磷酸三鈣複合材料在骨科中的應用現狀

2021-10-05 12:26:09 字數 1295 閱讀 7021

目前,生物陶瓷材料已廣泛用於脊柱外科手術中作為骨移植物。但是,生物陶瓷材料存在一些侷限性。硫酸鈣在體內迅速吸收,其降解通常發生在新骨骼形成之前。羥基磷灰石(ha)幾乎不被吸收,從而阻礙了新骨骼的形成和重塑,並導致較差的區域性穩定性或永久應力集中。在支架吸收和骨形成之間,只有β-磷酸三鈣(β-tcp)相對平衡。它是一種良好的可生物降解的陶瓷材料,可以提供大量的鈣離子和硫酸根離子以及用於骨骼再生的支架結構。但是,單個β-tcp的問題是缺乏骨誘導性和成骨性,這限制了其應用。

因此,近幾十年來,β-tcp複合材料已用於整形外科領域,它充分利用了其他骨修復材料的優異效能,例如生物降解性,骨誘導性,成骨性和骨傳導性。這些材料彌補了單一β-tcp的不足,並賦予了β-tcp更多的生物學和物理特性。

rhbmp-2是一種骨誘導材料,屬於轉化生長因子β(tgf-β)超家族。rhbmp-2可以促進多能msc向成骨細胞的分化和細胞外基質(ecm)的分泌。因此,它可以誘導異位骨骼和軟骨13的形成,並縮短骨骼癒合的時間。但是,rhbmp-2的半衰期很短。結果,它被限制在體內。因此,需要一種載體來緩慢釋放bmp,從而在整個骨骼癒合期間促進骨骼生長。

對於β-tcp+ bmp複合材料,β-tcp作為載體可以延長bmp的作用時間,另一方面,bmp可以彌補β-tcp的骨傳導性不足並加速新骨的形成。urist 等。報道β-tcp可能刺激bmp的生物學活性,因為在β-tcp+ bmp(1 mg)作用下的新骨量是單獨bmp的12倍。dohzono 等。15發現β-tcp支架的表面含有bmp-2擁有的大量破骨細胞。換句話說,bmp可以加速β-tcp支架的降解,從而為新的骨形成和重塑提供足夠的空間。ohyama 等。16報道稱,與單獨使用β-tcp,自體移植和未**組相比,β-tcp+ bmp複合材料在犬後腰融合中產生了更好的椎間融合速度和機械強度,以及更多的骨小梁。此外,β-tcp阻止了周圍軟組織的侵襲,從而為新骨骼的形成提供了有利條件。除了延長bmp的釋放,β-tcp還可能啟用rhbmp-2 。

β-tcp和ha都具有骨傳導性,但它們的生物活性不同。前者吸收速度快,親水性高,而後者吸收性差,脆性高和機械效能差。動物實驗發現,單獨使用β-tcp或ha會伴有多種術後併發症。shima 等。25g動物在椎間盤切除和融合的動物模型中單獨使用了β-tcp,發現70%的β-tcp支架發生了骨折或移位,而50%的脊柱受壓。cook 等。26 犬頸椎椎弓根融合術採用單一的ha材料,發現39%的患者在術後24周出現移植失敗,從而導致椎間高度下降並限制了椎間融合率。

總之,β-tcp/ msc複合材料既具有成骨性,又具有骨傳導性,有利於新骨的形成。msc附著在β-tcp支架的內表面,從而使支架的表面和中心能夠成骨。與單獨使用msc,骨髓或β-tcp相比,該復合支架可以誘導更多的骨小梁和新的骨量,具有更高的區域性融合率和穩定性。

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