磷酸钙骨水泥的研究和临床应用进展

近年来，生物活性材料在医学领域中获得了广泛应用，其中对骨缺损如何填充和修复一直是生物材料的研究热点。磷酸钙骨水泥（Calcium Phosphate Cement．简称CPC）是一种自固型非陶瓷型羟基磷灰石类人工骨材料，1985年由Brown和Chow首先研制出用于骨移植和修复。由于其具有良好的生物相容性和骨传导性、生物安全性、能任意塑形、缓慢降解、在固化过程中放热量低，CPC适应了临床修复骨缺损的需要。随着对CPC的研究进一步深入和展开，取得了许多成果，现就目前磷酸钙骨水泥的研究和临床应用进展综述如下。     

自固化磷酸钙人工骨的最新研究进展

自固化磷酸钙（ＣＰＣ）是数年前在美国研制成功的一种非陶瓷型羟基磷灰石类（ＨＡＰ）代骨材料。它克服了陶瓷ＨＡＰ烧结形成、修整困难等缺点，具有制备容易、使用方便等优点。１９９１年以来，ＣＰＣ开始在临床试用，修复颅骨，获得满意效果。本文报告了ＣＰＣ的最新研究成果，包括固化过程及固化工艺的研究，快速凝固型、抗水型ＣＰＣ的研究，有机复合ＣＰＣ水门汀的研究和作为载体缓释多种药物的体外试验结果等。随着研究范围的     

磷酸钙骨水泥的研究进展

磷酸钙骨水泥(CPC)是一种新型的自固型、非陶瓷型骨水泥,具有良好的生物相容性和骨传导性, 有望成为新一代骨替代材料。本文就其固化行为,改性研究,临床应用研究几个方面对CPC综述如下。     

医用磷酸钙骨水泥的制备及性能的实验研究

探索了磷酸四钙（Ca4（PO4）2O，TTCP）的制备，并合成了磷酸钙骨水泥（CPC），对CPC固化时间、引起浸泡液pH值的变化、抗压强度、产物物相组成及微观结构进行了研究。结果表明：在真空条件下、1500℃下煅烧6h可制得TTCP，并含有少量CaO。CPC初凝时间为4min、终凝时间为15min，浸泡1d和7d后的抗压强度分别为20MPa和35MPa，浸泡液的pH值在6．4～8．9之间变化，这些性能均符合临床用CPC的性能要求。CPC水化产物为片状或针状羟基磷灰石（Ca5（PO4）3OH，HA），相互交错呈连续分布的网状结构，这种结构有利于材料强度的提高。实验研制的CPC材料可用于骨缺损的修复治疗。     

典型医用生物陶瓷HAP制备和性能研究

羟基磷灰石（HAP）作为骨修复材料被广泛应用于临床口腔和骨科。本研究采用化学沉淀法中的氢氧化钙-磷酸体系进行HAP制备,同时使用Materials Studio 2017中的CASTEP模块对HAP的能带结构、态密度、力学性能、光学性质进行计算。结果发现温度越高,HAP的结晶度越好;pH值为10时所制得的HAP纯度最高;反应体系的陈化时间越长,得到的HAP规整度越高。本研究同时分析了杂质元素Zn对其力学性能、光学性质的作用机制,证明了掺杂元素Zn的HAP更适用于临床医学。研究结果为HAP复相陶瓷的制备与改性提供理论基础和参考依据。 【关键词】羟基磷灰石;化学沉淀法;密度泛函理论;电子结构;光学性质     

体外模拟和体内植入实验分析磷酸钙骨水泥的降解活性

目的 研究CPC及CPC／BMP复合人工骨降解性能，寻找加快CPC降解的有效途径，方法将CPC作为BMP的载体制成CPC／BMP复合物，在体外模拟生理环境进行CPC和CPC／BMP复合物的溶解试验。通过植入小鼠肌袋和犬桡骨植入试验，观察材料在体内的降解情况和降解规律。结果BMP促进了CPC的体外溶解。肌肉内植入CPC／BMP可以异位诱导新骨形成。植入骨缺损后CPC／BMP可以诱导新骨形成，有效地修复骨缺损。新骨形成的同时，材料出现了较快的降解。CPC不能异位诱导新骨形成，骨缺损修复能力较弱，降解缓慢。结论CPC／BMF，生物活性人工骨具有理想的降解性能和成骨能力，可望成为新型的骨缺损修复材料。     

