骨移植材料研究进展

能力 。
异体骨是欧洲最 常用 的骨移 植替代 材料 之一 ， 因为 欧洲有运 作 良好 的骨组 织库 及较 为 明晰完 善 的法 律体 制 。异体骨通常 由尸体或关节置换术 中取 出的新鲜骨制 备 而来 。异体骨移植 物可 提供骨 传导 支架 ， 并保 留大部 分骨诱导蛋 白成分 ， 兼具骨传导及骨诱 导能力 ， 免疫排 但 异反应可使移植 骨 中供 体来 源的细胞 被杀 死 ， 故缺乏成 骨能力ｌ 。异体骨移植物应用 的安全性一直受到关 注 ， ７ ］ 疾 病传播 仍是 最大风 险之一 。因此 ， 国食 品药品管 理局 美
查
生
第 ３ 卷 第 ３ Ｉｔ ｒ ｏ ， ｙ２， ０２ Ｖ １ ３ Ｎ ． 期 ｎ Ｊ ｔ ｐ Ｍａ ５ ２１ ， ｏ Ｏ ｈ ．３， ｏ３
２ 生 长 因 子
生长 因子是 由特定 细胞 产生 ， 在不 同生理 过程 中发 挥效用 的一些多肽 ， 它们 在骨组 织修复 过程 中起 着重要 调控作用 。胰岛素样 生长 因子 （ Ｆ 一 Ｉ ）１和转 化生长 因子 Ｇ （ Ｇ ）Ｂ Ｔ Ｆ 一 主要 调节 软骨基质 合成 ； 碱性 成纤维 细胞生 长 因子 （Ｆ Ｆ 则为强力有丝分裂 因子 ， ｂＧ ） 能促进 软骨细胞分 化 。血小板衍生生长 因子（ Ｄ Ｆ 在 兔单侧 胫 骨截骨 实 ＰＧ ） 验中表现 出促进骨折愈合 的作用 。Ｍａ ｓ １ ｕ 等＿ 报道 以 绵羊为动物模型 ， 通过对 照实 验发现重 组人骨 形态发 生 蛋 白（ｈ ＭＰ － ｒＢ ） ２和磷酸三钙复合 物在骨缺损修复 中较 单 纯磷酸三钙为佳 ， 骨形 成量 与 自体 骨无 明显差 异 。为 新 了获得满意效果 ， 这些 生物分 子需要载 体送 至所需部位 并在适 当时候释放 ， 需要一 些辅助 因子 以最 大程度 地 还 发挥效用 。这些要求在很大程度上限制 了生长 因子的临 床使用 ， 同时亦需要更多研 究证 明生长 因子的临床功效 、 可靠性及安全性 。Ｃ ｒ ｇｅ １近期通过 系统 回顾 由企 ａｒ ｅ 等＿］ ａ
１ 天 然 骨 移植 物 及 替 代 物
自体骨仍是其他骨移植物参 照 比较的金 标准 。自体
骨通常取 自髂骨 ， 有时也会取 于股骨远端或胫 骨近端 ， 主
要优点在于兼具骨传导性 、 骨诱 导性 和成骨作用 ； 缺点 包括取骨区并发症 （ 取骨区疼 痛及其他潜在 的切 口感染 、 血肿 、 骨折 等）ｊ取骨 量有限 、 ｌ、 ３ 出血量增加及 手术时 间延 长等 。 自体松质骨较皮质骨移植物拥有 更好 的成骨能 力， 能与周 围组 织快速 整合 ， 这归 功于其 多孔结 构 ， 于 利 营养物质播散及微 血管 吻合重 建 ］ 自体皮质骨 移植 。 物在植骨早期 能提供 良好 的力 学支撑 ， 本无骨诱 导及 基 骨传导能力 ， 但其上存 活 的成骨细胞 能提 供一定 的成骨
国 际 骨科 学杂 志
２１ ０ ２年 ５月 第 ３ ３卷
第 ３期 Ｉ ｔ ｔｏ ， ｙ２ ，２ １ ， １ ３ ｏ ３ ｎ Ｏｒ ｐ Ｍａ ５ Ｏ ２ Ｖｏ ．３ ，Ｎ ． Ｊ ｈ
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骨移植材料研究进展
胡志琦
摘要
杨 兴 海 肖建如
骨移 植 手 术 已成 为 临床 上 仅 次 于 输 血 的 最 常 见 组 织移 植 术 ， 种 原 因 所 致 骨 缺 损 修 复 始 终 各
作 者单 位 ： ００３ ２００ ， 上海 长征 医 院骨肿 瘤科
