磷酸钙骨水泥的临床应用与研究进展

磷酸钙骨水泥的临床应用与研究进展

磷酸钙骨水泥（CPC）是一种新型骨水泥，具有非陶瓷性、自固性、生物相容性良好、骨传导能力强等特点，可以有效解决钙磷陶瓷无法降解、塑型难、脆性大等缺陷，而且CPC使用简便，可随意成型。目前临床诸多领域已经开始使用CPC这种材料，并且应用效果令人满意。为进一步探讨CPC的临床应用价值，笔者收集、整理了近年来国内外相关学者关于CPC临床应用的研究报道，现将其研究进展进行如下综述。

标签：磷酸钙骨水泥；临床应用；研究进展

磷酸钙骨水泥（CPC）的固相至少由二水磷酸氢钙（DCPD）、磷酸三钙（TCP）、磷酸四钙（TTCP）、磷酸二氢钙（MCPM）、无水磷酸氢钙（DCPA）等其中的2种磷酸钙盐组合而成，CPC和血液、生理盐水、稀酸、血清等液相混合后会出现水化凝固反应，在人体温度、内部环境下会逐渐固化，并且转化成HA（羟基磷灰石）。CPC在临床上往往被用作生物充填材料，相对于其他生物充填材料而言，CPC具有操作简便、在机体内可自行凝固、慢慢降解并促进骨组织生长、不会影响骨折愈合或骨重塑等优点。目前，临床上主要在口腔、骨折治疗加固[1]、骨缺损修复、生物因子或药物载体等领域应用CPC，下面主要将近年来临床上应用CPC的进展进行综述报道。

1 骨缺损修复及骨折治疗

目前，在非承载骨骨折患者治疗中已经广泛应用CPC，CPC可不用或者减少自体骨移植，尽可能降低供骨处并发症发生率。而且CPC具有良好的骨传导作用，可有效促进骨折周围关节功能恢复，帮助患者尽早恢复正常活动，也能够形成一定的抗压强度。在CPC固化的过程中放热效应并不明显，很少会出现异物反应，也不易发生炎症，在机体内可以任意成型，也能够逐渐降解，被骨细胞吸收。苗军等[2]在兔颅骨缺损以及骨膜修复中应用CPC，结果术后3个月显示止血效果良好，新生骨质紧紧的包围CPC。而且植入骨膜下的CPC周围也生成了新骨，并未发现明显的炎性细胞浸润。由此可见，CPC的生物相容性良好，可用于临床骨折治疗。Wang等[3]用CPC修补10例颅骨缺损患者，结果半年后复查显示缺损区已经得到重建。Kamerer等[4]在颞岩尖部手术颅骨入口采用CPC 进行修复，结果发现患者术后切口愈合良好，并未发现脑脊液漏。由此可见，CPC在颅骨缺损及骨折治疗应用中的优越性。

很多学者为了提高CPC的力学性能，尝试将纤维增强材料和CPC复合，结果也取得比较满意的效果。Xu等[5]将25%可吸收性纤维（322 μm直径）加入CPC中，然后将两种材料复合样本放置在生理盐水中（37 ℃），连续观察2个月，结果复合材料强度相对于CPC提高了5倍，材料的韧性提高了100倍，随着不同的纤维溶解速度，复合材料强度可维持3～4周。这说明在CPC中加入可吸收性纤维，可使CPC在机体组织生长中保持一定强度，而且溶解纤维后的孔隙可为新生血管的生长提供有利条件，有利于促进骨组织再生。戴红莲等[6]对

CPC加入碳纤维，通过氧化处理后，结果骨水泥界面结合强度大大提高，也便于载荷的有效传递，大大提高了符合材料力学性能，在加入碳纤维的过程中需要严格控制掺入量，避免无法均匀分散碳纤维。聚乳酸（PLA）的生物相容性非常好，而且也具有较强的可降解性，将适量PLA加入CPC中可在很大程度上提高CPC的性能。Ignjatovic等[7]在CPC中加入15%聚乳酸，结果在一定程度上提高了复合材料的柔顺性，随着PLA量的增加，其密度也不断减少，材料的降解性能也大大提高。

在骨折治疗中，CPC材料的生物降解性好，生物活性高，可注射，可作为一种安全、有效的填充材料，但是如何提高材料的剪切强度及其拉伸强度，使其力学性能和生理要求更加适应，使CPC机体内降解速度和新生骨保持同步等问题仍然需要进一步探讨、研究。

2 作为生物因子或药物载体

目前，临床上新发明了一种给药方式，主要以CPC作为载体形成一个药物缓释体系，将其植入生物体内骨骼后可以高效、稳定、持续地缓慢释放CPC载体承载的药物，不仅可促进骨缺损的尽早修复，也可以达到药物治疗的效果。目前在骨不连、骨肿瘤、骨髓炎、骨折、骨结核等疾病中都有很好的应用。目前，CPC载体承载的药物主要包括生物活性物质、抗生素及抗肿瘤药。阮孜炜等[8]通过动物实验，用CPC承载6.5%妥布霉素，发现CPC的骨传导作用、生物相容性、可降解等特性仍然保留，但是材料在体内凝结时间却随着药物含量的不断增加而相应延长，因此需要控制承载药物的含量。也有的学者研究表明，承载药物为头孢哌酮钠后CPC的孔隙率以及固化时间并不会受到承载药物含量变化的影响，而且材料的抗压极限强度慢慢降低，因此认为头孢哌酮钠承载CPC可作为一种理想的感染性骨缺损修复材料[9]。

