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1、 630 辽宁中医杂志 2014年第 41卷第 4期 D01： 10. 13192/j. issn. 1000719.2014.04.009 磷酸钙骨水泥构建骨组织工程支架的研究现状 杨武斌 h2,王平 2 (1.山东中医药大学，山东济南 250355:2.山东省中医药研究院，山东济南 250014) 摘要 :磷酸钙骨水泥是一种新型骨移植替代材料。本文从磷酸钙骨水泥的生物特性、组织工程骨的应用、细胞相 容性和生物安全性等方面进行系统的综述，并指出了磷酸钙骨水泥材料研究所面临的问题以及未来的研究方向。 关键词 :磷酸钙骨水泥 ;细胞相容性 ;组织工程骨 中图分类号 ： R318. 08 文献标志
2、码 ： A 文章编号 ： 10004719 (2014) 04063002 Research of Calcium Phosphate Cement Constructing Bone Tissue Engineering Scaffold YANG Wubin1, WANG Ping2 (1. College of Pharmacy， Shandong University of Traditional Chinese Medicine， Jinan 250355,Shandong， China; 2. Department of Pharmacology， Shandong Academy
3、 of Chinese Medicine， Jinan 250014, Shandong， China) Abstract: Calcium phosphate cement is a new material for bone transplantation. This article introduced the calcium phosphate cement biological characteristics the application of tissue engineering bone cell compatibility bio security and pointed o
4、ut the problems of calcium phosphate cement in present and the direction in the future. Key words: calcium phosphate cement ； biocompatibility ； tissue engineering 憐酸妈骨水泥 （ calcium phosphate cement， CPC)是 一种在化学组成上与骨组织的无机成分相同，且具有 优良骨传导性和诱导性的骨缺损填充材料，得到了国 内外广泛的关注和研宄 1。近些年，以 CPC为载体的 药物缓释体系既可填充骨缺损又兼有药物缓释
5、载体的 功能，对预防和治疗骨质疏松症等各种骨科疾病疗效 显著，在骨修复领域应用广阔，在临床上能够达到修复 骨缺损和药物治疗的双重目的 2 ;CPC在填充骨缺损 的同时 又能保持病灶部分药物浓度，延长药物有效治 疗时间，因此 CPC也是一种良好的骨科药物载体 3_4。 1 生物安全性 CPC与生物系统直接接触是生物医用材料最基本 的特征，因此我们除了要考虑 CPC的各种基本性能满 足要求之外，还必须使其具备生物安全性和生物相容 性，这是 CPC临床应用的前提 5。有研究表明 CPC无 细胞毒性作用；无细胞周期、 DNA倍体 、 bcl -2基因表 达影响；无溶血作用；与周围骨组织可达到骨性结合，
6、 组织相容性好 6。因此 CPC具有良好的安全性，生物 相容性符合国际规定的体内植入物的生物学评价标 准，临床应用前景广阔7。 收稿日期 :2013-10-07 基金项目：国家自然科学基金计划 （ 81273776);山东省科技攻关计划 (2012GGC03056) ;2012年度山东省自主创新重大计划山东 中医药科技发展计划 （ 2009 - 128);山东省科技发展专项 (2012G0021846) 作者简介 :杨武斌 （ 1986 -)，男，山西洪洞人，硕士研宄生，研究方向：中 药药理。 通讯作者 :王平 （ 1974 -)，女， ill东泰安人，副研宄员，硕士，研究方向： 中药药理。