（Ｄ 要求监测供体 人类免疫 缺陷病毒 （ Ｉ －、 Ｉ －） Ｆ Ａ） Ｈ Ｖ １ Ｈ Ｖ ２ 和丙型肝炎病毒抗 体 ， 国组 织库协 会要求 另加检 测人 美 类 Ｔ 淋 巴 细 胞 白血 病 病 毒 （ Ｌ －、 Ｔ Ｖ Ｉ 等 抗 ＨＴ Ｖ Ｉ Ｈ Ｌ ｑ ） 体ｌ 。异 体 骨 多 被 制 备 为 新 鲜 冷 冻 骨 及 冻 干 骨 。Ｘ ８ Ｊ ｕ 等ｌ报道显示 ，～１ ｒ ９ ７ ０ｒ ｎ直径颗 粒状新鲜冷冻 异体骨移 ｎ 植物用于治疗美国骨科 医师学会 （ Ａ Ｓ ｆ Ａ Ｏ ） 型和 Ⅲ型髋 臼 缺损 的疗 效满 意。Ｒｇ ｅｂｃ ｉ ｎ ａｈ等［ ｇ １ 报道对 １ 。 ９例锁 骨骨 折骨不愈合患者采用切开复位 内固定结合异体 骨移植 治 疗， 平均随访 １ 个月后 １ ５ ６例患者达 到临床治愈 ， 提示异 体骨移植对此类病例是可信赖的选择 。 去矿物质骨基质 （ Ｂ 由异体骨经不同的脱矿物工 Ｄ Ｍ） 序处理后获得 ， 不仅能填充骨缺损 ， 也有潜在 的骨传 导及 骨诱导作用＿ ］ １ 。可制备为粉剂 、 膏剂或者 油剂 等 ， 以适 应不 同受植部位 的需 要 ， 也可 用作 自体 骨移植 时 的扩 增 剂 。Ｄ Ｍ 能促进血管再生 ， Ｂ 并诱导宿 主干细胞分化 为成 骨细胞 ， 推测其生 物活性 与脱 矿物处理 后残存 的基质 蛋 白及生长因子有关 。Ｄ Ｍ 的骨诱 导能力受到储存 、 工 Ｂ 加 和灭 菌 方 法 的 影 响 ， 不 同供 者 之 间 也 存 在 差 异 。 在 Ｚ ｕ ａｓａ 等 研究对 比 Ｄ Ｍ 与羟基磷灰石在植 入 １ ｈ ｋ ｕｋ ｓ Ｂ ４ 例兔胫骨近端干骺 区骨缺损部位 后 的表现 ，２周后 Ｘ线 １ 片显示 １ 例植入 Ｄ Ｍ 的骨 缺损部 位达到骨 性愈 合 ， ０ Ｂ 而 羟基磷灰石植入达到骨性 愈合仅 １ 。 例 骨胶原可以促进 钙沉积 、 血管 内向性 生长及 生长 因 子聚集 ， 促进 骨愈合 ， 良好 的细胞支架 ， 常作 为黏 合 是 也 剂与具备骨传导能力的载体如羟基磷灰 石或磷酸三钙 等 合用 ， 发挥各 组分 的优势 。Ｓｏｅ等 报道 将骨 胶原一 ｔｎ 软 骨细胞复合移植物植入 ９ 例半月板撕裂 或缺损患者膝关 节中 ， 术后 ３ ～６ 月经关 节镜 检证 明胶 原支 架被 吸收 ， 个 替代以新形成 的软骨组织 ， ３ ６个月后 ９ 患者症 状减轻 ， 例 未发 现免疫反应 ； Ｉ ＭＲ 检查证实 ， 形成的半月板 中存在进 行性 软骨成熟信号 。王浩等口 报道将 鼠间充质干细胞种 植在 骨胶原一 羟基磷灰石一 硫酸软骨素复合材料上 ， 并在体 外培养增殖 ， 再将该复合物植入大 鼠肌 肉 内， 果显示该 结 复合 材料 的三维微 孔结 构可促 进细胞 向内生 长 ， 其在 大 鼠肌 肉内逐步 降解 的 同时伴有新 骨形成 ， 示该 复合物 提 在细胞 附着与诱导分化上有着 良好表现。
修复 因创伤 、 感染 、 肿瘤 等原因造成 的骨 缺损是骨科 领域的一个重要课题 。除 了复 位和 内、 固定 器材 固定 外 外， 骨移植也是极 为重要 的治疗 手段 。骨 移植 材料 通常 包含一个或多个功能成分 ， 如骨传导基 质 ， 为新 骨生长提 供支架 ； 骨诱导蛋 白， 导 干细胞分 化为成 骨细胞 ； 诱 成骨 细胞 ， 在适 当环境 下生成 新 的骨组织 。 自体骨仍 是 骨移 植的金标 准 ， 但其 取 骨量 有 限且 可能 引发 相关 并 发症 。 这些 限制催生并促进 了骨移植 替代材料 的研究 。 骨移植材料有多种分类方法 ， 通常依据不 同材质 、 来 源及不 同获取途 径进 行分类 。本 文参 考 Ｌ ｕｅｃ ａｒｎｉ ｎ等＿ １ ］ 报道 的分类标准并 结合 临床实 际， 将骨 移植 材料分 为天 然骨移植物及 替代物 、 生长 因子 、 细胞 、 物 陶瓷和 高分 生 子聚合物等 ５ ， 类 就其基本 特性及发展现状作 一 回顾 ， 并 展望未来研究方向。
