人工骨材料修复骨缺损:多种复合后的生物学与力学特征

背景:当前应用广泛的骨缺损修复方式主要有自体骨移植、异体骨移植和人工骨移植,人工骨移植可避免患者自身取材的痛苦和并发症及同种异体骨免疫排斥的危险。目的:综述近几年来国内外常用的几种人工骨材料的研究进展情况。方法:应用计算机检索2007至2013年中国期刊全文数据库、PubMed数据库、中国生物医学文献数据库、FMJS数据库中有关人工骨材料的研究。中文检索词为"人工骨,材料,骨缺损,骨移植",英文检索词为"artificial bone,material,bone defect,bone graft"。结果与结论:目前常用的人工骨材料有天然高分子材料、人工合成高分子、无机材料、纳米材料。理想的骨移植替代物应该具备以下条件:良好的生物相容性;局部形成微酸性生物环境;利于血管和成骨细胞长入;可完全生物降解;兼具骨生成性、骨传导性和骨诱导性。生物蛋白胶降解及组织相容性较好,且可塑形,但强度较差,以后研究方向主要为加强其强度。人工合成及无机材料强度及支架作用较好,但组织相容性较差,提高其组织相容性很重要。纳米材料为较合适的人工骨材料。目前应用于骨组织工程研究的人工骨材料均有各自的长处和不足,尚不能同时满足理想的骨组织工程细胞外基质材料各方面的要求,而且在生物学和力学特性上与天然骨有差异,故将多种类型材料复合并进行结构和功能修饰,是研制理想骨缺损修复材料的方向。     

骨髓间充质干细胞联合3D生物打印技术治疗骨缺损的研究进展

骨缺损一直以来都是临床治疗中的难题,目前主要是行自体骨或人工骨移植治疗。但自体骨取骨的损伤和人工骨资源有限且价格昂贵使得骨移植手术在临床广泛应用受到限制。近年来国内外学者对骨髓间充质干细胞诱导分化成骨的研究愈加重视,对其分离提取和定向分化的研究取得了长足的进步。骨髓间充质干细胞可向成骨细胞、软骨细胞等分化且不存在排斥反应及伦理问题,其结合3D生物打印技术修复骨缺损具有精准化和可控性的优势,是一种极具潜力和应用前景的新型骨缺损修复技术。文章对骨髓间充质干细胞的生物学特性、成骨诱导及结合载体支架治疗骨缺损的研究进行阐述,为今后在骨缺损的临床治疗中提供理论依据。     

组织工程人工骨材料修复长骨节段性缺损的现状与展望

背景：骨移植、人工替代物置换、骨延长等长骨节段性缺损修复方法虽已在临床上应用,但均有各自的局限性。 目的：就目前骨缺损的治疗加以回顾总结,并对长骨大段性缺损的修复方式作展望性分析。 方法：由第一作者检索PubMed数据库、中文生物医学文献期刊数据库2000-01/2010-12有关长骨大段性缺损修复的文章。英文关键词为“bone defect, bone tissue engineering,artificial bone,bone transplantation,therapy”,中文关键词为“骨缺损,骨组织工程,人工骨,骨移植,治疗”。排除标准陈旧性文章及重复性研究。 结果与结论：保留33篇文献进行文献证据提取。长骨节段性缺损的治疗包括自体骨移植、异体骨移植、骨延长、人工骨替代移植等,以组织工程人工骨的研究、利用为热点和主要发展方向,但以基础性研究和动物实验为多,少见于临床应用。组织工程人工骨在应用于临床长骨缺损治疗之前,尚存诸多问题急需解决,但仍为最有开发前景的骨缺损修复材料。     

同种异体骨移植用于骨缺损修复的应用现状

背景：创伤、感染和骨种瘤等原因导致的骨缺损难以自身愈合,目前治疗主要以骨移植为主。同种异体骨移植与实质脏器移植有所不同,诱发的免疫排斥反应相对较小,在临床上得到广泛应用。 目的：总结中国同种异体骨移植治疗骨肿瘤、创伤性骨缺损和脊柱病变的现状。 方法：应用计算机检索PubMed 数据库及中国期刊网全文数据库1983-01/2011-10 有关同种异体骨移植在各种骨科疾病中应用的文章,英文检索词为“bone allograft; bone transplantation; repair; bone defect”,中文检索词为“同种异体骨,骨移植,修复,骨缺损”。排除重复性及非中英文语种研究,共保留27篇文献进行综述。 结果与结论：同种异体骨移植作为临床上修复骨缺损的方法,广泛用于骨折、骨肿瘤切除后导致骨缺损的修复、脊柱和关节疾患的治疗。虽然同种异体骨移植存在细菌和病毒感染、骨折、不愈合、延迟愈合等危险,但是由于它在修复骨缺损时具有的一些优点：结构类似于自体骨,排斥反应较异种骨轻,而且不存在自体骨移植引起的供区损伤、延长手术时间等问题,使其成为修复骨缺损的常用材料。      

