羟基磷灰石聚合物可降解生物复合材料的研究进展

羟基磷灰石/聚合物可降解生物复合材料的研究进展/罗平辉等

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羟基磷灰石!聚合物可降解生物复合材料的研究进展。

罗平辉9赵玉涛9戴起勋9林东洋9施秋萍

(江苏大学材料科学与工程学院 镇江212013>

可降解聚合物成分逐渐被机体溶解吸收或摘要HA 聚合物生物降解复合材料在一定程度上模仿了天然骨9

新陈代谢排出9会发生部分降解9游离出钙和磷9并被人体组织吸收\利用\生长出新的HA陶瓷成分在体液的作用下9

同时可降解聚合物成分对HA的过快降解具有控制作用9使得HA降解与新生骨组织生成速率匹配O总结了组织;

羟基磷灰石 聚合物可降解生物复合材料的最新研究进展9并分析了目前该材料在研究和临床应用上存在的问题9讨论了其未来的发展方向O

关键词羟基磷灰石/聚合物复合材料生物可降解研究进展

TheResearchProgressofBiodegradableHydroxyapatite!PolymerBio-compositeMaterials

LUOPinghui ZHAOYutao DAI ixun LINDongyang SHI iuping

(SchoolofMaterialsScienceandEngineering JiangsuUniversity Zhen iang212013>

AbstractBiodegradablehydroxyapatite/polymerbiomaterialsmimicthenaturalbonetosomeextent andthe

degradablepolymerisdissolvedandabsorbedormetabolizedbydegrees thehydroxyapatite(HA>ceramicdegrades

2+3-partlyandextricatesCaandPO4Whichareabsorbedandutilizedbyhumantissuestogeneratefreshtissues.fur-thermore degradablepolymercancontributetotoofastdegradationofHAtomatchtheratebetWeendegradationofHAandformationoffreshbonetissues.Inthisarticle thelatestadvancementinresearchofbiodegradableHA/poly-merbiomaterialsaresummarized.Simultaneously someproblemsofthebiomaterialsinresearchandclinicareanalyzed

andsomepossiblefuturedevelopingtrendsarealsodiscussed.

Keywordshydroxyapatite/polymercomposites biodegradable researchprogress

前言

羟基磷灰石(hydroxyapatite HA> 其化学组成为Ca10-(PO4>6(OH>2 与天然磷灰石矿物相似 具有良好的生物相容性(biocompatibility>和生物活性(bioactivity> 是脊椎动物骨和

1I

齿的主要无机成分 O自20世纪70年代中期美国和日本的学者研制成功人造多晶羟基磷灰石以来 这种生物材料已广泛用

物进行复合是一条行之有效的途径 特别是HA/聚合物生物降解复合材料在一定程度上模仿了天然骨 可降解聚合物成分逐渐被机体溶解吸收或新陈代谢排出 HA陶瓷成分在体液的作用下 会发生部分降解 游离出钙和磷 并被人体组织吸收~利用~生长出新的组织;同时可降解聚合物成分对HA的过快降解具有控制作用 使得HA降解与新生骨组织生成速率匹配O

生物可降解性植入材料具有以下优点而受到国内外研究者的重视:(1>无需二次手术取出;(2>机械强度逐渐衰减 不抑制骨骼生长 降低了金属装置由于应力屏蔽效应引发骨质疏松症的危险性;(3>无金属腐蚀引发的组织反应OHA/生物可降解复合材料除了具备上述性能外 HA本身的生物活性有可能得以提高O因此 HA/聚合物可降解复合材料的研究与开发对人工骨修复材料在基础理论和临床上应用均具有十分重要的意义O

于外科手术中 作为人工骨骨骼和人工牙齿骨的填充~置换与结

2I

合材料 O然而 单一HA在生理环境下的脆性及低疲劳强度3I限制了其在负荷下骨修复或骨替代的应用 O因此 为了适应

临床需要 基于HA的复合材料是近年来生物复合材料研究与开发的热点O

当前 基于HA的复合材料可分为3类 即HA/金属复合材料~HA/陶瓷复合材料和HA/聚合物复合材料O其中 HA/金属复合材料是目前临床上研究较多的一种 但该复合材料仍