多孔结构 ， 其骨传 导能力及 降解 速度在很 大程 度上 与这 种多孔结构相关 。生物 陶瓷 具备 骨传导 能力 ， 易 生产 容 保存 ， 没有传播 疾病 的风险 ， 且可 制备为 各种形 状 ， 临 在 床上有着广泛 的使 用 。但也存 在诸 多缺 陷 ， 如诱 发免 疫 反应与皮肤黏膜损害 ， 生物力 学性能不足 ， 不具备骨诱 导 及成骨能力等［－ 。 ２５ ３］ ２ 羟基磷灰石 的分子 式为 Ｃ （ ０ ）（ ａ Ｐ ４ ＯＨ） ， 。 几乎 不 溶 于水 ， 需要数年时间才能被吸收 。可通过 ３ 途径 ， 种 即 化学合成 、 动物骨烧结 及珊瑚 热 液转化 途径 获得 。这种 骨移植替代材料 的抗压 强度好 ， 抗剪切 及扭 曲能力 较 但 弱 。由于与骨中矿物质 成分 相似 ， 植入 后 与骨组 织直 接 连接 ， 无纤维组织界面 ， 故有 良好 的组织 相容性和骨传 导 性 ．ｌ ２ 。羟基磷灰石 已被确定为骨诱导性生长 因子 和成 ７ 骨细胞的极好载体 。Ｗａｇ等瞳 报道将蚕丝蛋 白～ ｎ ］ 羟基磷 灰石一 骨髓基质细胞复合物植入兔桡 骨节 段性骨缺 损 中， ４ ８１ ．、 ２周后分别 处死实验 兔并行 目视 、 像学 及组织 学 影 检查 ， 结果显示实验组成骨效果 明显优于蚕丝 蛋 白一 羟基 磷灰石复合物组及空 白对照组。 磷酸三钙的分子式为 Ｃ ３Ｐ ４：可溶性及 降解 吸收 ａ（ ０ ）， 速度均较羟基磷 灰石 高 ， 其小颗 粒和海绵 样 多孔结构 有 助于快速血管化作 用 以及成 骨细胞 和营养 物质 的运输 ， 被认 为能提高骨传导能力并加快 吸收和重建过程 。磷 酸三钙有低温相 （ Ｔ Ｐ 和高温相 （－ Ｃ ） 种结构 ， ａ Ｃ ） － ｆＴ Ｐ 两 ￣ 其 中 ａＴ Ｐ抗压 强度较 ￣Ｔ Ｐ高 ， －Ｃ －Ｃ 降解 速率 快 ， 生 物活 但 性不如 ￣Ｔ Ｐ － Ｃ － Ｃ 。￣Ｔ Ｐ作为骨填充 物单独或 与 自体骨混 合植 入 血 供 丰 富 的受 殖 区 ， 获得 良好 的 成 骨 效 果。 可 Ｄ ｉ ＿。 瞻性随机对照研 究局部椎板减 压时所 咬除 的 ａ 等ｌ 前 ３ 。 骨一－ Ｃ ＪＴ Ｐ多孔生物陶瓷复合物与 自体髂骨在腰椎后 外侧 ３ 融合术 中的作用 ， 结果显示两组在影像学 、 临床症状及生 活质量方 面的差 异无统计 学意义 ， 这与 以往动物 实验研 究结果类 似。 生物活性玻璃（ｉ ｌ ｓ最早 由 Ｈｅ ｃ ｂｏ ａ ） ｇｓ ｎｈ等制作 ， 主要 成分为二氧化硅 、 氧化钠 、 氧化钙 和磷酸盐 等 ， 良好 的 有 组织相容性 、 骨传 导性ｒ ３ 。生物活性玻 璃表 面含有水化 剂， 与体液及组织作用后生成碳 酸羟基磷灰石 ， 与骨 中矿 物质成分相近； 可制备 为多孔 或无孔形态 ， 在体 内被 缓慢 吸收 ； 与磷酸钙一 样 ， 也不 能提供 力学支 撑作 用 ， 以应 难 用在承重部位 。Ｎ ｎｉ ３ 报道在 山羊桡 骨缺损修 复实 ａ ｄ 等［ ］ 验 中将 １ ２头山羊 分为生 物活性玻 璃移植 组 和空 白对照 组， 术后 ９ ０ｄ内经影像学 、 织学 、 组 四环素水 平等检 测 比 较显示 ， 生物活性玻璃在促进新骨形成方面优势 明显 。 磷酸钙骨水泥 由粉体 和 固化液 两部 分组成 ， 和后 调 为膏状 ， 常温下数分钟固化成 碳磷灰石 ， 固化后抗 压强度 与松质骨相似＿ ３ 。随着制作 工艺及 配方 的改 进 ， 酸钙 磷 骨水 泥在液体环境 下的性 能及抗剪 切力 有 了很 大提 高 ， 这扩大 了它的适 用范 围。磷酸钙骨水泥被 吸收并为新骨 取代 的速度很慢 ， 且其孑 隙太小 ， Ｌ 故可认为不 具备骨传 导 能力 。不透光 、 可塑形 、 可注射 的特 性 ， 使得磷 酸钙 骨水 泥可在 Ｘ线透视监视下修 复骨缺 损 ， 一些新手 术方式 如