聚磷酸钙纤维增强α-磷酸三钙/纳米羟基磷灰石骨水泥复合材料的力学性能

背景:利用纤维增强磷酸钙骨水泥的机制很早就被人们认识和利用.由于非吸收性纤维存在生物相容性低及应力遮挡等问题,近期的研究热点主要是可降解吸收的生物活性纤维对磷酸钙骨水泥性能的影响.目的:制备聚磷酸钙/(α-磷酸三钙,纳米羟基磷灰石)骨水泥复合材料,观察聚磷酸钙对磷酸钙骨水泥力学性能的增强效果.方法:利用固相反应法和湿法反应法分别制得α-磷酸三钙和纳米羟基磷灰石粉末,再将2种粉末按不同比例混合进行高温处理,然后将其与不同质量比、不同长度的聚磷酸钙纤维复合制成骨水泥试样.对试样进行凝固时间、力学性能测试,利用扫描电镜观察试样微观结构.结果与结论:聚磷酸钙长度为3 mm、含量为10%时,抗压强度为66.43 MPa,抗弯强度为13.86 MPa.扫描电镜显示聚磷酸钙在磷酸钙骨水泥基体中分布均匀,结合性能好.在Ringer's溶液中浸泡3个月,纤维仍具有一定的增强效果.提示聚磷酸钙纤维对α-磷酸三钙,纳米羟基磷灰石骨水泥有一定的增强作用,聚磷酸钙/(α-磷酸三钙/纳米羟基磷灰石)骨水泥复合材料具有良好的力学性能.     

应用三维有限元法评估聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸钙骨水泥铸件的力学特征

目的:聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸钙骨水泥作为经皮椎体后凸成形术填充物,应用三维有限元分析法比较两种材料治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的生物学效应。方法:实验于2003-03/09在南通医学院第一附属医院骨科和上海大学上海生物力学工程研究所合作完成。①利用WD-5型万能材料机测量聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸钙骨水泥铸件力学性质。②选取骨质疏松患者1例(患者知情同意),排除其他疾患,应用CT扫描技术、图形数字化方法获取胸腰段的三维坐标,利用ANSYS5.0有限元分析软件等工具建立骨质疏松患者胸腰段的三维有限元模型。③模拟L1经皮椎体后凸成形术,对其和相邻椎体及椎间盘的负荷传递、应力、位移等进行分析。结果:①获取了精确的T11￣L3的多排螺旋CT扫描断层影像数据,经ANSYS5.0软件处理后得到4718个节点,1642个薄极单元,4495个八节点等参单元的骨质疏松患者胸腰段三维有限元力学模型。②采用聚甲基丙烯酸甲酯作为经皮椎体后凸成形术的填充物,比骨质疏松椎体应力增加了近15%。后部结构的应力平均增加13.2%,其中椎弓根增加5.9%,峡部增加6.25%,关节点增加27.6%。聚甲基丙烯酸甲酯在稳定椎体、恢复强度和刚度的同时,可能使其后部结构及相邻腰椎出现应力集中现象。③采用磷酸钙骨水泥作为椎体成形术填充物,比骨质疏松椎体应力平均增加了7%,应力集中现象明显小于聚甲基丙烯酸甲酯。结论:三维有限元力学分析表明两种材料均提高了椎体的抗变形能力,有利于椎体功能的重建。与聚甲基丙烯酸甲酯相比,磷酸钙骨水泥能减少成形椎体和相邻椎体之间的应力梯度,从长远看,能减少椎体退变和相邻椎体骨折的机会。     

