仿生人工骨修復(fù)材料研究

《仿生人工骨修復(fù)材料研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、萬方數(shù)據(jù)第40卷第10期2012年10月華南理工大學學報(自然科學版)JournalofSouthChinaUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)V01．40NO．10October2012文章編號：1000—565X(2012)10—0051—08仿生人工骨修復(fù)材料研究米王迎軍1’2杜昶1’2趙娜如1，2葉建東1'2陳曉峰1，2(1．華南理工大學材料科學與工程學院，廣東廣州510640：2．華南理工大學國家人體組織功能重建工程技術(shù)研究中心，廣東廣州510006)摘要：骨缺損修復(fù)材料是臨

2、床需求量最大的生物醫(yī)用材料之一．自體骨和異體骨移植的局限性使得研發(fā)優(yōu)異的人工骨修復(fù)材料意義重大．通過模仿天然骨本身的成分、結(jié)構(gòu)特性及生物礦化過程，對材料的組成、結(jié)構(gòu)進行設(shè)計與調(diào)控，可以獲得新型仿生人工骨修復(fù)材料，這已成為生物材料發(fā)展的主要趨勢之一．文中概述了仿生人工骨修復(fù)材料的研究進展，重點介紹本課題組的相關(guān)研究，即類骨微納米磷酸鈣礦物的仿生合成、生物醫(yī)用高分子仿生納米纖維支架的制備和具有多級孔結(jié)構(gòu)的自固化磷酸鈣基骨修復(fù)材料的構(gòu)建．關(guān)鍵詞：生物醫(yī)用材料；骨修復(fù)材料；生物礦化；仿生合成中圖分類號：R318．08doi：10．3969／j．i

3、ssn．1000—565X．2012．10．007骨缺損修復(fù)材料是臨床需求量最大的生物醫(yī)用材料之一．人口老齡化及工業(yè)、交通和體育運動事故造成的創(chuàng)傷骨折、骨組織壞死和骨腫瘤等疾病引起的骨組織缺損病患每年達數(shù)百萬人，且有日益增多的趨勢．骨修復(fù)材料市場巨大，尋找更好的骨組織再生修復(fù)材料，為患者再造健康，是生物醫(yī)用材料研究的前沿和熱點．盡管骨組織本身具有較強的再生能力，但其自我修復(fù)只能在缺損較小的情形下進行，對于無法自我修復(fù)的缺損，療效最好的方式是采用自體骨移植(從病人自身的非承重健康骨組織取材修補缺損組織)．但是，自體骨移植會對患者造成二次損傷

4、、且不可能大量取骨。1。2J．同種異體骨和動物源性的異種骨移植具有“天然骨”或“類骨”特性，但無法完全避免疾病傳播和免疫排斥的風險，應(yīng)用受限．因此，研發(fā)對病損或缺失的骨組織進行有效修復(fù)和功能重建的人工骨修復(fù)材料具有廣泛的臨床需求和重要的意義．近年來國內(nèi)外人工骨修復(fù)材料研究的一個熱點是模仿天然骨本身的成分、結(jié)構(gòu)特性及礦化過程，對材料的組成、結(jié)構(gòu)進行設(shè)計與調(diào)控，獲得新型仿生人工骨修復(fù)材料或者對傳統(tǒng)材料進行仿生功能化修飾．這類新型仿生材料已成為生物材料發(fā)展的主要趨勢之一L3引．天然骨的基本組分包括水、以磷灰石為主的磷酸鈣系礦物以及以膠原纖維為主

5、的有機基質(zhì)．骨中納米尺度磷酸鈣礦物的形核、生長、晶型、取向、大小、形狀、有序排列等受到有機基質(zhì)模板的調(diào)控，具有獨特性質(zhì)．膠原纖維的直徑在50～500nm之間，這種納米纖維構(gòu)成的有機基質(zhì)不僅對礦化過程起到調(diào)控作用，而且通過與細胞之間的相互作用影響細胞粘附、增殖、遷移、分化等行為．以這些納米尺度的結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ)，骨組織形成了從微觀、介觀直到宏觀尺度的復(fù)雜分級結(jié)構(gòu)’6J．在體外實現(xiàn)與天然骨中生物礦物類似的高活性磷酸鈣粉體的精確調(diào)控合成，構(gòu)建類細胞外基質(zhì)的納米纖維支架，以及獲得類骨多級孔結(jié)構(gòu)都是仿生人工骨修復(fù)材料研發(fā)中收稿日期：2012—08—0

6、1$基金項目：國家“973”計劃項目(2012CB619100，2011CB606204)；國家自然科學基金資助項目(50830101，51072056)；NSFC一廣東省自然科學聯(lián)合基金資助項目(U0834003)作者簡介：王迎軍(1954一)，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事生物醫(yī)用材料研究．E—mail：imwangyj@seut．edu．OIl萬方數(shù)據(jù)52華南理工大學學報(自然科學版)第40卷的重要課題．文中概述了仿生骨修復(fù)材料的研究進展，重點介紹了本課題組在類骨微納米磷酸鈣礦物的仿生合成、生物醫(yī)用高分子仿生納米纖維支架的制備

7、和具有多級孔結(jié)構(gòu)自固化磷酸鈣基骨修復(fù)材料等方面的研究．1類骨微納米磷酸鈣礦物的仿生合成1．1類骨納米磷酸鈣粉體的模板法仿生合成骨中的天然磷酸鈣為納米尺度的礦物，不少研究者探索了采用濕法化學合成納米磷酸鈣粉體的技術(shù)，但僅能獲得不規(guī)則形狀的顆粒及尺寸分布較寬的混合物．對骨和牙齒等磷酸鈣系生物礦化組織的研究表明，天然磷酸鈣礦物(形貌和尺寸可控，典型尺寸40～60Dill)的形態(tài)形成和有序組裝是在有機基質(zhì)模板的精確調(diào)控下完成．受此啟發(fā)，本課題組利用有機小分子有序模板對磷酸鈣礦物的體外仿生礦化進行調(diào)控，實現(xiàn)了對納米磷酸鈣粉體材料的顆粒尺寸分布及形貌

8、的精確控制_J2

9、．對十二烷胺體系中的仿生礦化研究表明，十二烷胺自組裝構(gòu)成的有序模板能夠介導(dǎo)磷灰石納米棒沿晶體c軸定向生長，通過在模板與溶液界面處限定局部有序的反應(yīng)空間，并規(guī)范相鄰晶體的共取向