7、CPC复合材料的安全性主要是从急性毒性、热原、 体外溶血、迟发型超敏、体内哺乳动物红细胞微核、短 期肌肉内埋植、体外细胞毒性等实验来评价的。段昕 等 8对新型可注射、可降解磷酸钙骨水泥的生物安全 性进行较全面的评价，在急性毒性实验中，注射后所有 动物于各观察时间点均没有出现不良反应，实验组动 物症状和体重的变化都在可接受的范围之内，可以认 为新型骨水泥无急性全身毒性作用。有研究表明丝素 蛋白 /磷酸钙复合材料和自制 CPC纳米复合材料用体 外细胞毒性实验评价复合材料的安全性，结果表明符 合生物材料的细胞毒性要求 9。刘学勃等 11对磷 酸钙骨水泥为原料制备的生物型纳米根管封闭剂进行 体外生物学
8、性能研究，发现生物型纳米根管封闭剂无 致敏性，不导致染色体畸变，具有轻度细胞毒性，具有 良好的生物学性能。 2 细胞相容性 生物相容性评价是生物活性材料进入临床实验研 宄的重要环节之一，有研究表明 CPC材料具有强大的 生物力学性能和良好的生物相容性，是理想的骨组织 工程支架 12。温世锋等 13把CPC浸提液，加入到人 骨髓间充质干细胞 （ BMSCs)的培养体系中观察，细胞 在大部分组的 CPC材料边缘生长良好，未见细胞变 形、坏死，在骨水泥表面与其他细胞相连融合成片，可 见注射性磷酸钙骨水泥的生物相容性良好。 生物相容性也是评价骨替代材料的重要特性之 一，具有较好的生物相容性，才可作为非
9、负重部位的骨 替代材料 14。有研究发现新型生物材料多孔磷酸钙 复合骨髓基质干细胞观察异位成骨情况，发现 BMSCs 黏附和生长情况良好，表明多孔 CPC生物相容性好， 是一种较理想的骨组织工程支架材料 15。王淑红 辽宁中医杂志 2014年第 41卷第 4期 631 等 16观察新型聚己内酯 （ PCL) /磷酸钙 （ CPC)复合材 料与骨髓基质细胞的生物相容性，发现该符合材料可 与 BMSCs共同构建具有成骨能力的三维立体组织工 程化骨。 3 CPC作为骨组织工程支架的应用现状 支架材料做为骨组织工程的核心组成部分，不仅 为诱导因子和种子细胞提供附着的载体及相互作用的 构架 ，还为 新生
10、骨组织的长入提供稳定的力学环 境 17。由于其生物相容性和骨传导性能优良， CPC可 以作为骨支架填补骨缺损；其也是牙科和整形外科领 域的一个很好的候选材料。 3. 1 骨缺损修复 CPC复合材料在体内植入早期和 材料的降解过程中均表现出良好的组织相容性，尤其 是骨缺损的修复中表现出理想的 “ 骨整合 ” 的修复重 建过程，有良好的临床应用前景18。 徐永良等 19将颂骨缺损患者的缺损骨腔用 Choukroun富血小板纤维蛋白联合自固化型憐酸 |丐人 工骨充填，结果显示Choukroun富血小板纤维蛋白联 合自固化型磷酸钙人工骨治疗颂骨缺损可明显促进骨 组织生长。有研究表明自体成骨细胞复合自固
11、化确酸 钙人工骨可以修复下领骨缺损和长段骨缺损 24 张俊国等 22用磷酸钙骨水泥结合自体带血运骨膜修 复节段性骨缺损，发现 CPC能较好促进骨的生长和形 成。 3.2 口腔临床中的应用 CPC是一种新型的自固化、 非陶瓷型骨水泥，因具有良好的生物相容性、生物安全 性、可塑性、体内降解性和骨引导活性等优点，近年来 被广泛应用于根管充填、根尖诱导成形术、髓室底穿孔 及牙槽骨缺损的修复等口腔临床治疗中 23。宁江海 等 24通过探讨生物活性多肽处理的 CPC修复牙周骨 缺损的可能性与效果，发现经过生物活性多肽修饰后 的 CPC具有一定的成骨活性，其在牙周骨缺损修复中 的应用前景， 值得关注。有研究
12、发现通过观察 CPC修 复髓室底穿孔的临床效果，发现 CPC是修复髓室底穿 孔较好的一种材料，其疗效与穿孔大小有关 25。 4 展望 CPC符合植入人体生物材料的细胞毒性要求，对 机体不会造成不良影响，因而临床可以安全使用 26。 但单纯的 CPC强度、韧性很低，因此补强增韧，研宄高 强度的 CPC材料，扩大其应用范围，是 CPC研究的核 心问题 27。目前 CPC的研宄己获得了较大的突破成 为骨修复材料领域的研究热点。虽然其基本性能目前 仍存在一些不足，限制了其在某些方面的临床应用，但 是我们相信， 对其基性能不断的进行优化，最终 CPC 将成为骨修复材料的主导产品之一，最近有研宄发现， 将
