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納米羥基磷灰石與多種材料復(fù)合的研究現(xiàn)狀
殼聚糖是一種可降解、生物相容性好，具有生物功能的多聚體，以下是小編搜集整理的納米羥基磷灰石與多種材料復(fù)合探究的論文范文，供大家閱讀查看。
前言
近年來(lái)，材料科學(xué)、組織工程學(xué)和納米技術(shù)的快速發(fā)展使各種復(fù)合材料人工骨相繼研制成功，針對(duì)于先天性疾病、畸形、骨壞死、腫瘤、骨質(zhì)疏松、外傷、感染等多種原因?qū)е碌墓侨睋p，一直是骨科鄰域研究十分活躍的話題。自體骨移植不僅具有骨缺損區(qū)愈合快速的優(yōu)點(diǎn)，而且很少產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng)，同時(shí)還具有骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)的雙重作用。修復(fù)骨缺損的金標(biāo)準(zhǔn)一直是使用自體骨，但供骨來(lái)源少。應(yīng)用異體骨修復(fù)骨缺損，不僅改變供骨區(qū)生物力學(xué)強(qiáng)度，造成功能的部分缺失，還可引起不同程度并發(fā)癥，增加了病人的創(chuàng)傷和痛苦。應(yīng)用骨基質(zhì)海綿、異種骨和陶瓷等作為骨移植材料取得了一定的進(jìn)展，由于這些材料缺乏生物相容性，誘導(dǎo)成骨能力受到限制;同種異體骨具有生物活性，但由于缺乏骨誘導(dǎo)活性，容易引起骨免疫原性而使臨床應(yīng)用較少。一直以來(lái)修復(fù)重建外科及骨移植的一大難題是如何將復(fù)合材料的生物力學(xué)強(qiáng)度、骨誘導(dǎo)及骨傳導(dǎo)的充分顯現(xiàn)。為克服外源性骨移植修復(fù)骨缺損存在的種種弊端，通過(guò)合成途徑取得理想的復(fù)合人工骨修復(fù)材料成為研究熱點(diǎn)。羥基磷灰石人工骨具有良好的生物相容性，植人體內(nèi)可傳導(dǎo)骨組織生長(zhǎng)，而且安全、無(wú)毒。相比其他生物材料，并不是高強(qiáng)度的材料，只能用于無(wú)負(fù)荷的部位[1].
1、納米羥基磷灰石與高分子材料復(fù)合
在臨床應(yīng)用修復(fù)骨缺損之中，為了提高納米羥基磷灰石的抗沖擊性和力學(xué)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常采用納米羥基磷灰石與某些高分子材料復(fù)合，常見(jiàn)的有聚酰胺、聚乳酸、殼聚糖等。邢志軍等[2]采用納米羥基磷灰石與聚酰胺的復(fù)合人工骨進(jìn)行植骨融合治療脊髓型頸椎病安全可行并取得了滿意的結(jié)果，表明該材料具有優(yōu)良生物相容性和骨傳導(dǎo)成骨活性以及良好的力學(xué)特性。胡煒等[3]通過(guò)納米羥基磷灰石與聚酰胺復(fù)合活性材料構(gòu)建的自體髂骨重建椎體和人工椎體相比較證實(shí)，納米羥基磷灰石與聚酰胺復(fù)合材料與人體骨可以發(fā)生牢固的生物鍵合能力，且具有良好的骨傳導(dǎo)性能和成骨活性。
Pramanik等[4]將非納米羥基磷灰石、納米羥基磷灰石分別與聚乙烯丙烯酸組成的復(fù)合材料并進(jìn)行比較，結(jié)果表明納米羥基磷灰石復(fù)合物分布更均勻，力學(xué)強(qiáng)度更大，是一種較好的用于移植骨替代物的材料。Mikoajczyk等[5]將納米羥基磷灰石與聚丙烯腈組成的復(fù)合材料，有較大提高的抗屈服強(qiáng)度，可以有效修復(fù)各種原因?qū)е碌墓侨睋p。譚羽英等[6]采用骨髓基質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合羥基磷灰石與聚乳酸相結(jié)合的材料，進(jìn)行修復(fù)兔橈骨節(jié)段性骨缺損實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明構(gòu)建的復(fù)合人工骨可促進(jìn)缺損處新骨的形成，修復(fù)節(jié)段性骨缺損。
