多孔聚磷酸钙生物陶瓷的研究与应用.pdfVIP

多孔聚磷酸钙生物陶瓷的研究与应用 徐晓虹 李 坤 吴建锋 沈薇薇 (武汉理工大学材料科学与工程学院 湖北 武汉 430070) 摘 要 本文阐述了聚磷酸钙的国内外研究现状，初步揭示了聚磷酸钙生物陶瓷 (CPP)的生物相 容性和降解特性 。现有的研究表明，聚磷酸钙的聚合度和晶型不同，降解速率也不 同，为生物陶瓷 可控降解提供 了新 的途径 。聚磷酸钙属直链状无机聚合物 ．具有不完全结晶性，聚磷酸钙材料在 生物相容性、降解性和力学性方面的综合优势 ，使其在骨修复材料领域格外受到青睐。 关健词 聚磷酸钙，支架材料，骨修复材料，降解，研究与应用 I 前 言 钙、磷离子能帮助细胞生长 ．通过控制材料的聚合度和晶 型能改变材料的降解速率。 每年由于各种创伤、感染 、肿瘤或先天性疾病等原因 而造成骨折、骨缺损的患者全世界达几百万人。医学临床 2 多孔聚磷酸钙的国内外研究现状 上用 自体骨及异体骨移植来修复骨缺损 ，虽解决了生物 相容性问题 ．但会增加患者的痛苦或增加感染的机会 ．而 2．1多孔聚磷酸钙的结构 且移植所需的人体骨也不易获取。因此 ，研制理想的骨修 CPP由磷酸二氢钙通过分子间缩聚反应生成 ，密度为 复材料是医学和生物材料科学领域中的重要课题。其 中 2．85g／cm。[1]。CPP的Ca／P摩尔比理论值为 0．5．—TCP的 钙磷系生物材料具有和脊椎动物相似 的矿物成分和结 Ca／P摩尔 比理论值为 1．5．HAP的Ca／P摩尔比理论值为 构 ．又不存在免疫排斥反应，很早就被人们用于骨组织 的 1．67。P儿lJarRM等 的研究表明。随着Ca／P值的降低。 修复。 磷酸钙原子结构能够成为直链聚合物形式。这种聚合物不 钙磷系生物陶瓷作为骨修复材料是 时下研究的热 同于一般的有机高分子聚合物．它的支链结构不是由简单 点。其中，羟基磷灰石 (HAP)和 B一磷酸三钙 (13一TCP)等 的共价键连接而成 ，而是通过P043_离子进行连接。随着 材料已经被用作骨修复的材料 ，但是它们的脆性和降解 Ca／P比的降低 ，可形成三维的笼状结构 (超磷酸盐，U1- 特性极大地限制了它们作为骨修复材料的临床应用。以 traphosphate)、环状结构 (偏磷酸盐 ，Netaph0sDhate)以 聚乳酸 (PLA)为代表的生物可降解高分子材料，尽管在降 及链状结构 (聚磷酸盐，Polyphosphate)。AnnaDion等翻利 解性方面比传统的无机骨修复材料有较大优势，但是其 用核磁共振 (NMR)和拉曼光谱法对CPP的结构进行了研究 ， 力学特性限制了其作为承力骨修复材料的应用。因此寻 证实了CPP的直链结构。CPP的聚合物主链以一P—o_P一为 找同时具有生物活性 、可控的生物降解性和适 当的力学 主，其分子式为[Ca(PO。)23，其结构如图1所示。 性能的新型骨修复材料已经引起广泛的关注。聚磷酸钙 2．2聚磷酸钙聚合度的表征方法 (CPP)就是近年来国内外少数实验室正在研制的一种新 聚磷酸钙是无机聚合物，其聚合度的表征不同于一 型磷酸钙生物陶瓷骨修复材料。CPP是从磷酸钙陶瓷的基 般的有机聚合物。有机聚合物可以根据粘度变化来判断 础上新近发展起来 的一种多孔 、生物相容性好和可降解 其大致范围，也可以通过凝胶色谱来进行表征。对 CPP而 的材料 ，可以提供必要的生物力学强度 ，降解释放出来的 言 ，由于本身为粉体 ，又属于磷酸盐 ，很难找到合适 的溶 ～ WaldmanSDE5]等也用重力烧结法制备了多孔 CPP支 架材料，并在支架材料上进行软骨细胞的培养。经过8周 实验，发现在 CPP上生长有