聚磷酸钙纤维／磷酸钙骨水泥／微小颗粒骨复合人工骨的体外降解

目的:观察聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨复合材料的体外降解特性。方法:实验于2005-02/10在哈尔滨医科大学附属第一医院动物实验中心完成。①取兔髂骨制成直径300～500μm的微小颗粒骨。②分别按质量比聚磷酸钙纤维:磷酸钙骨水泥:微小颗粒骨=1∶4∶4(聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨组)和磷酸钙骨水泥:微小颗粒骨=1∶1(磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨组)制成两组生物复合材料。②通过扫描电镜观察复合材料的孔径并计算孔隙率。③进行体外降解实验,将两组复合材料置于pH值7.4的磷酸盐缓冲液中,观察复合材料在降解液中失重率的变化,降解液pH值的变化及在不同降解时间复合材料生物力学的变化。结果:①两种复合材料孔隙率及溶液pH值、降解质量变化:聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨复合材料孔隙率为72.1%,孔径为100～400μm,降解过程中pH值稳定,4周内质量变化较小,4周后下降较快,12周时为初始质量的50%;磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨组复合材料孔隙率为58.2%,孔径50～300μm,降解过程中pH值有轻度变化,6周内质量变化较小,6周后下降较快,12周时为初始质量的70%。②两种复合材料在降解过程中生物力学性能的变化:聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨复合材料初始抗压强度9.28MPa,磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨复合材料初始抗压强度为6.21MPa,两者差异有显著性(P<0.05);聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/颗粒骨强度在0～4周下降较慢,4周后下降较快,12周时为0.18MPa,磷酸钙骨水泥/颗粒骨强度均匀下降,12周时为0.24MPa。结论:聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨具有良好孔隙率、孔径和降解性能,可能成为一种新型治疗骨缺损材料。     

磷酸钙骨水泥在骨缺损修复中的应用

近年来,生物材料越来越多地被应用在骨缺损的修复中。理想的骨修复材料不仅要有良好的生物相容性,还要有合适的空隙结构、表面形态和理化性能,以适应成骨细胞的生长。磷酸钙骨水泥以其良好的生物相容性、可降解性、骨传导性、可注射性和可塑性等优点,成为近年来骨缺损修复中应用较多的生物材料。本文综述磷酸钙骨水泥在骨缺损修复中的实验研究及进展。     

磷酸钙/聚甲基丙烯酸甲酯复合骨水泥治疗老年骨质疏松性椎体骨折的临床研究

目的 探讨磷酸钙（CPC）/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合骨水泥治疗老年骨质疏松性椎体骨折（OVCF）的效果,为临床提供参考。方法 选取2021年6月至2022年6月重庆市垫江县人民医院收治的135例老年骨质疏松性椎体骨折患者为研究对象,按照随机数字表法分为CPC组（注入单一CPC骨水泥）、PMMA组（注入单一PMMA骨水泥）与CPC/PMMA复合组（注入1∶1比例混合的CPC、PMMA骨水泥）,各45例。均采用微创经皮椎体成形术（PVP）进行治疗。比较3组患者临床疗效、手术相关指标、伤椎前中柱高度、局部Cobb角、疼痛视觉模拟评分法（VAS）评分、Oswestry功能障碍指数（ODI）评分及并发症发生率。结果 3组患者临床疗效比较,差异无统计学意义（P>0.05）。3组患者出血量、骨水泥用量、住院时间及下床活动时间比较,差异无统计学意义（P>0.05）;CPC组与PMMA组患者手术时间短于CPC/PMMA复合组（P<0.05）;CPC组与PMMA组手术时间比较,差异无统计学意义（P>0.05）。治疗后,3组患者伤椎前中柱高度高于治疗前,局部Cobb角低于治疗...     

磷酸钙骨水泥的生物学特征及其作用

背景：传统磷酸钙水泥存在力学强度差、注射性低和固化时间长等缺点,限制了其在临床上的应用。目的：回顾分子磷酸钙水泥性能的改善方法及临床应用。方法：通过检索Web of knowledge平台（1995至2011年）和中国期刊全文数据库（1995至2011年）有关磷酸钙水泥性能改善以及应用等方面相关文献,最终纳入34篇符合标准的文献进行综述。结果与结论：磷酸钙水泥具有良好的生物相容性,孔隙率,可塑性,无毒等优点,被广泛应用于药物载体,骨修复材料,骨肿瘤治疗等领域。为克服传统的磷酸钙水泥力学强度差,凝固时间长,注射性差等问题,目前主要通过调节磷酸钙水泥的固相成分、颗粒大小、添加有机溶剂等方法来提高磷酸钙水泥性能。     

磷酸钙骨水泥固定锁骨骨折的稳定性观察

目的观察磷酸钙骨水泥(CPC)固定锁骨骨折的稳定性。方法选择1996～1998年间64例住院病例,作为研究对象,将64例病例随机分成应用克氏针组,作为对照组(32例),骨水泥/克氏针组,作为试验组(32例)。结果随访0.5～1年,试验组术后发生移位、成角、旋转畸形愈合等并发症明显低于对照组,之间存在显著性差异(P<0.05)。结论磷酸钙骨水泥/克氏针固定锁骨骨折能达到解剖复位和功能恢复要求,稳定性可靠。     

