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磷酸钙骨水泥的研究现状

2020-07-07 01:53 作者:1980彩平台 点击:

  磷酸钙骨水泥的研究现状_化学_自然科学_专业资料。磷酸钙骨水泥的研究现状

  维普资讯 ·2 2· 6 材 料 导报 20 0 4年 4月 第 1 8卷 专辑 Ⅱ 磷酸钙骨水泥 的研 究现状 梁晓峰 杨世 源 。 尹光福 周 大利 ( 西南科 技大学 材料科学 与工程学 院 , 阳 6 1 0 ;2 四川大学材料科 学与工 程学 院, 1 绵 20 2 成都 6 0 6 ) 1 0 5 摘 要 关 键 词 综述 了一种 新型无机 材料—— 磷 酸钙骨水 泥近年 来在理 化性 能、 材料 改性、 生物相容性 等方 面的研 究概 磷酸钙骨 水泥 理化性能 材料改性 生 物学 况, 阐明 了磷 酸盐骨 水泥在 骨缺损修 复和硬 组织替代 方面的广 阔应用前景 。 A tr t r v e o h li m o p a eCe n CPC)S u is Lie a u eRe iw n t eCa cu Ph s h t me t( t d e LI ANG a f n 。 YANG h y a YI Gu n f Z Xio e g · S iu n N a g u HOU l Dai ( S h o fM a e il c a d En S ut we tUnv o c a d Te h, in a g 6 1 0 ; 1 c o l trasS i n g, o h s i fS i n c M a y n 2 0 2 o 2 S h o fM ae il c n g, ih a i , h n d 0 6 ) c o lo trasS ia d En Sc u n Un v C e g u 6 0 1 5 Ab t a t sr c C lim h s h te n CPC)i d l t de san w y eo imae i1Th i ohs a cu p o p aec me t( swiey su id a e t p fbo tra . e am ft i iv siain wao rve t else tl ea u eo t h sc lc e c lp o e te , r p ryi r v m e t n ilg n e tg t ste iwh a tsi r t r nisp y ia— h mia r p ris p o e tmp o e n dboo — o t a iat d e , ih id c tst ah c lsu is whc n ia eh tt eCPC h swie p tn ila pia in i a dts u e ara d b n u si to a d o e ta p l t n h r is er p i n o es b tt in. c o u Ke r s y wo d CPC, r p ryo h sc n h mity, r p ryi r v m e t p o e t fboo ia p o e t fp y isa dc e sr p o e tmp o e n , r p ry o ilg c l 硬组织 修 复与重 建材料 是 生物 医学材 料研 究的重 要领 域 。 在 骨修复 材料 中 , 注射 植入 并且能 够在 体液 条件 下快速 自固 可 化 的生物相容性 骨水泥成 为近年来生 物 医学工 程研究 的重要 内 磷酸钙 系列 。 遍认为 , 普 无机生物 材料与 活体骨组织 连接时通 过 在材料表 面形成一层 类似骨 的磷 灰石结 构达 到牢 固粘 结E 。所 C 以 人 们 试 图研 究 具 有 诱 导 生 成 磷 灰 石 能 力 的 磷 酸 钙 材 料 。 aC 。P 。即 aT P) — a( 0 )( — C 具有 水化特性 , 水化产 物是羟 基磷 灰 且 容 。聚 合 物 骨 水 泥 ( 甲基 丙 稀 酸 甲 酯 , MMA) 早 是 由 聚 P 最 C ane 为一 种将假体 固定到骨 上的粘结 剂首次应用 于矫形 h rly作 外科 。 从那 以后 ,MMA 骨水泥 在骨缺损 、 P 骨折 及人工关节 的粘 石 (y r x a ai , h do yp t e HAP , 以成 为骨 水泥研 究 的热 点 。2 t )所 O世 纪8 O年代 后 期发 展起 来 的羟 基 磷灰 石 骨水 泥 , 入动 物 体 内 植 后 ,~1 mi变硬 , 且能 够迁移 和分 散于周 围 的组织 , 种 自 9 l n 并 这 固化骨水泥具 有优 良的生物相容性 和骨传 导性能 。磷 酸钙骨 结 固定 、 齿科 修复等方 面得到 了广 泛 的应用 。但是 , 长期研究 表 明 , MMA 聚合 物骨 水泥 聚合过 程 中释放 的热 量 , P 能杀 死周 围 细胞 , 引起周 围组织的坏死 , 而凝 固过程 的收缩会在 水泥和骨之 水泥 的机械强度 远低 于磷 酸钙生物 陶瓷 , 不能用于 承重骨 , 它 但 能够任 意塑性 , 可用 于填充松质 骨 , 们希望改性 提高它 的机械 人 强度 。