骨再生的研究

来源:www.xiangdang.net上传者:txzsp时间:2017/1/7

骨再生研究

摘要:骨的再生是再生医学研究里一个重要的方面,本文将就骨的再生进行两方面的讨论,对骨移植材料以及骨再生相关分子及细胞作一综述。

关键词:骨移植材料、骨再生

Abstract: Bone regeneration is a very important aspect in regenerative medicine research, in this article, we will discuss and review the bone graft material and the cells and molecules involved in osteonagenesis.

Key words: Bone graft material, osteonagenesis

随着社会的发展,人类制造科技进步的同时,大量由于事故对人们造成的损伤的情况也继而发生,其中,骨的缺损对人们的生活造成极大的不便,对人们的心理造成极大的伤害。因此,骨再生的研究十分必要。

骨移植材料

目前对骨再生使用的主要方法基本上是将骨移植材料作为信号因子和细胞的载体或模板来诱导成骨,或从周围骨组织募集细胞使其趋化生长分化,最终形成成骨。由此足以见得,骨移植材料在对骨缺损的处理上起着至关重要的作用。理想的骨移植材料有几点基本的要求:(1)具有良好的生物相容性,降解产物无毒害,不会引起炎症反应;(2)具有合适的孔隙大小以支持新骨的生长;(3)具有骨传导性或骨诱导性,能促进骨质沉积和骨的生长;(4)具有一定的机械强度;(5)具有良好的生物降解性且降解的速度必须与再生的速度相适应。

目前使用的骨移植材料品种很多,可以分为生物活性陶瓷、可降解金属材料、有机材料和复合材料等。

目前研究的生物活性陶瓷主要有磷酸三钙、羟基磷灰石和珊瑚礁等。磷酸三钙具有良好的生物降解性,在体内种植后能够被逐渐降解,并被新生的骨组织完全代替,具有很大的优势。而羟基磷灰石具有与自然无机矿物质相似的化学成分与组成良好的生物相容性、骨引导性、骨融合性和较高的机械强度,但是它的脆度和它极低的降解速率在一定程度上限制了它在骨修复中的应用,所以人们在基于其良好的化学特性上对其进行改进。其中Tampieri等人用有机泡沫浸渍法制备得到的一类孔呈现梯度分布的羟基磷灰石材料,提高了其抗压能力。另外一类钙磷材料是自凝固磷酸钙骨水泥,这种材料具有更好的细胞相容性、可降解性、成骨性及可以自行固化等特点。Barralet等人将其与磷酸盐的冰冻薄片混合,低温下压制成型,在37℃溶液中溶解得到多孔磷酸钙骨水泥材料。经研究,这样处理得到的多孔材料可以用于有效修复和重建骨组织的缺损。其次,对于另一种材料则是来源于海洋动物的骨骼,珊瑚的化学成分中99%为碳酸钙,化学成分上与形态结构上本身就与无机骨相似且有着良好的生物相容性。但是它的缺点就是其机械强度小,抗压强度与人体骨骼相差较大,脆性大且降解速率快难以维持预先制定的结构,因此,珊瑚礁只适合修复小的骨缺损,不适合用于修复较大的骨缺损或承受较大压力的部分。

在可降解的金属材料方面,镁是一种十分有前景的生物医学材料,它是人体不可或缺的一种元素之一,镁及其合金的密度与人骨的骨密质密度极为相近,且它的力学特性也跟人骨较为接近,其在体内可以逐渐降解,在含有氯离子的体液中生成镁离子从而被周围的组织吸收或通过体液排出体外。多孔状的镁合金在各方面性能上很符合骨材料的基本要求,但是它在生理环境下腐蚀得很快,所以其耐腐蚀性是关键的一个问题。

在有机高分子材料方面,有很多天然存在的物质有着良好的属性,在骨修复中使用的天然高分子材料有胶原、壳聚糖、同种异体的骨及异种来源骨等。这些天然的材料有着良好的生物相容性,可识别特定细胞信号,在细胞黏附、增殖和促进分化方面有着很大的优势。胶原是我们皮肤、骨头、韧带等组织中的主要成分之一,是动物体中含量最多的蛋白质。它具有无抗原性、生物型容性好以及参与组织愈合等优点。但是胶原存在强度较差、成型能力不佳且胶原的大量获取相对困难、降解时间难以把握等缺点,如果将其单独作为骨修复的一种材料很难有理想的效果。一些采用将羟基磷灰石沉积于胶原表面的方法,制备了强度改良的胶原材料。甲壳素广泛存在于昆虫和甲壳类动物的外壳中,壳聚糖是其重要的衍生物之一。壳聚糖被广泛运用于组织工程领域,通常作为缝合线和细胞的载体。其生物属性很好,但是要将其运用到骨修复与再生当中还存在着巨大的挑战,因为壳聚糖的力学强度不足,降解速率与新生成的组织速率不相匹配、材料与宿主的整合性较差,所以对于这几个方面的改进还需要进一步研究。还有就是目前经常使用的一类材料,脱钙骨基质、异体骨和异体低温冻存骨等,但是这些骨都或多或少的存在着免疫原性,在移植后可能发生免疫排斥或移植物抗宿主的情况,并有传播疾病的危险。目前应用在骨修复中最多的是人工合成的高分子材料包括聚乳酸和聚乙醇酸、聚反丁烯二酸酯等。聚乳酸在体

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