I

存在金属腐蚀~在骨-移植体界面可能形成密集纤维组织问题45I以及应力屏蔽问题 O而HA/陶瓷复合材料也存在许多问题 如生物惰性Al2O3和ZrO2陶瓷的断裂特性比人体骨要差 陶

国内外研究现状

目前国内外研究主要在探索与HA复合较理想的聚合物

材料以及复合材料的制备技术上O对于材料方面 研究较多的是胶原(collagen Col>~聚乳酸(poly(lacticacid> PLA>及聚己

内酯(polycaprolactone PCL>与HA的复合 如ShinHasegaWa

瓷材料弹性模量较高且具有脆性 它们在力学上并不与骨相容等O因此 开发生物活性HA陶瓷与断裂韧性较好的有机聚合;江苏省铝基复合材料工程技术研究中心研发项目(BK2003051)BM2003014)。江苏省自然科学基金项目资助(

罗平辉C男9硕士研究生E-mailC联系人9博士9教授9博士生导师1980年生9cailiao992@http://doc.guandang.net赵玉涛C1964年生9

TelC

0511-8791919E-mailCzhaoyt@u http://doc.guandang.net

358材料导报2006年11月第20卷专辑V

等I6I植入HA/PLLA至兔股骨长期研究表明HA/PLLA复合材料表现出优异的生物降解性和骨传导性而且植入后长达7年没有明显的无菌反应 C.V.M.Rodrigues等I7I制备的Col/HA复合材料用于组织工程中支架材料综合了骨胶原的诱导性和HA的生物活性及骨传导性 但用于制备Col/HA复合材料的I型胶原由于其成本及商业来源有限 使得其工艺控制变得困难起来 用明胶<gelatin GEL>先驱体替代I型胶原也是目前研

II

究的热点 Hae-WonKin等8制备的GEL/HA复合材料具有

聚合物在生物体内的降解使得本体骨组织逐渐长入复合材料 有助于自体骨和移植骨之间形成紧密结合的界面 这无疑提高了HA的骨传导性 与纯HA粉末或粒子相比 以膏状或水泥

状存在的HA/可降解聚合物在手术中易于处理 因而在应用中具有更大的优越性 固态的HA/可降解聚合物则可用作承力环境中的骨替代材料 与国外相比 我国的骨修复替代材料产业正处于起步阶段 应用市场主要在传统骨修复材料 综合性能良好的新型生物材料还不能大规模满足购买能力提高~保健意识增强的患者 只能临床使用 70%~80%医用材料要依靠进口 主要原因在于产品技术还处于初级阶段 且产品单一 总体上技术及资金力量不足 产业化方面研发总体投入较少 同类产多孔结构 与传统复合材料相比 其表面附着有较高水平的成骨细胞;对于制备技术方面 原位技术主要是改善仿生工艺模拟天然骨矿化过程 非原位技术主要集中在对HA或聚合物材料进行改性 牛丽婷等I9I用聚乙烯醇改性HA 改性后的HA具有较高的纯度 提高了HA的粒度分布 且降低了HA的晶化温度 ZhongkuiHong等I10I为了改善HA与PLLA间的结合强

度以提高复合材料的机械性能 用PLLA先对HA纳米颗粒表面进行接枝改性

根据复合材料的基体材料不同 HA/生物可降解复合材料可大致分为两类:一类是以可降解材料为基体~HA为增强材料的复合材料;另一类是以多孔HA为基体~可降解材料作为增韧的复合材料 对于第一类复合材料 主要是将HA引入可降解材料中 利用HA的高弹性模量增加复合材料的刚性及赋予材料生物活性 对于第二类复合材料 主要是将可降解聚合物引入到多孔HA中 形成多孔HA为支架可降解材料增韧的仿骨结构 通过选择合适的复合组分或结构 改变组分之间的配比 得到的复合材料降解特性和力学性能均可调 并相互匹配以适应临床上实际应用 几类HA/生物可降解复合材料的性能见表1

表 HA!聚合物生物可降解复合材料的力学特性Table1Mechanicalpropertiesofbiodegradablehydroxyapatite/polymercomposites

材料

抗压强度 MP …… 此处隐藏：14024字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……