三种多孔磷酸钙骨水泥体外研究比较

目的：探讨以不同方法制备的三种多孔磷酸钙骨水泥（Calcium phosphate cement, CPC）的理化特性、生物相容性及强度的差异.方法：将20wt%甘露醇（A组）、5wt%碳酸氢钠（B组）及5wt%明胶微球（C组）分别与CPC粉末混合固化制备多孔CPC.生理盐水浸泡1周、4周后,测定材料孔径率及抗压强度,电镜观察材料断面,X线衍射法检测CPC的转化情况.成骨细胞接种于各组CPC支架上,扫描电镜观察细胞形态;三组材料浸提液分别与成骨细胞共培养3 d,MTT法测定细胞增殖率,试剂盒检测碱性磷酸酶水平.结果：浸泡1周后C组孔径率稍低,4周后各组无明显差异;但两个时间点C组强度均最高.材料断面扫描A组孔径较大、连通性欠佳,B组孔径极不规则且分布不均匀,C组孔径规则、连通性好.1周后X线衍射显示三组均出现羟基磷灰石衍射峰;4周后C组羟基磷灰石衍射峰最强,磷酸四钙衍射峰最弱.成骨细胞在各组材料上生长良好,但C组细胞量最多,细胞增殖及碱性磷酸酶水平明显高于其他两组.结论：以明胶微球制备的多孔CPC具有较高的初始强度及较好的生物相容性,可作为非负重部位骨替代材料.     

携载rhBMP-2微球的新型复合人工骨的制备及生物相容性研究

目的制备一种具有良好生物相容性、降解性和成骨活性、可注射的自凝固新型骨修复材料。方法采用复乳溶剂挥发方法制备携载rhBMP-2的聚乳酸与聚乙醇酸共聚物（PLGA）微球，并将其与rhBMP-2／磷酸钙骨水泥（CPC）复合，制备出rhBMP-2／PLGA微球／CPC复合人工骨。探讨材料特性包括形貌和体外rhBMP-2释放速度，采用体外细胞培养的方法测定复合材料的细胞黏附能力及其浸提液对于人骨髓基质干细胞（MSCs）增殖和成骨分化的影响。结果与单纯rhBMP-2／CPC材料相比较，复合材料rhBMP-2体外释药明显提高。材料与MSCs可良好黏附并使其增殖。体外培养时材料不同时间的浸提液对MSCs细胞的增殖具有促进作用，对于细胞成骨分化的影响与单纯CPC无明显差别。结论rhBMP-2／PLGA微球／磷酸钙骨水泥新型复合人工骨具有良好的生物相容性和活性因子缓释功能，是一种有良好应用前景的骨修复材料。     

自固化磷酸钙人工骨(CPC)修复骨肿瘤骨缺损的初步临床应用

评价自固化磷酸钙人工骨（CPC）治疗骨肿瘤缺损早期临床效果。方法对23例骨瘤患者行病灶刮除、国产CPC填塞修补术。患者年龄8～45岁，平均24.3岁。术后血液免疫学及X线检查，随访1～2年。结果CPC固化时间在15～30min，平均20min。临床使用后未见明显局部和全身不良反应，6个月后逐渐出现降解。随访X线片示CPC与宿主骨直接愈合，与原骨界面间接触紧密无间隙，骨缺损处解剖形状完全恢复。     

HAP/TZP复合材料的凝胶注模成型研究

多相材料凝胶注模成型时的关键问题是制备出混合均匀的稳定悬浮液，本实验主要研究了pH值、分散剂加入量对于悬浮液稳定性的影响，初步探索了羟基磷灰石（HAP）／氧化锆（TZP）复相陶瓷的凝胶注模成型条件。结果显示：TZP在复合材料中分散均匀，并对基体起到一定的增强作用；其增韧机制主要是纳米颗粒细化晶粒增韧和相变增韧。     

妥布霉素对磷酸钙骨水泥性能的影响

本文研究了载有妥布霉素的磷酸钙骨水泥体系的应用性能 ,包括体系的凝结时间、抗压强度、水化产物及微结构分析。结果表明 ,药物的引入并未影响材料水化产物的组成。随着药物含量的提高 ,凝结时间延长 ,抗压强度下降 ,这是由于药物的存在导致了骨水泥颗粒间的反凝聚。但材料在模拟体液中静置一周后 ,强度比缓释前均有不同程度提高 ,并趋于 36MPa,同时呈经沉淀 溶解 再水化过程形成的针状水化产物生成。这些结果将对该体系材料的临床应用具有指导作用     

Preparation and characterization of a novel strontium-containing calcium phosphate cement with the two-step hydration process

A novel Sr-containing calcium phosphate cement (CPC) with excellent compressive strength, good radiopacity and suitable setting time was developed in this work. The two-step hydration reaction resulted in a high compressive strength, with a maximum of up to 74.9 MPa. Sr was doped into the calcium-deficient hydroxyapatite as a hydrated product during the hydration reaction of the CPC. Because of the existence of Sr element and the compact microstructure after hydration, the Sr-containing CPC shows good radiopacity. It is expected to be used in orthopedic and maxillofacial surgery for bone defects repairing.     

