课件：骨科生物支架材料.ppt

2.2性能要求 4）合适的孔径和孔隙率 理想的支架材料孔径最好与正常骨单位的大小相近(人骨单位的平均大小约为223 μm)，在维持一定的外形和机械强度的前提下，通常要求骨组织工程支架材料的孔隙率应尽可能高，同时孔间具备连通孔隙，这样有利于细胞的黏附和生长，促进新骨向材料内部的长入，利于营养成分的运输和代谢产物的排出。 5）机械强度和可塑性 材料可以被加工成所需要的形状，并且在植入体内一定时间后仍可保持其形状。 1）人工合成材料 2）天然衍生材料 3)复合支架材料 2.3分类 1）人工合成材料 无机材料：应用于骨组织工程的无机材料有生物陶瓷(氧化铝陶瓷、羟基磷灰石、磷酸三钙)，多孔金属(不锈钢、钴基合金、记忆合金)，钛及钛合金，磷酸钙水泥，其中以羟基磷灰石和磷酸三钙的研究较多。 有机材料：聚丁酸、聚偶磷氮、聚酸酐、聚乙二醇、聚尿烷、聚乳酸，聚羟基乙酸及其共聚物，其中以聚乳酸、聚羟基乙酸及聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物的研究最为广泛。 纳米材料：纳米材料是从原子水平制备的支架材料，其最大的特点是具有高比表面积和孔隙率，有利于细胞接种、迁移和增殖。纳米纤维材料仿生化的微环境能影响细胞与细胞、细胞与基质之间的相互作用，调节细胞的生物学行为。纳米材料安全性能的科学评价将是其应用于临床所面临的挑战。 2）天然衍生材料 天然骨:天然骨的来源有同种异体或异种动物骨。 天然有机高分子材料：天然有机高分子材料包括胶原、纤维蛋白、几丁质、藻酸盐、壳聚糖。 天然无机材料：珊瑚材料的优点是具有多孔性和高孔隙率及良好的生物降解性，另外有一定的机械强度和可塑性，来源丰富。但缺点是降解速度较慢，限制其在骨组织工程中的应用。珊瑚骨(海珊瑚及珊瑚羟基磷灰石)的主要成分是碳酸钙，其优点是骨传导作用较好，在高孔隙率时仍保持机械强度高的特点，但缺点是力学性能较差、无骨诱导作用、不易加工。 微波烧结墨鱼骨：微波烧结墨鱼骨是通过高温热处理获得的多孔纯骨矿材料，可突破异种骨移植的限制。 3)复合支架材料 羟基辛酸共聚体：由微生物合成的天然高分子聚酯材料多聚羟基烷酸能够作为组织工程支架进行组织修复，多聚羟基烷酸的新产品羟基丁酸与羟基辛酸共聚体具有良好的细胞相容性和生物可降解性，有望成为一种新型的骨组织工程支架材料。 纳米羟基磷灰石：与胶原复合的骨组织工程支架材料羟基磷灰石和胶原由于具有良好的生物相容性和可降解性，成为支架材料研究应用中重要的天然材料，但各自有缺点而限制临床进一步的应用，若利用特殊的实验方法按照一定比例将两种材料结合为复合材料，则有可能优化该两种材料的生物性能。 壳聚糖-脱细胞真皮三维材料:该支架材料具有良好的细胞相容性，对细胞有很好的亲和性，能促进细胞黏附、生长、增殖和分化。壳聚糖-脱细胞真皮支架材料在组织工程中是一种很好的生物相容性材料，满足组织工程新型支架材料的基本要求。 1） β-磷酸三钙骨支架 2）微波烧结墨鱼骨 3）羟基辛酸共聚体 2.4医学应用研究 1）β-磷酸三钙骨支架 林柳兰等采用冷冻干燥技术制备的β-磷酸三钙骨支架具有较高的纯度、高孔隙率、孔隙结构均匀、连通性好，但支架的结构受浆料浓度与预冻温度影响，调整浆料浓度和预冻温度可以制备多孔结构完整性好和连通性好的β-磷酸三钙骨支架。 2）微波烧结墨鱼骨 微波烧结墨鱼骨是通过高温热处理获得的多孔纯骨矿材料，可突破异种骨移植的限制；近年来有学者探讨微波烧结墨鱼骨作为骨组织工程支架材料的可行性。 李亚屏等试图用微波烧结的方法去除全部有机质以消除墨鱼骨抗原及可能携带的微生物，保留其高孔隙率的骨盐支架作为骨组织工程支架材料及骨移植替代材料。结果表明，烧结墨鱼骨有良好生物相容性，有利于人骨髓间充质干细胞的黏附生长，并在一定程度上促进干细胞的成骨分化，具备作为骨组织工程支架材料及骨移植替代材料的一些重要特性。 2）微波烧结墨鱼骨 后续研究中，李亚屏等通过动物实验对墨鱼骨在动物体内的组织相容性、降解特性和骨生物活性等进行了深入研究，以探讨烧结墨鱼骨作为骨组织工程支架及骨移植替代材料的可行性。结果发现微波烧结后墨鱼骨的有机质可被完全碳化，骨盐成分及适合发挥成骨效能的三维微孔结构得以保存，体外细胞培养无毒性，人骨髓间充质干细胞可在其表面细胞黏附生长，其浸提液可显著促进干细胞的成骨分化，表明微波烧结的墨鱼骨具有作为骨组织工程支架的一些重要特性如无细胞毒性、良好的生物相容性、良好的表面活性及适合发挥成骨效能的多孔骨盐结构等；利用微波技术可完全碳化墨鱼骨有机质，灭活抗原性及灭菌可同时进行，因此，微波烧结的墨鱼骨具有作为骨组织工程支架的潜在可能性。 2）微波烧结墨鱼骨 讨论： ①结构：墨鱼骨大体观察为瓷白色,微波烧结后可见褐黄斑纹,质地、脆性和硬度无明显变化,肉眼及放大镜下保持粗糙多孔状外观,纹理清晰。扫描电