目前磷酸钙 骨水泥研究 的系统 主要有 : 单一 aT P系统 ; —C 两种磷 酸钙盐 ( 酸 四钙 , 酸 三 钙 , 水磷 酸 氢 钙 , 水磷 酸 磷 磷 二 无 钙、 磷酸二 氢钙 ) 与水或血 清混合 系统一 。 选 用特定 的磷 酸钙盐 以类 似水泥 的固化反应 在常温下 湿法 合 成 羟 基 磷 灰石 是 骨 水 泥应 用 的 基 础 。国 内有 些 学 者 曾 对 aTC / TC 复合 骨水 泥 的水化 反应 I 一 — PT P 7 和磷 酸钙骨 水 泥水 化 间形成空 隙 , 能牢 固结 合 , 不 同时残 留聚 合物单 体的细胞 毒性u 等缺点促使 人们研究 新型 的无 机材料骨 水泥取代 聚合物 。本文 就新型骨修 复材料磷 酸钙骨 水泥的相关研 究做如下 综述 。 1 磷 酸钙骨水 泥基础研 究 作 为骨 水泥 (o ecme t , 不牺 牲 生物 活性 的基 础 上 , b ne n ) 在 现 场成型 和加工 , 以满足骨科 手术 中矫 正或修补 的要求 , 对恢复 骨功能有重要 意义 。 骨水 泥要求 : 生物活性 骨水泥作 为一 种医用 放热行 为 等进行 过系统 的研 究 。 采用新 技术研究 骨水泥 固化反应 中材 料的机械性能 、 密度 、 热效应 和骨水泥与 骨组织粘结 界面 的特性 研究近来受 到人们关 注 。. alo J C r n等用 脉冲 回音检 测技术在水 泥 的凝 固过程 中连续 s 测量声 学强 度和水 泥样 品 中的声音 速度 , 根据声 学特 征 的变 并 化客观 而精 确测定 了骨 水泥 的初凝 、 凝 时间和凝 固过 程 中密 终 材料, 必须满 足如 下要 求 : 浆 体易 于成型 , 充 不规则 的骨 ① 可填 腔; ②在环 境 中能 自行 凝 固 , 化 时 间合 理 ( 硬 外科 医生 大 约 有 7 n的时 间来混 合骨 水泥 , mi 并用骨 水泥枪 将其注人 体 内)⑧ 有 ; 优 良的生物活 性和骨诱 导潜能 ; 良好 的机械性 能( ④ 以松 质骨力 学 性 能 的中介 值 为标 准 , 压 强度 大 于 5 a 压 缩 摸量 4 ~ 抗 MP , 5 10 a 和耐久性能 ; 毒和具有 免疫性 I。 0MP ) ⑤无 2 为 了达 到 以上要求 , 研人 员研 究 了有 水化 特性 的无机 系 科 统。 研究 可以分为磷 酸盐系统 和非磷酸盐 系统 。 有水化特性 的 具 CS a O 被认 为是可 以用来填 充骨缺陷 和治疗骨质疏 松 的潜 在骨 度、 热膨 胀系数连 续变化 的曲线 , 这种技术 可以避免 以往靠 目测 水泥凝 固的主 观误差 , 并且 不入侵 破坏 材料I 】 。骨 水泥 材料界 面粘 结性 能 是影 响 人 工关 节 置换 手 术 成败 的 重要 因素, P L c sn smb o 等采用 四点 弯曲界 面分层法 检测不 同种骨 . u k a ao o l 水 泥与 牛的皮 质骨之 间 的粘结强 度后 提 出 , 一方法 可 以用来 这 评 价骨水泥粘 附力本 质 。 水泥 材料。 。 。 但是 , ] 由于人 体骨组织无 机物部分主 要是羟基磷 灰 石 , 以, 所 磷酸盐 系统更受 人们注意 。磷酸盐系统 中研究最 多是 梁 晓峰: 系人, 究方 向: 联 研 生物 医学材料 , 四川大 学材料学院 ( 10 5 E malf 9 3 @s a cr 60 6 ) — i: 14 8 i . o f n n 维普资讯 磷 酸钙 骨 水 泥 的研 究 现状 / 晓峰 等 梁 ·6 2 3· 磷酸 钙骨水 泥 的改性研 究 由于大 多数磷酸 钙骨水泥存 在固化时 间长 , 结性差 , 粘 机械 性 能不 足 , 解缓 慢等 缺点 , 其应用 受 到 了一定 的限制 , 降 使 因而 人们 考虑通过 材料改性来 完善其 功能 。 因为 自然骨 骼 中含有 多种无 机成 分和 少量 的有机 成分 , 通 过添加 其他无 机盐 和与有 机物质进 行复合可 以改善骨 水泥的物 理化学 性能和生 物学性能 。有报 导“一 向磷酸盐 骨水泥 中添加碳 20 .9 0 1 8 参 考文 献 1 陈治清 主编. 口腔材 料学 ( 2版) 北京 : 民卫生 出版社 , 第 . 人 2 李 世普 编 著. 生物 医用 材料 导论 . 汉 : 汉工 业大 学 出版 武 武 社 ,0 0 1 O 2 0 . O 3 Ni s n l o M ,F r a d z s e n n e E,S r a a d S, t 1 ea .M ir s r cu e c o tu t r a a y i o o e r s r a l c lim h s h t / up ae n ls f n v l e o b be ac s u p o p ae s 1h t b n e n s n: r wn S, a k , iims P, d t r. o e c me t.I B o Clr e I W l a e io s l Bic r mis, o ,.S te ln Tr n c u l ain, o ea c v l 1 4 wi ra d: a s Te h P bi t z c o 2 0 . 