增强型磷酸钙骨水泥复合材料添加成分的研究现状

目的：总结并分析增强磷酸钙骨水泥复合材料的技术路线及其影响因素,为临床应用提供理论依据。 资料来源：应用计算机检索EI Compendex Web1995-01/2006-12关于增强型磷酸钙骨水泥的文章。检索词“calcium phosphate cement,enforced”并限定文章的语言种类为English。同时利用计算机检索中国期刊全文数据1995-01/2006-12的相关文章,限定文章语言种类为中文,检索词“磷酸钙骨水泥,增强”。 资料选择：对资料进行初审,纳入标准：采用复合方法使磷酸钙骨水泥增强。 资料提炼：共收集到符合上述要求的文献46篇,排除14篇重复性研究。32篇符合纳入标准。 资料综合：磷酸钙骨水泥的复合增强方法主要有添加无机离子、与纤维复合、与大分子物质及有机生物活性物质复合、加入晶须及无机陶瓷颗粒以及同时添加多种组分协同增强。 结论：随着对磷酸钙骨水泥复合材料的深入研究,其机械性能以及其他生物性能必将不断提高与完善,以满足临床需要。     

磷酸钙/聚甲基丙烯酸甲酯复合骨水泥在球囊扩张椎体后凸成形术中的应用效果

目的 探讨经球囊扩张椎体后凸成形术（PKP）中采用磷酸钙（CPC）/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合骨水泥治疗骨质疏松性椎体压缩骨折（OVCF）的效果。方法 将2021年7月至2022年7月河北省保定市第二中心医院收治OVCF患者为观察对象,均行PKP治疗。选择术中在球囊退出后注入CPC/PMMA骨水泥的53例患者为观察组;选择术中在球囊退出后注入PMMA骨水泥的50例患者为对照组。比较两组患者的临床资料,术后6个月随访,测定不同时间点两组患者Oswestry功能障碍指数（ODI）、视觉模拟评分（VAS）、Cobb’s角、椎体前缘高度变化,并比较两组邻椎骨折发生率、骨水泥渗漏率。结果 两组患者的骨水泥注入量、手术时间差异无统计学意义（P>0.05）。两组患者术后1d、1个月、3个月、6个月ODI评分、腰背VAS评分、Cobb’s角、椎体前缘高度均明显改善,但同一时间点组间差异无统计学意义（P>0.05）。观察组患者骨水泥渗漏率、邻椎骨折发生率低于对照组,孔隙率、骨密度、骨水泥-骨界面间隙模糊或消失患者比例均高于对照组,差异有统计学意义（P<0.05）。两组患者均未见术...     

静电纺丝聚乳酸-羟基乙酸纳米纤维膜与磷酸钙骨水泥复合物力学性能的研究

目的模仿天然骨同心圆的结构,制备静电纺丝聚乳酸-羟基乙酸共聚物[Poly（1actide—co—glycolideacid）,PL-GA]纳米纤维膜／磷酸钙骨水泥（calciumphosphatecement,CPC）复合物,通过力学实验初步探讨静电纺丝PLGA纳米纤维膜改善CPC韧性强度的效果。方法实验分为两组：实验组为CPC／PLGA复合物、对照组为单纯的CPC,将CPC复合物或单纯的CPC制备6mm×6mm×20mm的长方体试件,进行三点弯曲试验测试材料的韧性强度、弯曲强度和弹性模量。结果与CPC组相比较,CPC／PLGA组的韧性强度提高了71．4倍,差异具有统计学意义（P=0．00）;弯曲强度提高28．8％,弹性模量降低37．8％,差异无统计学意义（P〉0．05）。结论静电纺丝PLGA纳米纤维膜可以改善CPC的韧性,静电纺丝PLGA纳米纤维膜／CPC复合物具有较好的力学特性。     

