料。
1.3 HAp与无机材料及有机材料多元复合
HAp多元复合材料能够结合无机材料的多功能性与 有机材料的高弹性模量,充分发挥不同类别材料的优势,为骨组织工程材料设计提供了新的思路。DONG等1271结 合溶胶-凝胶法和3D打印技术制备了新型生物活性HAp/CS/Si02复合支架:复合支架具有可控的互连多孔结 构,且支架组分中的有机相和无机相实现了纳米级的均 匀杂交。相比于CS/Si02支架,HAp/CS/Si02支架吸水率 低、机械强度高,并且支持小鼠骨髓间充质干细胞的黏 附、增殖和成骨分化。近年来,一些研究利用“第四因素”(外界磁
场、电场、光)的作用配合体内植人材料,共同促 进成骨。ZHAO等1281将原位结晶和冷冻干燥技术制备的 磁性Fe304纳米粒子和HAp掺人CS/Col有机基质中,制备 了CS/Col/Fe304/HAp复合支架。在体外实验中,该复合 支架显示了优异的促进细胞黏附、增殖以及成骨分化的 作用;在以颅骨缺损为模型的体内实验中,CS/C ol/ Fe304/HAp复合支架与对照组相比具有更好的组织相容 性和更强的促进骨再生能力。CS/Col/Fe304/HAp复合支架的骨再生效应可归因于地磁场和磁性Fe304纳米粒子的 相互作用,但关于磁效应的具体机制仍需进一步研究。多元复合材料涉及因素复杂,尤其是在涉及联合“第四因 素”共同作用时,需要进行更加深人的研究。
2研究热点前沿
2.1通过制备仿生材料促进骨修复
有关天然骨的成分和纳米结构的深入研究为生物材 料设计提供了重要的生物学基础|35_M|。HAp和Col作为骨 的主要成分,如仅将二者简单地混合,并无法复制天然骨 中矿化胶原蛋白的纳米级组装。而通过分子模板诱导生 物矿化的方法能够实现HAp晶体在胶原纤维内部和之间 的可控沉积,以模拟天然骨的生物学特性,减少骨组织工 程材料对纯生物提示(例如活细胞或生长因子)的依赖 性|37_381,从而支持骨的再生。模板诱导的生物矿化已被证 明是制备具有改善的骨传导性甚至骨诱导性的纳米复合 生物材料的有效途径。此外,很多研究也通过在HA p中掺杂微量离子[39]、复制天然
骨表面的拓扑结构特征^及 利用骨组织固有的压电性1411等方式构建仿生生物材料。这些进步将使基于支架的骨组织工程疗法更加安全、便 捷并降低成本,从而更加满足临床转化的需求。
2.2通过控制材料的孔性质促进骨修复
支架材料的孔隙控制关系到血管形成和营养交换,适当的孔径、孔隙率和互联性有利于血管向内生长。在 临界骨缺损修复中,血管的形成更为重要。LEE等1421将孔 径为250 pm或500 pm的HAp/Col/CaSKV聚多巴胺复合 支架植人大鼠的临界骨缺损区,并在8周后通过影像学和 组织学检査评估新骨形成。结果显示,支架孔径为500 nm的分组新骨形成更为明显。但是,这一最佳孔径 数据可能不适用于其它材料,因此,在将每种材料用作骨 组织工程支架之前,应具体研究其孔径的最佳大小。HAN等1431设计了聚多巴胺/聚赖氨酸涂层功能化的HAp复合支架用于骨组织的再生:复合支架具有分层且 互联的多孔结构,孔隙率约为66.5%,体外细胞培养和体 内异位骨形成实验均证明了这种多孔结构复合支架具有 优异的生物学性能。
2.3通过调控材料降解促进骨修复
致密羟基磷灰石块的降解可能需要数年甚至数十年|4'A很难实现材料吸收速度与新骨生长速度相匹配的 理想目标。SU等1451合成了 H A p/Col复合支架,并将负载 或不负载骨形态生成蛋白-2(bone morphogenetic protein- 2, BM P-2) 的 H A p/C ol 复合支架分别植人兔股骨缺损 处。结果显示,BM P-
2不仅促进了骨的形成,还加速了 HAp/Col复合支架的降解。还有研究表明,溶酶体或癌
第3期魏莉等:羟基磷灰石复合材料在骨组织工程中应用的研究进展361
细胞附近的HAp有快速降解的能力1461,这可能会成为未 来构建智能降解材料的研究基础。
另外,一些聚合物(如聚乳酸)的降解产物为酸性,不 利于局部矿物离子的沉积。ZHANG等[47|通过调整 PLA/HAp复合材料中二者的比例改善材料降解部位的 pH值,以创造有益于矿化的局部微环境。结果表明,随 着HAp含量的增加,pH值逐渐升高,当PLA与HAp的质量 比为2 : 8时,pH值升高到7.39,在体液的正常pH波动范围 (7.35~7.45)之内,可以更好地促进骨组织的修复。
2.4通过3D打印技术制备材料促进骨修复