6 0 2 3 5 酸盐 能改善 骨水 泥的 生物 相容性 和 临床操 作性 , 在磷 酸钙 骨水 泥 中加入 5 碳酸 钙 , 始 固化 时间 和粘 附时 间 的差值 保持 在 初 2 mi , ~3 n 最终 凝 固时 间 控制 在 1mi 5 n以内 , 合 于 临床操 作 。 适 在克服 磷酸 钙骨水 泥凝 固时 间长 的缺 点的过 程 中 , 有学 者 采用 4 Ne , t n Na a r e 1 A o a a ie su y o M Koa iS, k mu a T, ta. c mp rtv t d o 1r sr c u e ft e i tra e ewe n f u id f fu ta tu t r s o h n e fc s b t e o r kn s o N: 0 aHP 和 Na :0 作为促 凝剂 , l iP 等 加速 了水 化产物 HA P的 形成, 将凝固时 间调整为 5 n 】 mil 。在 骨水 泥 中添加 人体必 须的 微量 元素如 氟离子 和锂 离子能促 进磷酸 钙骨水泥水 化产物羟基 磷灰 石晶体 的生长 , 调整其 晶体结构 , 增强 了材料 的防龋和 防止 骨 质疏松 的能力 l 】 。Mia t 验 了在加快 固化 型骨 水泥 中 ymoo试 添 加胶 原 , 现 晶体颗 粒 间连接 紧密 , 发 水泥 的柔 顺性 得到改 善 , 而机械性能 没受到影 响。 验证 明, 试 在磷酸 钙骨水泥 中加入适量 s r c —ciec r mi a d b n , ime ae s l 9 , u f ea t ea c n o e JB o dM tr a v Re , 2 9 2 ( 1 :4 9 6 1 ) 1 1 5 S ie u M , u T , k i Hy a l r p ry o y r x hg r Ok Ta a S. dru i p o e t fh d o — c y p tth r ld c mp st n p o u ta d isa p iain a a i t e ma e o o io r d c n t p l to e i c a imae i1J u n l e a o p n d, 9 9 9 sbo t r . o r a C r m S cJ n I tE 1 8 . 6 a 6 Br wn W , o L A e c li m h s h t wae o E Ch w C. n w acu p o p ae, tr s tig e n .I e tn c me t n: Br wn W ,e .Ce e t o P d m nRe e rh sa c P o r s .W a tr ie ,Oh o: Ame ia rm i o it rg es se vl r l i rc n Ce a c ce y, s 1 8 . 5 9632 的生长 因子 , 改善 了骨水泥 的临床操 作性能 , 增强 了骨水 泥 的诱 导成 骨能力 】 。 可 见 , 水泥材料 与有机 物或生 物活性物质复 合 , 改善其 骨 是 性能 的有效方法 。 7 戴 红莲 , 陈芳 , 闫玉 华. ~ C aT P骨水 泥水 化产 物及 其 影 响 因 素. 武汉工 业大学学报 ,9 6 1 ( ) 4 1 9 ,8 1 :3 3 磷 酸钙 骨水泥 的生物 学特性研 究 生 物 医 用 材 料 必 须 满 足 生 物 安 全 性 和 生 物 相 容 性 。生 物 学 8 蔡舒 , 姚康 德 , 关勇 辉. 基磷 灰石 晶种 对 a磷 酸钙 骨水 泥 羟 一 水化 的影响. 硅酸盐学 报 ,0 3 3 ( ) 1 8 2 0 ,1 1 : O 9 刘昌胜 , 子胜 , 刘 潘颂华 . 酸钙骨 水泥 的水化放 热行 为. 磷 硅 酸盐学报 ,0 0 2 ( )5 1 2 0 ,8 6 :0 1 Ca lo Ni s n M , ta. lr s nc p le e h e h 0 rs n J, l o e 1 An u ta o i us —c o tc — s nq e fr mo i rn h etn fCa O 4b s d b n a iu o nt ig t e s tig o S 一 a e o e c — o me t Bim ae il, 0 3 2 7 n . o tras 2 0 , 4: 1 研究的方 法有体外试 验和动物 植入试验 。体外试 验主要检 测材 料的溶 出物 、 血情况 和细胞毒性 ; 溶 动物 体 内试验 主要对材 料的 全身 毒 性 、 刺激 、 致畸 、 敏 、 突 变 和长 期影 响等 状 况进 行 检 致 致 测。 研究表 明磷酸钙骨 水泥无毒 性 , 致畸性 , 无 无潜在 致癌性 , 生 物安全性 良好 。磷酸 钙骨水泥 良好 的生 物相容性 和生物安 全性 已被试验 证实 。 