Hasegawa等[7]認(rèn)為組織工程骨移植通過(guò)骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)兩種方式修復(fù)骨缺損，不僅宿主骨與移植骨橋接部有新骨形成，材料周圍和內(nèi)部也有新骨形成。Lee等[8,9]通過(guò)人骨髓干細(xì)胞與納米羥基磷灰石/聚乳酸組成的復(fù)合材料，在體外進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料不僅增強(qiáng)該細(xì)胞對(duì)強(qiáng)堿性磷酸酶及成骨基因的表達(dá)，對(duì)骨髓干細(xì)胞生長(zhǎng)的影響很小，還有明顯的加快鈣離子礦化作用，從而達(dá)到修復(fù)骨缺損的目的。
殼聚糖是一種可降解、生物相容性好，具有生物功能的多聚體，是良好的組織再生材料，另外其親水表面提高細(xì)胞黏附性、增殖性及分化，不易引起移植異物反應(yīng)[10].擬生態(tài)途徑合成殼聚糖一聚半乳糖醛酸-羥基磷灰石復(fù)合材料，具有很好的彈性模量、抗壓強(qiáng)度，一種新型的納米羥基磷灰石/殼聚糖-絲心蛋白復(fù)合物作為骨修復(fù)與代替的材料，該復(fù)合材料具有較高的抗壓強(qiáng)度，可作為新型的骨組織代替材料[11].許勇等[12]通過(guò)觀察納米羥基磷灰石/殼聚糖同兔骨髓問(wèn)充質(zhì)干細(xì)胞的黏附、增殖情況，表明該材料無(wú)細(xì)胞毒性、無(wú)致瘤性并且具有良好的生物相容性。孫璋等[13]采用海藻酸鈉來(lái)制備納米羥基磷灰石與海藻酸鈉的復(fù)合材料，并以此與殼聚糖相結(jié)合的三元復(fù)合材料，在修復(fù)兔下頜骨缺損的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，研究證實(shí)8~12wk以后，新骨基本已長(zhǎng)滿了整個(gè)缺損區(qū)，表明納米羥基磷灰石與海藻酸鈉及殼聚糖的復(fù)合材料具有很好的柔韌性、較好的強(qiáng)度和人體骨相似的生物相容性。宋芹等[14]觀察骨髓問(wèn)充質(zhì)干細(xì)胞在羥基磷灰石與膠原蛋白的復(fù)合材料支架上細(xì)胞的增殖、堿性磷酸酶的活性及膠原蛋白的分泌明顯優(yōu)于單純支架。Wang等[15]采用共沉淀法制備出納米羥基磷灰石-蠶絲蛋白復(fù)合材料，在修復(fù)骨缺損時(shí)，該復(fù)合材料的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促使新骨生成較快，空隙率、顯微硬度也相應(yīng)的得到，具有良好的促進(jìn)骨缺損區(qū)的骨愈合，證實(shí)其復(fù)合材料具有很好的生物活性。
2、納米羥基磷灰石與無(wú)機(jī)材料復(fù)合
葛亮等[16]采用納米羥基磷灰石/半水硫酸鈣復(fù)合型人工骨并對(duì)其進(jìn)行的動(dòng)物體內(nèi)外急性全身毒性試驗(yàn)、皮內(nèi)刺激試驗(yàn)、致敏試驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：復(fù)合材料具有較好的細(xì)胞相容性同時(shí)不引起全身毒性反應(yīng)、急性過(guò)敏反應(yīng)、皮內(nèi)刺激反應(yīng)。Damia等[17]將納米羥基磷灰石涂于二氧化鋯表面的得到的生物復(fù)合材料，不僅具有較好生物力學(xué)特性，而且具有較好的生物相容性。
3、納米羥基磷灰石與其他細(xì)胞因子復(fù)合
目前血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子在促進(jìn)骨的再生修復(fù)方面的研究也比較成熟[18,19].血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子可以增加骨折端血流量，促進(jìn)骨斷端軟組織、軟骨細(xì)胞以及骨細(xì)胞的生長(zhǎng)，有利于骨折愈合同時(shí)還可以促進(jìn)骨的礦化，增加骨密度。宋坤修等[20]利用納米羥基磷灰石/膠原復(fù)合材料與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子制備的人工骨修復(fù)兔的骨缺損，術(shù)后2、4、8wk可見(jiàn)骨缺損斷端骨母細(xì)胞增生較活躍，骨小梁生長(zhǎng)旺盛，排列紊亂，肉芽組織增生，機(jī)化，纖維化，形成纖維性骨痂，部分區(qū)域進(jìn)一步分化，形成透明軟骨，軟骨細(xì)胞數(shù)量較多，進(jìn)而形成成熟的板層骨。趙俊華等[21]同時(shí)也證實(shí)納米羥基磷灰石/膠原復(fù)合材料與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子等結(jié)合在組織工程骨具有良好的誘導(dǎo)成骨作用，在早期骨愈合中能促進(jìn)新生血管快速形成，縮短骨缺損區(qū)的愈合時(shí)間。
