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納米羥基磷灰石與多種材料復合的研究現狀
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合探究的論文范文，供大家閱讀查看。
前言
近年來，材料科學、組織工程學和納米技術的快速發展使各種復合材料人工骨相繼研制成功，針對于先天性疾病、畸形、骨壞死、腫瘤、骨質疏松、外傷、感染等多種原因導致的骨缺損，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愈合快速的優點，而且很少產生免疫應答反應，同時還具有骨傳導和骨誘導的雙重作用。修復骨缺損的金標準一直是使用自體骨，但供骨來源少。應用異體骨修復骨缺損，不僅改變供骨區生物力學強度，造成功能的部分缺失，還可引起不同程度并發癥，增加了病人的創傷和痛苦。應用骨基質海綿、異種骨和陶瓷等作為骨移植材料取得了一定的進展，由于這些材料缺乏生物相容性，誘導成骨能力受到限制;同種異體骨具有生物活性，但由于缺乏骨誘導活性，容易引起骨免疫原性而使臨床應用較少。一直以來修復重建外科及骨移植的一大難題是如何將復合材料的生物力學強度、骨誘導及骨傳導的充分顯現。為克服外源性骨移植修復骨缺損存在的種種弊端，通過合成途徑取得理想的復合人工骨修復材料成為研究熱點。羥基磷灰石人工骨具有良好的生物相容性，植人體內可傳導骨組織生長，而且安全、無毒。相比其他生物材料，并不是高強度的材料，只能用于無負荷的部位[1].
1、納米羥基磷灰石與高分子材料復合
在臨床應用修復骨缺損之中，為了提高納米羥基磷灰石的抗沖擊性和力學強度等優點，經常采用納米羥基磷灰石與某些高分子材料復合，常見的有聚酰胺、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合人工骨進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果，表明該材料具有優良生物相容性和骨傳導成骨活性以及良好的力學特性。胡煒等[3]通過納米羥基磷灰石與聚酰胺復合活性材料構建的自體髂骨重建椎體和人工椎體相比較證實，納米羥基磷灰石與聚酰胺復合材料與人體骨可以發生牢固的生物鍵合能力，且具有良好的骨傳導性能和成骨活性。
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合材料并進行比較，結果表明納米羥基磷灰石復合物分布更均勻，力學強度更大，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合材料，有較大提高的抗屈服強度，可以有效修復各種原因導致的骨缺損。譚羽英等[6]采用骨髓基質干細胞復合羥基磷灰石與聚乳酸相結合的材料，進行修復兔橈骨節段性骨缺損實驗，結果證明構建的復合人工骨可促進缺損處新骨的形成，修復節段性骨缺損。
Hasegawa等[7]認為組織工程骨移植通過骨傳導和骨誘導兩種方式修復骨缺損，不僅宿主骨與移植骨橋接部有新骨形成，材料周圍和內部也有新骨形成。Lee等[8,9]通過人骨髓干細胞與納米羥基磷灰石/聚乳酸組成的復合材料，在體外進行培養時，發現復合材料不僅增強該細胞對強堿性磷酸酶及成骨基因的表達，對骨髓干細胞生長的影響很小，還有明顯的加快鈣離子礦化作用，從而達到修復骨缺損的目的。
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胞黏附性、增殖性及分化，不易引起移植異物反應[10].擬生態途徑合成殼聚糖一聚半乳糖醛酸-羥基磷灰石復合材料，具有很好的彈性模量、抗壓強度，一種新型的納米羥基磷灰石/殼聚糖-絲心蛋白復合物作為骨修復與代替的材料，該復合材料具有較高的抗壓強度，可作為新型的骨組織代替材料[11].許勇等[12]通過觀察納米羥基磷灰石/殼聚糖同兔骨髓問充質干細胞的黏附、增殖情況，表明該材料無細胞毒性、無致瘤性并且具有良好的生物相容性。孫璋等[13]采用海藻酸鈉來制備納米羥基磷灰石與海藻酸鈉的復合材料，并以此與殼聚糖相結合的三元復合材料，在修復兔下頜骨缺損的實驗當中，研究證實8~12wk以后，新骨基本已長滿了整個缺損區，表明納米羥基磷灰石與海藻酸鈉及殼聚糖的復合材料具有很好的柔韌性、較好的強度和人體骨相似的生物相容性。宋芹等[14]觀察骨髓問充質干細胞在羥基磷灰石與膠原蛋白的復合材料支架上細胞的增殖、堿性磷酸酶的活性及膠原蛋白的分泌明顯優于單純支架。Wang等[15]采用共沉淀法制備出納米羥基磷灰石-蠶絲蛋白復合材料，在修復骨缺損時，該復合材料的三維網狀結構，促使新骨生成較快，空隙率、顯微硬度也相應的得到，具有良好的促進骨缺損區的骨愈合，證實其復合材料具有很好的生物活性。