国外Chaung等[9]对家兔进行抗肿瘤药物承载试验，在家兔骨骼中植入承载顺铂（CDDP）10 mg/kg的CPC，结果在6周后检查家兔骨骼局部CDDP药物浓度发现药物浓度仍然很高，而且相对于单次用药浓度而言，肝肾等重要脏器药物浓度相对较低，由此可见，CPC承载抗肿瘤药物不仅可长时间维持局部药物处于较高的浓度水平，而且抑瘤效果持久，副作用相对较低。

多种生物活性物质会影响骨的吸收、形成，比如生长因子、骨形态发生蛋白（BMP）等。目前很多临床试验已经研究证实BMP的骨诱导活性非常高，但是在机体内植入BMP后会接触组织液，这样组织液会很快随着机体代谢稀释或者运走BMP，而且组织液中很多蛋白酶也会分解BMP，因此需要寻找一种非常理想的承载BMP药物载体。刘忠国等[10]以动物实验进行随机对照研究，结果对比分析单纯CPC以及CPC复合rhBMP-2在不同时间段内rhBMP-2的缓释量，发现CPC复合rhBMP-2的体内释放呈现缓慢而持久的释放规律，而且释放速度明显高于体外试验。因此可将CPC作为一种理解的BMP承载载体。CPC载体药物的释放速度和生物学因素、药物物理化学参数、材料内部微孔结构、药物装填量等都有关，只要合理控制这些影响因素，就可以根据患者的实际情况采用个体化治疗。

3 骨折固定术中进行辅助加固的应用

在骨折治疗过程中，采用骨螺钉治疗常常会出现螺钉脱出、松动、滑丝等现象，特别是继发性骨质疏松患者、老年性患者，因此加强螺钉即刻固定显得尤为重要。CPC可以有效改善螺钉和骨的结合，有效加强螺钉周围骨质的强度，使骨折腔隙被填充，大大增强了螺钉的早期固定强度以及即刻固定强度。Goodell 等[11]选用20个新鲜成人尸体的胸腰段骨质疏松标本作为研究对象，分别采用CPC、无骨水泥强化进行随机对照研究，结果显示无骨水泥强化组患者在拔出螺钉时均破坏，而CPC拔出时出现椎体骨折患者只有1例。因此，在骨质疏松椎体钉强化中应用CPC有利于提高手术的简便性、安全性。其次，有的临床学者研究表明，不管是陈旧性还是新鲜的colles’骨折患者在石膏固定基础上局部注入CPC材料，可大大缩短患者握力恢复时间，扩大患者的活动范围。吴昊等[12]对40例胫骨平台骨折患者在局部注射CPC进行加固，术后观察6周，结果在允许患者负重活动的情况下，只有1例患者出现塌陷。另外，对18具新鲜的人尸体构建一个双侧股骨颈完全骨折的模型，对照组对一侧进行复位后，采用松质骨螺钉3枚进行固定，而观察组在相同的复位、固定方法后在钉道中局部注入CPC 进行加强固定，结果相对于单独内固定而言，CPC加内固定方式的骨折固定效果更加稳定，而且需要的内固定物明显减少，出现内翻畸形、远端移位的概率相对较少。

4 口腔临床治疗应用

最早CPC应用于临床是作为牙科材料，因此CPC在牙科中的应用非常广泛，目前在牙槽骨缺损修复、根管填充、牙髓覆盖等都有很好的应用前景。刘奇等[13]在髓室底穿孔患者修复中应用CPC材料，结果观察1个月，并没有发现患者出现渗漏，因此认为CPC的密封性能较好，而且也具有较强的可塑性和良好的生物相容性，在材料固化后，最高的强度可以达到30～40 MPa。而且CPC作为充填材料可有机协调成骨活性以及材料降解活动，这样可有效解决磷酸三钙陶瓷、自体骨吸收降解过快而导致的局部缺陷，以及羟基磷灰石无法吸收导致产生异物的问题。因此，CPC可作为一种理想的充填材料。同时，Simpson等[14]以猴子牙周骨缺损作为研究对象，在牙周骨缺损区植入CPC，结果15周后可以观察到CPC被骨细胞吸收，而且生成了新骨，生长了很多新生的牙周组织，而且并没有出现明显的不良反应。其次，CPC中加入BMP作为充填物，结果发现复合体在种植牙骨间隙充填以及牙周骨缺损修复的应用中，新骨诱导生成更快，而且也可以有效避免骨缺损区内进入过多纤维组织。另外，有学者研究表明，CPC不仅骨传导性较好，而且抗菌效果较好，尤其是对于革兰阴性厌氧菌的抑制作用较强[14]。

综上所述，CPC可以在人体自然温度以及内部环境下任意成型，自行固化，而且无明显放热效应，最终可以转化成接近人体骨组织无机成分的物质，生物相容性较好，安全性较高，可以被机体液相降解，被骨组织吸收。CPC的优点可以在临床牙科、骨科发挥很大的作用，有望成为理想的骨骼系统药物载体以及骨替代材料。随着科学技术以及材料的不断创新和发展，相信以后会研发出更多优