同种异体骨移植治疗骨缺损的应用研究进展

由创伤、骨感染、骨肿瘤切除后造成的大段骨缺损的修复一直是临床治疗的难点之一。在传统治疗方法中,利用自体骨游离移植修复骨缺损,虽然有无免疫排斥反应、易愈合等优点,但是存在骨组织来源有限、二次创伤等缺点。虽然人工替代物置换、骨延长转移术等已在临床上得以应用,但均存在各自的不足。针对它们的不足之处,近年来带血管骨膜同种异体骨游离移植的应用使骨缺损的治疗有了迅速的发展。虽然同种异体骨移植存在细菌和病毒感染、骨折、不愈合、延迟愈合等风险,但由于它的结构类似于自体骨,排斥反应较异种骨小,而且不存在自体骨移植骨组织来源有限、二次创伤等问题,使其成为修复骨缺损的常用材料。现就同种异体骨治疗骨缺损的应用研究进展综述如下。     

脱细胞骨基质研究进展

因严重创伤及骨肿瘤所致的骨不连、骨缺损严重影响人体生活质量甚至威胁生命,一直是困扰骨科医生的难题。中国每年有数百万人面临骨不连、骨缺损的痛苦。目前常用的治疗方法主要采用自体骨移植、异体骨移植和人工骨移植等修复骨缺损。这些方法各有优缺点,难以满足临床上修复各种骨缺损的需要。也就是说,目前还没有十分理想的骨移植材料。寻找理想的骨     

人工关节置入材料的临床应用

背景：目前人工关节置入材料的研究已取得了显著的成果,但仍存在一些问题。 目的：综述人工关节置入生物材料的临床应用及研究进展。 方法：应用计算机检索2000-01/2010-10维普数据库有关人工置入材料临床应用方面的相关文献。检索关键词：人工置入材料。 结果与结论：缺损骨骼的再生修复一直是骨研究领域的重要课题。目前常用的治疗方式主要有自体骨移植、异体骨移植和人工骨移植。用人工材料修复骨缺损避免了患者自身取材的痛苦和并发症及同种异体骨免疫排斥的危险,但要求替代材料无毒副作用,有良好的组织兼容性和细胞兼容性。     

纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架的制备工艺*

随着骨组织工程学研究的逐步深入,人工骨移植材料的研究得到全新的发展。骨组织工程应用于骨缺损修复的价值己被人们接受,其中支架材料研究是骨组织工程的核心内容和中心环节。羟基磷灰石(HA)是公认的性能良好的人工骨材料,大量的生物相容性实验证明羟基磷灰石无毒、无刺激、不破坏生物组织,并能与骨形成牢固的化学结合具有很好的生物     

骨修复替代材料修复骨缺损的选择与应用

背景：在骨缺损治疗方面,近几年集中在骨修复替代材料领域出现了一系列重大科研突破,催生了很多全新的骨修复替代材料。目前临床上可供选择的骨修复替代材料种类繁多,各种材料的特性不同,各有优势和缺点。如何正确选择与应用是创伤骨科医师面临的实际问题,值得讨论和推敲。 目的：通过对自体骨、同种异体骨和人工骨材料在应用中的相关文献分析,评价3种骨修复替代材料的生物性能,有利于骨科医师更好的理解几种骨修复替代材料的理化、生物性能,进一步提高诊断和治疗水平。 方法：人工骨材料在骨缺损修复中起到不可取代的作用,并且也获得良好的临床效果,但近期临床效果并非是与传统材料的最终比较结果。人工骨材料安全性和稳定性的验证尚缺乏足够的实验依据,确切疗效尚须长期的临床观察。寻找具有良好生物特性的人工骨材料抑制是骨科的研究热点。分别对自体骨、同种异体骨、人工骨材料3种骨修复替代材料治疗骨缺损的理化、生物性能,安全性综合比较进行实验数据分析。 结果与结论：①在骨缺损修复过程中,从修复质量、免疫排斥和疾病传播等多方面来衡量,自体骨都是最佳的选择,成为骨移植的金标准。但来源有限且取骨区可能产生并发症,取骨又造成第二术区的创伤,因而它的临床应用受到了很大的限制。②同种异体骨的来源比自体骨多,但与宿主间的免疫排斥反应,并有感染疾病如肝炎病毒的可能。③人工骨材料成型迅速,在计算机辅助设计和辅助制作的帮助下,能更好的合成与缺损骨形态接近的骨修复替代材料,人工骨材料的骨诱导性和仿生物性骨结构方面还不能令人满意。④现有的骨修复替代材料均存在各自不同某些缺陷,不能完全满足临床质量的需要。未来能代替天然骨骼,解决骨缺损修复的材料应当是优势的组合,是骨修复替代材料的发展趋势。     

