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仿生纳米骨修复材发展趋势预测
发布者：LuoYLXSB 发布时间：2010年6月25日
来源：baidu |
纳米无机/有机仿生复合骨生物材料的构想源于天然组织。实际上人体绝大多数组织都可视为复合材料，它们都具有良好的力学性能。制备仿生纳米磷灰石/高分子复合材料已成为发展新型骨修复和重建材料的核心领域和方向。制备仿生纳米磷灰石/高分子复合生物材料时，还应特别注意仿生性能的有效利用，不能片面模仿人体组织，为仿生而仿生。在开发新型骨修复材料时，也应明确临床应用目的，正确认识修复与重建的辨证关系。纯粹从仿生角度看，纳米磷灰石与胶原复合材料是最好的仿生骨修复材料，所以国外于80 年代就对这一体系进行了开发，但至今临床应用十分有限。目前国内开发的同体系材料也开始进入临床试用阶段。主要存在的问题是：磷灰石与胶原的复合材料成型困难、热稳定性差，力学强度比人体自然骨低，一般用于对不承力骨部位的修复；胶原主要来源于动物组织，使用前不易对动物胶原组织的疾病、病毒等进行检测（因为对动物个体进行检测较为困难，费用也较高），存在着难以进行严格的动物筛选和控制以及胶原提取和纯化，从而导致疾病传播和免疫排斥反映等问题。
生物材料用于骨缺损或缺失修复，其作用可划分为两类。一类是单纯的修复，材料并不参与组织的重建，如金属关节和用于固定的金属钉、板以及有机玻璃（PMMA）颅骨板等。另一类是材料在修复组织的同时，还参与或促进骨组织的重建，如磷酸钙材料，载有BMP 生长因子的材料等。纳米HA 与胶原和聚酰胺构成的复合材料也属于后一类。不同之处是胶原在修复初期较难提供临床所需的力学支撑，在体内被降解吸收时，材料和组织的界面处于动态过程，新生组织难以与其实现牢固结合，因而无法实现对要求承力或较大面积的骨缺损修复。新骨的组织重建受生物体自身的控制，而且有几何空间上的限制。对大的骨缺损腔，胶原被降解吸收后，新生骨组织并不能完全替代其留下的空间，且胶原的降解吸收速度也与新骨生长的速度难以一致，这对骨修复和重建是不利的。纳米HA/聚酰胺（PA66）复合体系与HA/胶原体系则不同，在骨缺损修复的初期可提供足够的力学支撑，在新骨重建的过程中，纳米HA 晶体的仿生结构便于被人体组织和细胞识别和利用，从而提高了骨创的愈合能力。纳米HA 为细胞繁殖、蛋白粘附和新骨的生长提供了附着点。聚酰胺与胶原有类似的结构，含有极性酰胺键、羧基以及羟基基团，使其能引导组织细胞生长，促进细胞生成类骨质进而矿化，加快骨创的愈合，最终形成由纳米HA/聚酰胺复合材料的新骨共同构成的具有生命力的、可长期发挥作用的活的重建骨。制备生物相容性、力学相容性和生物活性好的硬组织修复材料是当今国际生物材料研究中的难点和热点，纳米磷灰石/聚酰胺高分子组成的复合材料已向此类人体组织材料迈出了重要一步。
纳米羟基磷灰石（HA）是构成人体硬组织的主要无机质，它具有良好的生物相容性和生物活性。其表面带有极性，与人体细胞、多糖和蛋白质能以氢键结合，与机体组织有较强的亲和力，它能起到钙盐沉积的支点作用，诱发新骨的形成，并直接和人体硬组织形成键合，在骨骼修复中发挥着重要作用。纳米磷灰石/聚酰胺复合材料既有纳米HA 赋予的高生物活性，又具有聚酰胺高分子的良好的强度、韧性和可加工性能，是一种应用前景广阔的骨组织修复和重建生物活性材料。目前我国开展的仿生纳米骨修复和重建材料研究，主要有纳米HA/胶原和纳米HA/聚酰胺两类。今后开发的重点应该放在对HA/胶原复合材料力学性能的改善和安全性保障方面。对纳米HA/聚酰胺复合材料则应针对临床复杂的各种骨修
复场合加强起修复体设计和规格品种的完善上。另外还应加强对其他新型骨修复和重建材料的研究，如耦合生长因子或药物的纳米HA/高分子复合生物材料研究，表面生物活性纳米复合材料的研究，可注射骨折固定和修复的纳米复合生物材料研究等。
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