口腔颌面部骨组织在解剖形态与生理功能方面存在 一定的特殊性,传统的组织工程支架制备方法(冷冻干 燥、静电纺丝等)难以制备出个性化的骨支架材料。借助 于计算机辅助设计以及制造技术,3D打印既可以制备外 部结构与缺损形状相匹配的生物材料,也可以打印预设 计的表面拓扑结构与内部孔隙结构。MA等1481根据兔骨 缺损模型的实际骨缺损轮廓,通过3D打印技术构建了个 性化的HAp/Col/Ti6Al4V支架。机械性能测试显示,HAp/Col/Ti6Al;V^^架具有类似骨骼的杨氏模量,可用于 承重部位的大骨缺损修复;组织学评估显示,HAp/Col/ Ti6Al4V复合支架显著促进了血管生成和骨整合。
2.5通过改善材料力学相容性促进骨修复
在负荷状态下,生物材料与周围组织的弹性形变相 匹配的性质和能力称为力学相容性1491。骨替代材料应具 备力学相容性,否则有可能导致材料承载作用不足或应 力遮蔽性骨吸收。众所周知,单纯的HAp存在断裂靭性 不足和脆性破坏等问题,极大地限制了其在组织修复中 的应用。因此,一些学者通过构建HAp复合材料,以改善 HAp的力学相容性从而提高骨修复效率。例如,LIAO 等131通过原位合成方法制备了 HAp/藻酸钠/CS复合材料,并使用万能试验机对其机械性能进行了评估。结果显 示,HAp/藻酸钠/CS复合材料的抗压强度为34.3 MPa,与 在天然松质骨组织中观察到的强度相匹配,符合负重骨 要求。杨辉等1171制备了SF/HAp复合材料,其抗压强度可 达63 MPa,符合骨组织工程支架机械强度要求。此外,与 金属及有机材料不同,HAp及其复合材料的纳米结构具 有一定特殊性。在植人体内后,新生骨组织可向HAp 内部的孔隙中生长,导致其强度、刚度逐渐增加|<91。因此,对于HAp及其复合材料,不仅要考察植人体内前的静 态力学相容性,对于植人后的动态力学相容性的考察同 样重要。
3骨组织工程用羟基磷灰石复合材料产品Collagmft®是一种临床使用的自体骨移植物的替代品,于1994年获得美国食品药品监督管理局批准。它是 由质量分数为65%的HAp、质量分数为35%的(3-TCP和高 度纯化的Col-I组成的混合物,并以无菌冻干的形式提 供。CORNELL等151)1报道了一项Collagraft*用于治疗急性 长骨骨折的临床研究:自1986至1991年共有267例患者进 人此项临床试验,
所有患者均被随机分配接受松质骨自 体移植或Collagraft®移植。6个月和12个月的随访数据表 明,Collagraft®在用于治疗急性长骨骨折时与自体移植骨 功能相当。
Ossceram® nano是由质量分数为6〇%的HAp和质量 分数为40%的(3-TCP组成的安全、可吸收的骨替代材料。组分中的P-TCP分解迅速而HAp却不易降解1291。若(3-TCP加快了新骨置换速度,HAp仍可维持支架的体积。此外,Ossceram® nano的微孔结构有利于生物材料的离子 交换,大孔结构有利于血管长人,而纳米结构可支持骨骼 形成。
Geistlich Bio-Oss®骨填充材料是从天然牛骨中提取 的高纯度HAp基生物材料被广泛地应用于牙周骨缺损和颁面外科骨缺损的修复。在化学成分上,Bio-Oss®可 与人体骨无机结构相匹配。此外,Bio-Oss®骨填充材料与 人类多孔骨的宏观与微观多孔结构相似,有助于植人处 新骨的形成与生长。
骼金®骨修复材料由约质量分数为45 %的HAp和质 量分数为55%的Col-I组成,是骨科和牙科常用的骨替代 材料。通过在体外模拟生物矿化和自组装过程,骼金*模 仿了天然骨的成分和微结构特征,其中的HAp晶体有序 生长在胶原纤维的间隙。此外,骼金®的力学性能与松质 骨类似,降解速率与新生骨组织的生长速度相匹配,具有 良好的生物学性能。
其它商品化的HAp复合材料的名称、成分、用途已 在表2中列出。虽有一些临床研究报道了特定HAp复合 材料用作骨移植替代产品的疗效,但这些基本都是观察 性研究,总的来讲,仍然缺乏针对某种产
品的高质量的临 床证据'
4总结与展望
目前,HAp材料在骨组织工程中已显示出不可替代 的地位。但是,由于其固有的脆性、低强度、功能单一等 弊端,极大地影响了HAp材料的骨修复的效果。通过将 HAp与其它材料复合,可以极大地提升材料性能。本综 述不仅分类阐述了用于骨再生的HAp复合材料的研究现 状,还聚焦于提升H A p复合材料骨修复效率的研究热点。在未来的研究中,还需更加关注HA p复合材料植人 体内后引发的免疫反应,从而为促进伤口愈合和组织再

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