异种骨作为骨组织工程支架材料的免疫学及相关研究进展

骨组织工程的出现为临床治疗骨缺损提供了新的选择,而寻找理想的支架材料是目前骨组织工程研究的热点.本文围绕作为组织工程骨支架材料之一的异种骨的免疫学及相关研究进展作一综述.     

骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景

背景：目前组织工程骨修复骨缺损在临床应用中较为关键的问题是建立血管网,为新骨的形成提供氧气及营养物质,并为机体提供代谢途径。 目的：综述近年组织工程骨支架材料的特点,并着重介绍复合支架材料的研究现状。 方法：以“骨组织工程,血管化,支架材料,复合支架材料”为中文检索词,以“bone tissue engineering, vascularization,scaffold,composite scaffold”英文检索词,应用计算机在中国期刊全文数据库和PubMed数据库检索2001年1月至2014年1月的相关文章,将所有文章进行初步筛选后,对保留的文章进一步详细分析、归纳并总结。 结果与结论：按照组织工程骨支架材料的来源不同,可将其分为人工合成材料、天然衍生材料和复合支架材料,单一支架材料难以作为最理想的材料修复骨缺损,复合支架材料能在不同程度上弥补单一支架材料的缺陷,因此近年来组织工程支架材料的发展由单一材料发展为复合材料,并呈现人工合成材料与天然材料有机结合的趋势。但复合支架材料在临床应用中仍然有许多尚待解决的问题,主要有控制复合材料比例,使材料降解速率与组织细胞的生长速率相适应,保持复合材料的多孔隙和高机械强度。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

硫酸钙人工骨材料应用于胫骨平台骨折修复34例

背景：目前治疗胫骨平台骨折的观点是手术复位后植骨修复骨缺损,但在骨缺损的填充物选择方面仍有不同的意见。 目的：观察可注射型硫酸钙人工骨结合内固定置入物治疗胫骨平台骨折骨缺损的临床疗效。 方法：2009-01/2010-12采用注射硫酸钙人工骨植骨及接骨板置入内固定治疗胫骨平台骨折34例。全部病例均行X射线摄片、CT扫描及三维重建,以准确了解骨折的塌陷和粉碎程度及骨折碎片的移位方向。 结果与结论：34例均获得随访,随访时间6个月~2.5年,X射线片显示所有骨折均达到解剖复位或接近解剖复位,平均愈合时间为12周,无骨不连发生;无感染情况发生;2例患者切口有渗出,渗出液细菌培养为阴性。Lysholm评分(88.3±5.1)分,优13例,良17例,一般4例。初步证实微创可注射型硫酸钙人工骨结合钢板内固定重建塌陷型胫骨平台骨折能有效避免复位后的骨再丢失,改善远期疗效,可注射型硫酸钙人工骨是一种良好的骨移植替代物。     

人工植骨材料的生物学特性与临床应用

目的：总结近年有关人工植骨材料的生物学特性与临床应用现状。 方法：由作者应用计算机检索维普数据库,检索时限为1998-01/2010-10。检索关键词：骨充填材料,骨缺损,骨肿瘤,骨病,骨组织工程。纳入与各种人工植骨材料的生物学特性与临床应用有关的文献,对资料进行初审,并查看每篇文献后的引文。共15篇文献符合标准纳入结果分析。 结果：人工植骨材料包括无机材料、有机材料和复合材料,复合材料组合了前两者的优势,具备较好的生物安全性、生物相容性、生物活性及生物力学性能。在四肢骨折内固定或骨肿瘤刮除后于骨缺损处植入人工骨,明显加速骨骼愈合过程．降低延迟愈合或不愈合的发生率,有较大临床应用价值。 结论：人工植骨材料在促进骨愈合、椎体融合效果接近自体骨,无排异反应,具有良好的生物相容性。     