13、少量自体微小颗粒骨与CPC复合，可加速骨缺损修 复与形成及促进 CPC降解，修复骨缺损28。我们今后 研究的方向和重点是摸索更佳的细胞复合培养方式与 CPC生物材料进行复合研究，来拓展 CPC在中医药的 应用领域。 参考文献 1 朱容 .CPC的制备、表征与荧光示踪研宄 D.海南大学， 2010. 2 刘佳 .磷酸钙骨水泥的性能与口腔临床应用进展 D . 口腔材料器 械杂志， 2010,19(2) :93 -96. 3 姜晓鑫 .载骨碎补磷酸钙骨水泥的研究 D.西南交通大学， 2011. W 吴胜祥，刘泉，牛国旗，等 .磷酸钙骨水泥作为药物缓释载体的研 究进展D.解剖与临床， 2009,14
14、： 297 -299. 5 张冬华 .自制磷酸钙骨水泥纳米复合材料生物相容性的初步评价 D.南昌大学医学院， 2010. 6 赵晓伟，林建华，王梓壬，等 .自制磷酸钙骨水泥的生物相容性和 安全性 .福建医科大学学报， 2002,36(4):388 -392. 7 董伟强，白波，张妹江，等 .纳米碳管处理磷酸钙骨水泥的生物相 容性及其强度和軔性 J.中国 组织工程研宄与临床康复， 2010, 14(29) : 5363 -5366. 8 段昕 .新型可注射、可降解磷酸钙骨水泥的生物相容性研究 D. 中山大学， 2010. &王彪 .丝素蛋白 /磷酸钙复合材料的制备及性能研究 D.苏州大 学， 2
15、011. 10 张冬华，车向新，李卫东，等 .自制 CPC纳米复合材料溶血试验 和短期全身毒性试验的研究 J.南昌大学学报 （ 医学版）， 2010,50(5) :9 -12. 11 刘学勅，陈作良，冯祖德，等 .生物型纳米根管封闭剂的生物学性 能研宄 D.临床口腔医学杂志， 2008,24 (8) :461 -463. 12 刘涛，李健，卢康，等 .新型大孔隙磷酸钙骨水泥作为骨组织工程 支架的相关研宄 D.国际生物医学工程杂志， 2012,35 (2) :116 -120. 13 温世锋，刘清华，郭奇峰，等 .新型磷酸钙骨水泥与骨髓间充质干 细胞的共培养研究 J.临床医学工程， 2009,1
16、6(11) :1 -4. 14 厉孟，刘旭东，刘兴炎，等 .三种多孔磷酸钙骨水泥体外研究比较 D.解剖与临床， 2010,15(2) :101 -104. 15 王磊，李耀俊，章燕，等 .新型多孔磷酸钙复合骨髓基质干细胞组 织工程实验研宄 1.华西口腔医学杂志， 2010,28 (3):315 - 318. 16 王淑红，赵鹏，张劲娥，等 .新型聚己内酯 /磷酸钙支架的制备及 生物相容性研究 C0.中国生物医学工程学报， 2012, 31 (2) :300 -306. 17 刘广鹏，崔磊 .生物陶瓷作为骨组织工程支架材料的研宄进展 J.组织工程与重建外科杂志， 2005， 1 (5) :299
17、 -300. 18 李玲 .磷酸钙骨水泥复合材料组织相容性的动物实验研宄 D. 中山大学， 2010. 19 徐永良，王得利，徐文秀，等 .富血小板纤维蛋白联合自固化型磷 酸钙人工骨修复颂骨缺损 J.中国组织工程研宄， 2012, 16 (29) :5350-5354. 20 邓慧鑫，关键，朱丽萍，等 .成骨细胞 /CPC复合材料对兔下颂骨 缺损的影响 D.黑龙江医药科学， 2010,33 (3) :6 -7. 21 孙效棠，赵黎，胡蕴玉，等 .磷酸钙骨水泥载药核心的块型重组合 异种骨体内缓释及修复兔长段感染性骨缺损的研究 C0.中国修 复重建外科杂志， 2005,19(3) :165 -16
18、9. 22 张俊国，潘朝晖，赵玉祥，等 .磷酸钙骨水泥结合自体带血运骨膜 修复节段性骨缺损 D.中国组织工程研究， 2012,16 (25) :4576 -4580. 23 刘晓飞 .CPC水化过程液固态演化及其复合材料的研宄 D.山 东大学，2008. 24 宁江海，刘洪臣，毛克亚，等 .生物活性多肽修饰的碳磷酸钙骨水 泥修复牙周骨缺损的实验研究 CI.中华口腔医学杂志， 2003,38 (6) :464 - 466. 25 黄辉，魏笑凯，颜安，等 .磷酸钙骨水泥修复髓室底穿孔的临床研 究 口腔医学纵横， 2001,17(4) :299 -301. 26 苗军，刘春蓉，夏群 .可注射性磷酸钙骨水泥生物相容性评价 D.中国组织工程研究与临床康复， 2007,2(48) :9683 -9687. 27 张红烨，张瑞生，夏永祥，等 .磷酸钙骨水泥的生物相容性 D.中 国组织工程研究与临床康复， 2008,12(19) :3713 -3716. 28 梁建平，刘兴炎，葛宝丰，等 .磷酸钙骨水泥复合微小颗粒骨修复 兔桡骨缺损 C0.中国矫形外科杂志， 2010,18(6) :486-488.