骨髓單個(gè)核細(xì)胞有促進(jìn)血管生成作用，其中促進(jìn)血管生成的關(guān)鍵細(xì)胞則是造血干細(xì)胞和骨髓基質(zhì)干細(xì)胞。Grant等[22]研究證實(shí)，在體內(nèi)缺血的環(huán)境刺激下，造血干細(xì)胞、骨髓基質(zhì)干細(xì)胞都可以向血管內(nèi)皮細(xì)胞方向分化，促進(jìn)血管生成。張新悅等[23]研究將骨膜、骨髓單個(gè)核細(xì)胞、納米羥基磷灰石將三者復(fù)合應(yīng)用時(shí)，其成骨能力獲得了極大的增強(qiáng)。以納米羥基磷灰石作為支架，具有較多的優(yōu)點(diǎn)，如利用與細(xì)胞整合以及受體的互相作用，通過(guò)細(xì)胞功能調(diào)節(jié)因素，可作為基因、細(xì)胞和生長(zhǎng)因子的生物載體。為了提高骨膜成骨能力，應(yīng)用骨膜和納米羥基磷灰石復(fù)合的支撐材料，進(jìn)行骨移植。為引導(dǎo)骨缺損區(qū)新骨逐步長(zhǎng)入復(fù)合材料的內(nèi)部，須以骨髓單個(gè)核細(xì)胞為基質(zhì)及納米羥基磷灰石為載體。
骨髓單個(gè)核細(xì)胞，當(dāng)其成血管作用的不斷發(fā)揮，同時(shí)加強(qiáng)了骨膜的成骨作用，從而促進(jìn)骨缺損的修復(fù)。
郝偉等[24]通過(guò)應(yīng)用基因轉(zhuǎn)染技術(shù)，采取組織工程的理念構(gòu)建的人骨形態(tài)發(fā)生蛋白、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子雙基因共轉(zhuǎn)染兔骨髓問(wèn)充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合納米羥基磷灰石/重組類人膠原基/聚乳酸復(fù)合生物支架材料的骨組織工程復(fù)合體在大段骨缺損的修復(fù)治療中，研究證實(shí)成骨效果明顯優(yōu)于骨形態(tài)發(fā)生蛋白及堿性成纖維細(xì)胞因子單基因轉(zhuǎn)染組。
顧曉東等[25]以納米羥基磷灰石與膠原蛋白為載體結(jié)合血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和骨形態(tài)發(fā)生蛋白相結(jié)合證實(shí)缺損骨端可以較快的形成新生骨，縮短骨修復(fù)的時(shí)間。
4、展望
納米羥基磷灰石具有良好的生物活性、骨傳導(dǎo)性及骨誘導(dǎo)性，與多種材料組成的復(fù)合材料，可使骨組織形成牢固的骨性結(jié)合，同時(shí)可以誘導(dǎo)骨再生，從而達(dá)到骨修復(fù)。為增強(qiáng)修復(fù)骨缺損能力，需要提高制備工藝，產(chǎn)生外形、大小、孔徑合適的納米羥基磷灰石。在制備納米羥基磷灰石復(fù)合材料可解決體內(nèi)降解緩慢、壓縮強(qiáng)度低的弊端。采用納米復(fù)合多孔材料，以膠原分子為模板，調(diào)制鈣磷鹽沉積到有序排列的膠原纖維上，自組成裝具有天然骨分級(jí)結(jié)構(gòu)和特性的納米晶磷酸鈣/膠原復(fù)合材料同時(shí)與注射性硫酸鈣相結(jié)合修復(fù)各種原因?qū)е碌墓侨睋p，達(dá)到縮短骨修復(fù)時(shí)間，減輕缺損區(qū)創(chuàng)傷反應(yīng)，提高修復(fù)質(zhì)量，使骨缺損的修復(fù)材料國(guó)產(chǎn)化，使新型復(fù)合人工骨應(yīng)用于多種原因?qū)е碌墓侨睋p可能性。納米羥基磷灰石顆�？梢酝ㄟ^(guò)血液循環(huán)在機(jī)體內(nèi)遷移，但針對(duì)機(jī)體其他器官組織是否造成危害，需進(jìn)一步研究，進(jìn)一步完善生物安全性標(biāo)準(zhǔn)值得期待。隨著以上各種問(wèn)題的解決，納米羥基磷灰石復(fù)合材料最終會(huì)成為先天性疾病、畸形、骨壞死、腫瘤、骨質(zhì)疏松、外傷、感染等多種原因?qū)е碌墓侨睋p的重要治療方法之一。
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