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时间:2018-12-09
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1、骨组织工程用生物材料的研宄进展【摘要】对用于骨组织工程的生物材料包括天然高分子材料、人工高分子材料及无机材料的组成、性质及研究做了较为详细的阐述,并对骨组织工程的生物材料的发展趋势进行了探讨。【关键词】骨组织工程:生物材料;天然高分子材料:人工高分子材料;无机材料1前言由于各种原因造成的骨损伤降低了人们的生活质量。此外,随着老年人口的增长.临床上需要高效率的方法来治疗这些疾病。骨组织工程是利用活细胞构建一种新的有功能的组织。这些细胞以某种方式与细胞外基质或支架材料相结合,细胞外基质和支架材料引导组织的发育,克服了来源及免疫
2、等问题,因此,骨组织工程对于治疗骨严重受伤的病人有很大的潜力。而骨组织工程屮所用的生物材料则是其重要的组成部分。2天然高分子材料2.1胶原胶原是一种天然蛋白质,广泛存在于动物的皮肤、骨、牙齿、韧带和血管等组织屮。由于它具有优越的生物相容性和生物町降解性,被广泛的用作骨组织工程材料,且其降解产物为多肽,对机体也无毒性。但由于胶原存在降解过快与不宜成型的问题,所以胶原在骨组织工程材料应用中经常会采用交联改性的方式以改善降解性能与成型性能。22纤维蛋白纤维蛋Q是从纤维蛋Q原屮提取而得,人纤维蛋Q原是一种糖蛋Q由三对非等同的多肽链
3、Aa、B组成,呈两侧对称性排列,在分子间及分子内部由二硫键和连。人纤维蛋白原释放出纤维蛋白A肽及B肽转化为纤维蛋白。由于纤维蛋白拥有良好的生物相容性、可降解性及可注射性,从而使其成为最早作为生物材料应用的高分子材料之一。纤维蛋白可单独凝胶后形成纤维蛋白胶用于骨组织的修复,但存在强度低的缺点。2.3藻酸盐藻酸盐来源于褐藻类和细菌,是由右旋廿露醇糖醛酸和左旋古洛糖酸的共聚物构成的天然产物.形成的凝胶具有优良的生物学特性。如具有UJ降解性和高度的生物相容性、无任何的免疫原性,并不诱导任何持续性的炎症反应巾。在人体14会缓慢降解为
4、甘露糖和古洛糖.可随鉍排出旧这些优点使之在骨组织工程的研宄中得以广泛应用,如以藻酸盐制备的水凝胶唧以及藻酸盐勾磷酸盐的复合支架。2.4甲壳素与壳聚糖甲壳素是一种天然多糖类高分子化合物,在自然界的资源量仅次于纤维素,广泛存在于甲壳类动物、昆虫和其它无脊椎动物外壳屮。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物,是一种带正电荷的生物聚合物。由于化学结构不同。壳聚糖的水溶性较中壳素的有所改善,并易于进行化学改性。甲壳素与壳聚糖不仅具有无毒性、无刺激性、生物相容性、生物可降解性等优良性能,还具抗凝血性、促进伤口愈合、防腐抗菌促进骨细胞生长等功能
5、。3人工合成高分子材料31聚乙交酉旨这是一种首先应用于生物医学的可降解合成聚合物,它具冇高的结晶度,高的拉伸模数和在有机溶液屮有低的溶解度。它可以加工成各种形状和结构。挤压成型、注射成型、压制成型、颗粒滤除和溶液铸造技术可用于制造应用于生物医学的PGA结构旧。由于PCA的高结晶度,它有良好的机械性能。它比用其它聚合物形成的材料更坚硬。在临床上它可用于骨的内部固定装罝。由于它的高的降解速率,酸解产物和低的溶解性,限制了其在生物医学上的应用,但可以制造含PGA的共聚物来克服它的不足。3.2聚交酯PLLA和PDLLA和乙交酯不同
6、,丙交酯是一种手性分子,它有两种形式:L一交酯和D—交酯。这些单体可聚合成半晶体聚合物。但是,(D—L)交酯和内消旋聚合成非晶聚合物。在所有聚合物中,L一交酯有天然的异构体,和乙交酯聚合物相同,聚L一交酯(PLLA)也是一种结晶聚合物,它的结晶度与分子量和聚合物过程参数有关。与聚乙交酯相比,PLLA是一种低降解的聚合物,好的抗拉强度、低的延展性、高的分子量、高的模数和强的疏水性。PDLLA可在组织再生中作为一种药物运输。2.3聚己酸内酯PCL是一种半结晶聚酯,因为它可以在一系列有机溶液中溶解,所以它很容易加工。其玻璃转变温
7、度是一60°C,熔点为55—60°C,能和很多聚合物形成混合物。由于脂肪酯键不稳定它可以水解,但是它的水解速度很慢。PCL的拉仲强度很低,但是在破裂时它的延伸性很高。PCL与钙磷酸盐的复合物陶瓷适合于骨组织工程支架。3.4聚酸酐聚酸酐有良好的水解稳定性与表面腐蚀性能,因而被广泛的应用于药物缓释系统,但由于其强度很低而很难应用于骨组织工程12q。对其井聚改性后的产物却能够满足骨组织工程的要求,如酸酐与亚胺共聚物用于骨组织工程支架的研究。3.5反丁烯二酸丙酯(PPF)另一种可降解的高强度聚合生物材料是PPFoPPF的降解是由于
8、酯键的水解作用,其降解时间决定于几个因素,如分子量,交联种类和交联程度.其降解产物是反丁烯二酸,它是一种稀释剂,在三羧酸和丙烷中发现的分子,PPF的分子非常低,它的一个特殊性能是它有不饱和反丁烯二酸基而与其它聚合物交联提高材料性能。通过交联PPF合成几种机械性能好的生物医学材料或陶瓷材料复合物来用于整形
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