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骨修复材料概述

近年来,伴随着人口老龄化情况的增长,全国造成骨缺损或功能障碍患者越来越大,使得骨移植成为仅次于输血的需求量最大的移植物。骨科填充和修复材料属于无源植入器械,分类编码为13-05,管理类别均为Ⅲ类。随着科技的发展,骨修复材料也不断迭代更新,市面上有以下几种类型的骨修复材料。

一、传统骨修复材料

1.天然骨材料

1.1自体骨

自体骨具有优异的骨传导、骨诱导及成骨性质,拥有良好的生物相容性及三维结构,但存在数量有限、额外的失血量和取骨区的潜在并发症等限制自体骨应用的缺点。

1.2同种异体骨

同种异体骨能够有效代替自体骨,同种异体骨具有良好的成骨性质,但同时又存在免疫原性、传染性疾病等风险。

1.3异种骨

异种骨较上述两种骨材料来源广泛,但由于种属间抗原的差异性,必须接受人工处理,经处理的异种骨没有骨诱导能力,临床应用相对较少。

1.4脱钙骨基质

临床应用的脱钙骨基质主要取自于供体的同种异体骨。脱钙骨基质作为骨修复基质和传递生物活性剂的载体,在经过脱钙及人工处理后,使脱钙骨基质具有促进骨再生的骨诱导性质。

2.生物陶瓷

2.1羟基磷灰石

羟基磷灰石与人体成分具有良好的生物相容性、生物活性和骨传导性,已被广泛应用于临床骨修复。随着纳米材料技术的发展,纳米化羟基磷灰石相比传统羟基磷灰石具备更高的生物活性。

2.2磷酸钙

磷酸钙具有陶瓷、粉状和骨水泥多种形式,主要包括α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、磷酸四钙等,磷酸钙具有良好的骨传导性、再吸收性和生物相容性。但存在机械强度不高,材料较脆的缺点。

3.金属材料

金属材料因较强的机械性能,往往用于机械支撑部位。理想的金属材料应具有良好的生物相容性和耐腐蚀性能,目前临床上应用较成熟的金属材料是钴铬钼、不锈钢、钛及钛合金、钽及钽合金。

二、现代骨修复材料

1.高分子材料

1.1天然高分子材料

天然高分子材料种类繁多,具备良好的生物降解性和生物相容性,并可促进细胞黏附和生长,主要有壳聚糖、胶原蛋白、明胶、透明质酸钠、藻酸盐和丝素蛋白。

1.2合成高分子材料

合成高分子的生物相容性相对天然高分子材料稍差,亲水性和细胞黏附能力相对较弱,甚至引起无菌性炎症反应,但力学性能相对较优,同时工艺简单成熟。主要有丙烯酸树脂、聚乳酸、聚乙酸及相关衍生物。

2.复合材料

复合材料是两种及以上材料的组合,往往通过互补的方式得到性能优良的骨修复材料。上述提到的材料即可进行复合,如生物陶瓷和高分子材料的复合。

3.组织工程支架材料

组织工程支架材料具有支持细胞生长、具备足够的弹性和机械性能、可控的降解速率等优点。目前相关研究有基于磷酸钙纳米颗粒和羟基磷灰石的可注射式纳米复合水凝胶、丝素蛋白和纳米磷酸钙合成的复合支架、羟基磷灰石/藻酸盐纳米复合纤维支架等组织工程支架材料。相信随着相关各领域技术的发展,组织工程骨必将会实现新的高度。

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