The role and effectiveness of bone marrow in osseous regeneration

Autologous bone marrow serves as the richest and most readily available repository of progenitor cells capable of differentiating into mature bone forming cells. Numerous studies have demonstrated that bone marrow alone or cell suspensions of marrow usually diluted in culture medium affect de novo bone formation when implanted in soft tissue sites. Consequently, when bone marrow is used to enrich orthopaedic grafting matrices such as xenograft, demineralized bone matrix, or ceramic materials it almost invariably produces faster and more consistent defect healing compared to bone marrow or the carrier matrix alone and, in some cases, equivalent healing to autograft. This article evaluates the clinical effectiveness of these grafting materials for various orthopaedic applications such as healing long bone defects and enhancing spinal fusion procedures, and hypothesizes that enrichment with bone marrow is integral to timely and satisfactory graft incorporation. Methods such as centrifugation, culture expansion and selective cell retention that concentrate and deliver marrow-derived osteoprogenitor cells to the graft site as a means of mimicking more closely the consistent bone forming potential of autologous bone graft are also discussed.     

载药人工骨研究的应用进展

背景：骨科药物缓释系统现已成为治疗骨科疾病的一大重要方法,作为其中之一的载药人工骨是目前新兴前沿的治疗手段。 目的：综述载药人工骨的分类及特点、研究方法和研究方向。 方法：由第一作者检索2001至2011年 PubMed数据库及维普外文期刊库有关载药人工骨材料分类、载药人工骨研究方法及载药人工骨应用研究等方面的文献。 结果与结论：载药人工骨主要分为羟基磷灰石、磷酸钙骨水泥、生物玻璃3类,前两者已逐步应用于临床研究及治疗中,生物玻璃是最近比较新的研究材料,在充当填充骨材料和药物释放载体上具有独特的功能,关于其特性、具体应用还要进一步研究。载药人工骨的研究方法主要从药物载体孔洞选择、人工骨制备、载药人工骨药物成分、人工骨药物释放机制等方面入手。载药人工骨具有药物载体和修复骨缺损的双重作用,且能诱导骨的生长和同步降解,具有操作简便,疗效好等优点,应用于骨髓炎、骨缺损和预防人工关节感染等方面是一种理想且有效的方法。     

骨填充材料在骨肿瘤中的应用

背景：由于肿瘤造成的骨组织缺损是临床面临的难题之一,而如何修复骨缺损是骨科领域的热点问题。 目的：介绍各种骨填充材料在骨肿瘤中的应用,并观察硫酸钙人工骨复合自体骨修复骨肿瘤骨缺损的临床疗效。 方法：以“骨填充材料,骨肿瘤,骨缺损”为中文关键词;以“bone filled materials,bone tumor,bone defect”为英文关键词,采用计算机检索2001-01/2011-01 PubMed及CNKI数据库相关文章。共检索到文献40篇,最终纳入符合标注的文献24篇。 结果与结论：用于骨肿瘤骨缺损的骨填充材料众多,主要分为自体骨、同种异体骨、人工合成材料。有学者应用复合材料取得了较好的疗效。每种材料在修复骨肿瘤骨缺损中都有各自的优缺点。到目前为止,还没有发现一种理想的骨肿瘤骨缺损填充材料。通过骨组织工程技术获得所需的骨填充材料,可能是今后的发展方向之一。     

Beta-TCP bone graft substitutes in a bilateral rabbit tibial defect model

The use of artificial bone graft substitutes has increased as the surgical applications widen and the availability of allograft bone decreases. The ideal graft substitute should reabsorb with time to allow and encourage new bone formation whilst maintaining its properties as an osteoconductive scaffold until it is no longer required. A potential disadvantage of some synthetic substitutes is their long dissolution time. Beta-tricalcium phosphates (beta-TCPs) have some advantages when compared to hydroxyapatite (HA), when used as a filler, in that it is more rapidly reabsorbed. Three commercially available and clinically used beta-TCP bone graft substitutes with the same chemistry (Vitoss, Osferion, Chronos) but with varying macro and microscopic characteristics were investigated using a bilateral tibial metaphyseal defect model in New Zealand white rabbits. When placed into tibial defects all three materials performed similarly in terms of mechanical properties of the healing defects. A decrease in properties was found at 12 weeks where implant resorption was nearly achieved while remodelling of the anteromedial cortex had yet to be completed. All materials were osteoconductive and supported new bone formation while implant resorption with time differed between materials. Vitoss resorbed faster than the other materials and is likely to differences in particle geometry, pore structure and interconnectivity.