Porous calcium phosphate cement for alveolar bone regeneration

The present study aimed to provide information on material degradation and subsequent alveolar bone formation, using composites consisting of calcium phosphate cement (CPC) and poly(lactic‐co‐glycolic) acid (PLGA) with different microsphere morphology (hollow vs dense). In addition to the plain CPC–PLGA composites, loading the microspheres with the growth factors platelet‐derived growth factor (PDGF) and insulin‐like growth factor (IGF) was investigated. A total of four different CPC composites were applied into one‐wall mandible bone defects in beagle dogs in order to evaluate them as candidates for alveolar bone regeneration. These composites consisted of CPC and hollow or dense PLGA microspheres, with or without the addition of PDGF–IGF growth factor combination (CPC–hPLGA, CPC–dPLGA, CPC–hPLGA_GF, CPC–dPLGA_GF). Histological evaluation revealed significantly more bone formation in CPC–dPLGA than in CPC–hPLGA composites. The combination PDGF–IGF enhanced bone formation in CPC–hPLGA materials, but significantly more bone formation occurred when CPC–dPLGA was used, with or without the addition of growth factors. The findings demonstrated that CPC–dPLGA composite was the biologically superior material for use as an off‐the‐shelf material, due to its good biocompatibility, enhanced degradability and superior bone formation. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

磷硅酸钙类骨水泥的现状与研究进展

背景:磷硅酸钙类骨水泥是一种新型的自固化、可注射性骨替代材料。大量实验证实:该材料具有良好的生物活性、生物相容性以及物理化学性质稳定等优点在临床多个领域均有很大进展。目的:综述磷硅酸钙骨水泥材料的研究现状及进展。方法:应用计算机检索CNKI、Pubmed数据库中1999-01/2011-10关于新型骨替代材料骨水泥的文章,在标题和摘要中以"磷酸盐类、硅酸盐类、骨水泥、骨替代材料"或"phosphates;silicates;bone cement;bone substitute"为检索词进行检索。选择文章内容与磷硅酸钙类骨水泥有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志的文章。初检得到85篇文章,根据纳入标准选择关于磷硅酸钙类骨水泥的13篇文献进行综述。结果与结论:磷硅酸盐骨水泥作为一种新型的自固化生物材料,较传统骨水泥材料理化性能、生物学性能更为优良,但仍需运用多种方法来研究并改善材料的相关性能。改性后的材料有望发展为各式新型的钙磷硅系骨水泥材料,为骨缺损的修复提供一种新的思路。     

新型骨组织工程支架材料β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸的细胞生物相容性

目的:在体外细胞培养条件下,从细胞形态和细胞增殖方面观察新型骨组织工程支架材料β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸的细胞生物相容性。方法:实验于2002-01/2004-01在西安交通大学医学院实验中心及西安交通大学地方病研究所实验室进行。①材料:β-磷酸三钙为兰州交通大学复合材料研究室制备;磷酸纤维平均直径(15.0±1.2)μm,平均体外生物降解率(3.0±0.46)%,拉伸强度(1.0±0.2)GPa,弹性模量(48.0±7.6)GPa;聚左旋乳酸平均分子质量为27.6×104。支架复合物质量比为β-磷酸三钙∶聚磷酸钙纤维∶聚左旋乳酸=2∶3∶5。②实验方法:按复合材料1g∶浸提介质10mL的比例,用含体积分数为0.1的胎牛血清的DMEM37℃条件下浸提24～72h,制备复合支架材料的浸提液,过滤24h内进行试验。将骨髓基质细胞分为3组,分别用支架材料浸提液(实验组)、DMEM培养液(阴性对照组)和6.4g/L苯酚溶液(阳性对照组)培养,同时实验组将浸提液按100%,75%,50%,25%的浓度稀释分别培养。③观察指标:每日使用倒置相差显微镜观察骨髓基质细胞形态变化;用MTT法检测细胞生长及增殖情况,测定A值,计算细胞增殖率。结果:①细胞形态变化:在细胞培养1,2,3d,阳性对照组细胞数量明显减少,细胞固缩甚至崩解,实验组与阴性对照组细胞数量明显增加,细胞形态正常。②细胞生长及增殖情况:在培养各时间点除阳性对照组毒性为4级(细胞增殖率为0～20%)外,其余均为0级(细胞增殖率>80%);除阳性对照组外,各实验组及阴性对照组A值均随培养天数的增加而升高,培养1,2,3天时阳性对照组的A值明显低于其他组(P<0.01),阴性对照组与实验组间无显著差异(P>0.05)。结论:β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合材料对骨髓基质细胞的增殖分化无明显影响,无细胞毒性,有良好细胞生物相容性。     

磷酸钙骨水泥修复骨缺损的血液相容性

由于磷酸钙骨水泥具有优良的生物活性、生物相容性、自固化能力以及易颦性,因此在修复骨缺损、骨折治疗以及骨病治疗等骨科临床中显示出良好的效果,在骨修复领域有广泛的应用前景.此外磷酸钙骨水泥在牙科、整形外科和脑外科有广泛的应用,日前磷酸钙骨水泥已成为生物医用材料领域的重点和热点之一.文章探讨了磷酸钙骨水泥的生物相容性、生物毒性及其他理化性能,研究了磷酸钙骨水泥应用现状、总结了磷酸钙骨水泥的发展前景.虽然磷酸钙骨水泥与传统骨修复材料相比已具备一定的优势,但是其基本性能与临床要求之间仍有一定差距,因此进一步改进其基本性能成为磷酸钙骨水泥研究的重点.     