2、納米羥基磷灰石與無機材料復合
葛亮等[16]采用納米羥基磷灰石/半水硫酸鈣復合型人工骨并對其進行的動物體內外急性全身毒性試驗、皮內刺激試驗、致敏試驗等實驗，結果表明：復合材料具有較好的細胞相容性同時不引起全身毒性反應、急性過敏反應、皮內刺激反應。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合材料，不僅具有較好生物力學特性，而且具有較好的生物相容性。
3、納米羥基磷灰石與其他細胞因子復合
目前血管內皮生長因子在促進骨的再生修復方面的研究也比較成熟[18,19].血管內皮生長因子可以增加骨折端血流量，促進骨斷端軟組織、軟骨細胞以及骨細胞的生長，有利于骨折愈合同時還可以促進骨的礦化，增加骨密度。宋坤修等[20]利用納米羥基磷灰石/膠原復合材料與血管內皮生長因子制備的人工骨修復兔的骨缺損，術后2、4、8wk可見骨缺損斷端骨母細胞增生較活躍，骨小梁生長旺盛，排列紊亂，肉芽組織增生，機化，纖維化，形成纖維性骨痂，部分區域進一步分化，形成透明軟骨，軟骨細胞數量較多，進而形成成熟的板層骨。趙俊華等[21]同時也證實納米羥基磷灰石/膠原復合材料與血管內皮生長因子等結合在組織工程骨具有良好的誘導成骨作用，在早期骨愈合中能促進新生血管快速形成，縮短骨缺損區的愈合時間。
骨髓單個核細胞有促進血管生成作用，其中促進血管生成的關鍵細胞則是造血干細胞和骨髓基質干細胞。Grant等[22]研究證實，在體內缺血的環境刺激下，造血干細胞、骨髓基質干細胞都可以向血管內皮細胞方向分化，促進血管生成。張新悅等[23]研究將骨膜、骨髓單個核細胞、納米羥基磷灰石將三者復合應用時，其成骨能力獲得了極大的增強。以納米羥基磷灰石作為支架，具有較多的優點，如利用與細胞整合以及受體的互相作用，通過細胞功能調節因素，可作為基因、細胞和生長因子的生物載體。為了提高骨膜成骨能力，應用骨膜和納米羥基磷灰石復合的支撐材料，進行骨移植。為引導骨缺損區新骨逐步長入復合材料的內部，須以骨髓單個核細胞為基質及納米羥基磷灰石為載體。
骨髓單個核細胞，當其成血管作用的不斷發揮，同時加強了骨膜的成骨作用，從而促進骨缺損的修復。
郝偉等[24]通過應用基因轉染技術，采取組織工程的理念構建的人骨形態發生蛋白、堿性成纖維細胞生長因子雙基因共轉染兔骨髓問充質干細胞復合納米羥基磷灰石/重組類人膠原基/聚乳酸復合生物支架材料的骨組織工程復合體在大段骨缺損的修復治療中，研究證實成骨效果明顯優于骨形態發生蛋白及堿性成纖維細胞因子單基因轉染組。
顧曉東等[25]以納米羥基磷灰石與膠原蛋白為載體結合血管內皮生長因子和骨形態發生蛋白相結合證實缺損骨端可以較快的形成新生骨，縮短骨修復的時間。
4、展望
納米羥基磷灰石具有良好的生物活性、骨傳導性及骨誘導性，與多種材料組成的復合材料，可使骨組織形成牢固的骨性結合，同時可以誘導骨再生，從而達到骨修復。為增強修復骨缺損能力，需要提高制備工藝，產生外形、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合材料可解決體內降解緩慢、壓縮強度低的弊端。采用納米復合多孔材料，以膠原分子為模板，調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結構和特性的納米晶磷酸鈣/膠原復合材料同時與注射性硫酸鈣相結合修復各種原因導致的骨缺損，達到縮短骨修復時間，減輕缺損區創傷反應，提高修復質量，使骨缺損的修復材料國產化，使新型復合人工骨應用于多種原因導致的骨缺損可能性。納米羥基磷灰石顆�？梢酝ㄟ^血液循環在機體內遷移，但針對機體其他器官組織是否造成危害，需進一步研究，進一步完善生物安全性標準值得期待。隨著以上各種問題的解決，納米羥基磷灰石復合材料最終會成為先天性疾病、畸形、骨壞死、腫瘤、骨質疏松、外傷、感染等多種原因導致的骨缺損的重要治療方法之一。
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