磷酸钙骨水泥承载头孢哌酮钠后对其理化特性的影响

分析不同复合比例的头孢哌酮钠 磷酸钙骨水泥复合体的理化特性。其方法为制备含头孢哌酮钠与磷酸钙骨水泥质量比分别为 0 %、2 9%、4 8%、7 4%的复合材料 ,观察固化时间 ,用材料万能试验机测试抗压极限强度 ,用扫描电镜观察和分析超微结构等。结果表明 :磷酸钙骨水泥承载头孢哌酮钠后 ,随着所承载药物量的增加 ,固化时间和孔隙率的变化不显著 ;而抗压极限强度逐渐降低 ,四组抗压极限强度分别为 2 1 98± 1 0 6、2 1 38± 0 95、19 2 2± 1 11、13 5± 1 6 5MPa。磷酸钙骨水泥承载头孢哌酮钠药量在 0 % 4 8%之间对其理化特性无显著影响 ,复合体存在自然孔隙 ,具有较强的抗压性能 ,有望成为感染性骨缺损的理想修复材料。     

A theranostic agent to enhance osteogenic and magnetic resonance imaging properties of calcium phosphate cements

With biomimetic biomaterials, like calcium phosphate cements (CPCs), non-invasive assessment of tissue regeneration is challenging. This study describes a theranostic agent (TA) to simultaneously enhance both imaging and osteogenic properties of such a bone substitute material. For this purpose, mesoporous silica beads were produced containing an iron oxide core to enhance bone magnetic resonance (MR) contrast. The same beads were functionalized with silane linkers to immobilize the osteoinductive protein BMP-2, and finally received a calcium phosphate coating, before being embedded in the CPC. Both in vitro and in vivo tests were performed. In vitro testing showed that the TA beads did not interfere with essential material properties like cement setting. Furthermore, bioactive BMP-2 could be efficiently released from the carrier-beads. In vivo testing in a femoral condyle defect rat model showed long-term MR contrast enhancement, as well as improved osteogenic capacity. Moreover, the TA was released during CPC degradation and was not incorporated into the newly formed bone. In conclusion, the described TA was shown to be suitable for longitudinal material degradation and bone healing studies.     

新型聚己内酯/磷酸钙支架的制备及生物相容性研究

探讨新型聚己内酯(PCL)/磷酸钙(CPC)复合材料支架的制备方法及对骨髓基质细胞(BMSCs)的生物相容性。采用溶液共混法,利用可溶盐晶体做造孔剂,制备PCL/CPC复合材料支架,以单纯PCL和CPC支架为对照组,Q800型动态力学分析仪进行动态力学性能试验(DMA),采用排水法测量孔隙率;灭菌后通过与犬BMSCs体外共同培养后细胞形态、生长曲线、碱性磷酸酶(ALP)染色和半定量及骨钙素(OC)半定量等方法检测细胞在支架材料上的黏附、增殖及成骨分化情况,动物体内异位成骨检测其成骨情况。结果显示,复合材料的储能模量在PCL/CPC比例为7:3时达到最大,制得的材料孔径为250～350μm,多孔支架的孔隙率为70%～80%;BMSCs在新型PCL/CPC组、CPC组支架表面分布均匀,生长增殖明显较PCL组活跃(P<0.05);PCL/CPC组、CPC组BMSCs成骨行为与PCL组之间有显著差异(P<0.05)。动物体内异位成骨检测提示,4周时PCL/CPC组为13.78%±1.60%、CPC组BMSCs为15.29%±1.20%,成骨显著强于PCL组BMSCs的7.56%±2.20%(P<0.05),表明PCL和CPC的复合明显改善了两种材料的缺陷,获得的PCL/CPC支架具有良好的生物相容性,可与BMSCs共同构建具有成骨能力的三维立体组织工程化骨。