主页 > 医学前沿 >
我的一篇综述（中国生物工程杂志已接收）
摘要 细胞外基质材料的开发是骨组织工程的重要组成部分，目前，在骨组织工程中应用较多的基质材料可分为天然衍生材料、人工合成材料以及这两种材料的复合材料。本文介绍了各种天然衍生骨材料如煅烧骨、脱钙骨基质、脱蛋白骨基质、重组合异种骨基质和天然高分子材料如胶原、纤维蛋白、几丁质、藻酸盐及其衍生物以及珊瑚衍生骨在骨组织工程中的应用，展望了骨组织工程细胞外基质材料的未来发展方向，认为未来的理想基质材料应该是集各种材料的优点于一身，能够充分适应体内各种生理环境并能采用智能化的加工方式进行大批量生产的生物仿生材料。
关键词 骨组织工程 细胞外基质材料 天然骨衍生材料 天然高分子 珊瑚骨
骨缺损是临床上一直困扰人们的重要课题，几个世纪以来，人们尝试了各种不同的修复材料，利用组织工程学原理解决临床骨折、骨缺损及关节融合等治疗问题已成为骨科研究的一个热点，其中，寻找理想的细胞外基质材料或载体材料是组织工程顺利发展的关键。
理想的基质材料应达到以下要求：良好的生物相容性和生物降解性；无免疫原性或低免疫原性；具有骨传导性和骨诱导性；有一定的机械耐受性，可对抗外力，并在骨缺损区起支架作用；易于塑形，可以根据需要加工成各种形状和大小，在植入体内后的一定时间内仍可保持其形状,从而使新形成的组织具有一定的外形；具有良好的三维结构和高孔隙率，有利于细胞和各种生长因子的植入和粘附〔1〕。
目前,用于骨组织工程的基质材料主要包括人工合成材料、天然衍生材料和复合材料。人工材料包括无机材料和高分子材料，天然衍生材料包括天然骨衍生材料和天然高分子材料以及天然珊瑚骨衍生材料，本文主要介绍天然衍生材料在骨组织工程中的应用和特点。
1天然骨衍生材料
天然骨具有优异的性能，其中动物骨来源丰富、价格低廉，应用各种处理技术制作的同种异体或异种骨可以作为骨组织工程的基质材料,如煅烧骨、脱钙骨或脱矿骨基质、脱蛋白骨、重组合异种骨等。这些材料经高温煅烧、冻干、脱脂、脱蛋白和脱钙等处理后,抗原性大大降低,同时保留了其特有的天然网状结构和骨矿支架，有利于细胞粘附、分化和成骨，其无机成分主要是羟基磷灰石，与人骨的天然成分相同，因而具有较好的生物相容性。不同种属的动物之间的骨组织结构具有高度同源性，使得异种骨植入后，很容易被宿主骨细胞取代而降解，可以满足骨组织工程对基质材料生物降解性的要求。
用来作为异种骨基质材料的动物骨主要有牛骨、猪骨、鹿骨、绵羊骨等，其中猪骨和牛骨原料易得，是研究最多的异种骨材料，尤其是牛骨的尺寸和力学性能更符合移植骨的要求。
1.1煅烧骨(sintered bone)
煅烧骨是多孔状的白色材料，主要成份是高纯度的羟基磷灰石(HA),钙磷原子数量比为1:1.67，接近于人骨钙磷比值。微观结构上具有原骨的骨小梁、小梁间隙及骨内管腔系统,并具有一定的孔隙率和孔道结构。由于高温煅烧时去除了胶原等有机成分，所以煅烧骨的力学强度较低，脆性较大，不能承重，只能作为充填材料。虽然具有较强的传导成骨能力，但它不具备诱导成骨功能，临床上通常与胶原或骨形态发生蛋白(BMP)复合，以提高强度或成骨能力。
煅烧骨中的羟基磷灰石与宿主骨的骨矿成分具有类似的晶相结构，其生物活性与煅烧温度成反比，温度越高,物质的结晶度越高,降解率越差。Katoh等[2]曾经用1100℃煅烧牛密质骨做载体,发现其很难降解。通过在煅烧时加入其它物质可以改变煅烧骨的晶相结构，提高降解率。Lin等〔3〕将小牛松质骨骨块浸入到不同浓度的焦磷酸钠溶液中，高温烧结时，骨块中的羟基磷灰石与焦磷酸钠反应转变成磷酸三钙（β－
TCP），通过控制焦磷酸钠溶液的浓度，可以获得不同组成的TCP/HAP两相生物陶瓷，由于β－TCP具有良好的降解率，因而提高了煅烧骨的降解能力和生物活性。
许多学者对煅烧骨加BMP的成骨诱导实验进行了系统研究，董玉峰等〔4〕采用自制天然多孔煅烧骨结合BMP进行了诱导成骨的动物实验研究，发现术后56天骨缺损处已有大量新生骨痂充填修复，术后84天骨皮质成熟，髓腔再通，骨缺损消失，表明活性煅烧骨有良好的骨缺损修复能力。
1.2 骨基质材料
骨基质中的有机物主要是胶原纤维，约占有机成分的90％以上，其余为氨基多糖、非胶原蛋白、肽类及脂类，其中包括多种特异性生物活性物质。例如骨连接素（osteonectin）、骨钙化素（osteocalin）、骨形态发生蛋白（BMP）和骨骼连接因子（SCF）等。这些都是促进骨生长所必须的活性物质，因此利用天然骨基质作为骨组织工程基质材料是人们一直追求的目标。
阅读本文的人还阅读：
作者:admin@医学,生命科学 2010-12-18 05:11
医学,生命科学网