目前 , 生物学 特性研究 进入 的新 领域 : 研究添加 生长 因子 和 生长激 素的磷 酸盐 骨水 泥水化 产 物的降 解过程 、 降解 产物 的代 l Lu k a a o o lP, g sW J e 1I t ra ilfa t r 1 c s n s mb o Hig A ,ta .n e fcar cu e t u h e s b t e o ie c ria o e a d c me t. o o g n s e we n b vn o tc lb n n e n s Bi— m ae il 2 0 , 4: 1 9 t r s, 0 3 2 1 5 a 1 Kh io n I B lo gM , ise sF ,ta. fc fc li 2 ar u , o t n G Dre s n e 1 Efe to ac— u o h o l n eo n a aii c lim h s h t o e m nt ec mpi c fa p tt acu p o p aeb n a c c me t Bim ae il, 9 7 1 1 3 e n . o tras 1 9 , 8: 5 5 1 M ia t e 1 o ttsu e p n e o acu p o p ae 3 y moo,ta .S f is e r s o s f lim h s h t c c me t . B o e a c 1 9 9: 6 e ns i c r mis, 6, 2 3 9 谢 和诱导成 骨能力及 其在组织 工程支架 材料方 面的应用 。按 照 临床需求 , 研究 人员还尝 试在磷酸盐 骨水泥 中加入抗生 素、 肿 抗 瘤药物等 物质 , 讨其填 充骨缺损 时的载药 能力 、 探 药物释放 和辅 助治疗效 果 。 . a o等通过 老鼠试验 , 为雌 性激素在磷 酸 T Si t 认 钙 骨水 泥的诱 导成 骨方 面发挥 着重 要作用 , 这对 于用添 加雌性 激 素磷酸盐骨 水泥治疗 更年期 女性骨质疏 松具有一定 的参考价 值 。 1Ok z k . ik , h a H , ta.F n to al r d d 4 a a iM M a e Y To d e 1 u cin ly g a e f o ia e p tts Bimae il ,9 2 1 2 l rd td a aie . o t ras 1 9, 0:4 1 u 9 1 M ia t ,s i a y K , k c iM , ta . a i r p r 5 y mo o Y Ib k wa Ta e h e 1 B sc p o e— 4 展 望 磷酸钙骨 水泥能在 体液条件 下湿法合 成与人体骨 无机成分 相 同的羟基磷 灰石 , 有 良好 生物相 容性和安全 性 , 且在应用 具 并 te fc lim h s h t e n o tiig a eo l g n i iso acu p o p a ec me tc n an n tlcl e n a t i l ud o o e h ss Bim ae il 1 9 , 9: 0 hs i i rp wd rp a e . o t r s, 9 8 1 7 7 q a 1 Yu D, n , a s d e 1S l s ti gh d o y p tt 6 Wo gJ M tu aY,ta. ef etn y r x a ai — e c me t a n v l k ltld u — eie y y tmfr n ii e n : o es ee a r g d l rs se v o a t — b 时可以任意 成型 , 因而是 临床骨连接 、 骨缺损 修复和治 疗骨质疏 松 的优 异材 料 。目前磷酸 盐骨 水泥 的注射 器植 入成 型、 快速凝 固、 固后强 度及 与骨组 织粘 结 的界面 结构 和诱导 成骨 能力 等 凝 仍 然是进一 步研究 的重点 。随着 材料 自身及 相关技术 研究的深 o is J u n l f h r c u i l ce c s 1 9 , 1 6 : 2 t . o r a o a ma e t a in e , 9 2 8 ( ) 5 9 c P c S 1 To y k at Yo hoKi To iiaKo hn Ose g nc 7 mo u i i S o, s i n, m hs s io. to e i rs o s f y r x a aiec me ti pa td ith e u e p n eo d o y p tt e nm ln e n ot efm r h 入, 遵循 治疗要求 , 提供性 能合适 、 作方法简单 、 以全程监控 操 可 硬 化 过 程 的骨 水 泥 有 望 成 为 可 能 。 o a swihe p rme tlyi d c do to o o i. o t r fr t t x e i n aln u e se p r ss Bimae i - as 2 0 2 2 1 l , 0 2, 3: 7 1

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