一种可注射性骨水泥在骨组织内的降解状态

目的:研制一种新型的、可注射的磷酸钙骨水泥,并测试该骨水泥的成分、理化学特性及其在骨内的生物降解和成骨特性。方法:实验于2003-10/2004-06在南方医科大学珠江医院骨科中心实验室完成。雄性新西兰大白兔12只,体质量2～2.5kg。根据相关文献合成一种含有β-磷酸三钙(β-TCP)、磷酸二氢钙、碳酸钙和纳米相羟基磷灰石的磷酸钙骨水泥,并用含藻酸钠的液相成分将该骨水泥调制成可用注射器和16号穿刺针操作的注射物。在新西兰大白兔的股骨髁部钻取直径为2mm的骨洞,并注射入该骨水泥。在术后4,8,12,16周分别取标本,骨脱钙后石蜡包埋并行苏木精-伊红(HE)染色,光镜及扫描电镜下观察该骨水泥在股骨髁的降解及再生新骨情况。能谱分析测定降解区钙磷比,X射线衍射图(XRD)检测骨水泥在骨内剩余物的成分。结果:采用Gillmore双针法测试该型骨水泥的初凝时间为25～30min,终凝时间为17～20h,扫描电镜发现骨水泥的颗粒小、孔隙率高。术后切片见骨水泥在骨内相容性良好,4周后体内降解反应明显,8～12周为降解反应的高峰期,16周时降解反应基本完成;降解同时有大量的骨小梁生成。能谱分析证实降解区钙离子含量显著升高,降解区以外钙离子含量较低;XRD显示术后12周时骨水泥的剩余成分为β-TCP。结论:该型磷酸钙骨水泥具有可操作     

磷酸钙骨水泥/骨形态发生蛋白复合人工骨修复骨缺损的实验研究

目的探讨磷酸钙骨水泥(CPC)/骨形态发生蛋白(BMP)复合人工骨用于修复骨缺损的效果和材料植入体内后的微观结构变化。方法研制新型CPC并与BMP复合成人工骨,修复兔桡骨干骨缺损,通过X线片、扫描电镜、骨密度测量和X射线电子能谱分析等手段,观察新骨形成情况和材料的微观结构变化。结果CPC/BMP复合物可以有效地修复骨缺损,材料被逐渐降解吸收,而单纯的CPC新骨形成速度的材料降解速度都明显低于CPC/BMP。结论CPC/BMP是一种比较理想的新型骨移植材料。     

β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合材料的物理及其降解性能

目的:研制一种可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相容性能的高孔隙率海绵状软骨组织工程支架复合材料。方法:实验于2002-05/12在兰州交通大学工程材料研究所完成。以自制聚磷酸钙纤维、β-磷酸三钙为增强材料,聚左旋乳酸为基体材料,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备了β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸软骨组织工程支架复合材料,测试了该复合材料的物理力学性能和降解性能。结果:①支架复合材料物理力学性能:随着β-磷酸三钙重量分数的增加,支架材料的密度也随之增加。②微观结构观察:β-磷酸三钙在横截面及纵截面上分布较为均匀,且支架材料为三维、连通、网状结构。③降解性能:随着β-磷酸三钙含量的增加,支架复合材料的降解率逐渐减小;随着聚磷酸钙纤维含量的增加,支架复合材料的降解率逐渐增大;该组支架材料在0～3周时压缩模量迅速衰减,3周后压缩模量衰减变缓;随着β-磷酸三钙含量的增加,降解液的pH值稍稍增加,呈微碱性环境。结论:β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架复合材料的力学性能和生物降解特性基本满足软骨组织工程的要求,特别是β-磷酸三钙的加入使降解液pH值保持在6～7之间,避免了由于降解液呈酸性而引起的无菌性炎症反应。故可用作软骨组织工程支架材料。