骨仿生材料的进展

《骨仿生材料的进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、骨仿生材料的进展摘要：人口老龄化，疾病以及交通事故等造成大量的人体骨组织损伤和丢失。现在人类致力于研究以生物大分子及其衍生物为模板进行复合材料的仿生合成，这些生物大分子主要有生物活性玻璃、胶原蛋白、透明质酸、磷酸丝氨酸等。此外很多学者还在利用自组装法制备纳米羟基磷灰石/胶原(HA/COL)复合物，但是将这些材料用于人类时，需要考虑生物组织工程细胞相容性，所以人类采用人工合成材料生物活性玻璃陶瓷(BGC)与双相羟基磷灰石(HA/B-TCP)为支架材料，与聚-DL-乳酸(PDLLA)复合后再复合I型胶原及重组合人类骨形态发生蛋白，与兔骨膜成骨细胞复合培养以确定其

2、相容性，同时还存在另一种问题，一些人造骨缺乏力学强度，尚不能在四肢负重部位修损。关键词:骨彷生材料组织相容性负重组织工程骨一、刖目目前，由于交通事故、疾病、人口老龄化造成的人体骨组织缺损、骨丢失、骨折、骨质疏松症己经引起广泛关注。尽管自体骨具有优异的骨组织修复能力，但其来源有限，无法做到临床上大规模的应用。在这种背景下，骨仿生材料的研制开始蓬勃发展。但是骨组织修复材料的分子仿生设计合成目前还处于初期阶段，各种方法还不成熟，理想的有机基质模板的分子结构和组装方式及理想的矿化方式还有待研究。很多学者采用有机分子调控无机相生长的策略，从生物分子调控水平上去理解骨的

3、形成和矿化过程，并探究负秉组织工程骨的新型支架的仿生学设计，同时组织工程细胞相容性的问题也在一直网扰着人们。二、正文针对以上生物组织细胞相容性以及负重组织工程骨的问题，许多学者通过实验给出了有效的解决方法或发表了建设性的意见。采用冷冻干燥和仿生矿化技术自制4种仿生复合骨组织工程三维支架材料分别是生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸、生物活性玻璃/胶原蛋白/磷酸丝氨酸、生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸、生物活性玻璃/胶原蛋白。将小鼠胚胎成骨细胞种植于自制4种支架及58S生物玻璃支架上。培养1,3,5d后，MTT法测定各组材料上成骨细胞活性，铁氰化钾法检

4、测各组材料上细胞的碱性磷酸酶活性。倒置相差显微镜观察细胞动态变化，扫描电镜观察细胞形貌特征及其在材料上的生长情形。成骨细胞活性和碱性磷酸酶活性测定结果表明，生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸组〉生物活性玻璃/胶原蛋0/磷酸丝氨酸组〉生物活性玻璃/胶原蛋0/透明质酸组〉生物活性玻璃/胶原蛋白组〉58S生物玻璃组，组问差异均有显著性意义（P均＜0.05），生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸组和生物活性玻璃/胶原蛋白/磷酸丝氨酸组的碱性磷酸酶活性比较差异无显著性意义（P〉0.05）。生复合支架生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸具有促进

5、成骨细胞黏附、生长、分泌与迁移等作用，细胞相容性好，与天然骨基质的生物效应相类似。这四种材料除了右很好的组织细胞相容性外，还需考虑其生物安全性。所以科学家对这4种新型仿生骨组织工程支架材料进行生物安全性试验：全身急性毒性试验观察小鼠中毒症状，按50mL/kg尾静脉注射4种材料的浸提液。支架材料加入新鲜兔血进行溶血试验,离心后取上清液，测定吸光度值，计算溶血率。兔脊柱两侧皮内注射浸提液观察皮肤刺激反应。全身急性毒性试验结果表明，4组小鼠无死亡，无明显毒性表现、体质景下降等不良反应。溶血试验结果表明，4组支架材料的溶血率均＜5%，满足民用生物材料的应用要求。皮内

6、刺激反应试验结果表明，4组均未见任何刺激反应，无红斑、焦痂、水肿等皮肤反应现象，表明这四种生物材料生物安全性能良好。但是到现在为止还不能解决负重组织工程骨的早期力学性能不足问题。目前很多学者在探讨负重组织工程骨的新型支架的仿生力学设计、多孔纯镁支架的仿生形态学设计和多孔纯镁支架仿人骨材料表面涂层的仿生技术，以及其他负重组织工程骨候选支架仿生技术和外科人工金属植入物仿生表面涂层技术，但是结果都不理想。生物医学仿生技术在组织工程骨和外科人工植入物中广泛地应用研究，给现代医学，特别是骨组织工程和整形外科技术发展提供了巨大的机遇，同时带来了前所未存的挑战：①为解决负

7、秉组织工程骨早期力学强度足问题，仿生涂层的多孔纯镁新型支架是临床试用前研究最佳候选方案。②仿生涂层的多孔纯钦支架，可能作为上述研究的其他选择。③多孔P-TCP/HAP双相生物陶瓷支架压缩强度较低，可能不足以解决上述问题，利用仿生技术对整体修饰或改性可能是有前景的。④多孔生物高分子聚合物支架，可以利用仿生技术对整体修饰或改性以改善力学性能，到目前为止还不能解决负重组织工程骨的早期力学性能不足问题。⑤外科植入物金属，以及多孔生物金属、生物陶瓷、生物高分子聚合物等组织工程骨支架表面，均可利用仿生涂层技术进行表面修饰或改性。三、参考文献.•自组装法仿生骨材料的制备及

8、性能分析徐宁，陈玉云，许国华，叶晓健；组织工程骨和外