钙磷多孔生物陶瓷.ppt

骨基质主要包括有机质和无机质。有机成份与无机成份的重量比约 75/25，体积比约为65/35。有机质主要是Ⅰ型胶原纤维(占有机成份 的90%以上)及10%左右的无定形基质。无定形基质为凝胶，包括一 些非胶原蛋白、糖蛋白、蛋白多糖、多肽、碳水化合物及脂类等。其 中含有两种钙结合蛋白：骨钙蛋白()和骨磷蛋白()。前者有两个与钙 亲和力强的部位，后者则有许多钙结合部位，但只有一部分骨磷蛋白 是可溶性的，其余均与胶原纤维相结合。钙结合蛋白与钙化及钙的运 输有关。无机成份主要为钙的磷酸盐(85%)，包括羟基磷灰石(，)和 无定形的磷酸钙。
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组织工程方法
组织工程三要素： 生物组织的支架材料； 具有特定功能的组织细胞(亦称工程细胞， )； 调节细胞增殖分化的细胞因子。 这三个要素协调组装的生物替代品(亦称细胞复合体， )不
仅具有被替代组织(或称目的组织)的功能，而且与机体本身具有良 好的组织相容性，不发生排斥反应及其它不良反应 。
理想的骨组织工程支架 良好的生物相容性； 良好的生物降解性； 具有三维立体多孔结构； 可塑性和一定的机械强度：支架材料具有具有一定的机械强度，
表1-1 人体骨的力学性能
力学性能
皮质骨
杨氏模量()
14-20
弯曲强度()
50-150
抗压强度()
170-193
断裂韧性(1/2)
2-12
疲劳应变
1-3
松质骨 0.05-0.5 10-20
2-12 0.1 5-7
骨缺损修复的重要性
骨缺损 骨缺损是指由于某种原因骨折端丧失了一些骨质而形成的
间隙，它在临床上十分常见，可由多种因素引起，如创伤、骨肿 瘤切除之后、骨组织炎症及先天性缺陷等。长时间过度牵引、不 恰当的固定及肢体延长术引起的骨折端分离等骨折的分离移位也 可以认为是一种骨缺损。
将骨折端修平，对位，固定，使其愈合。这种方法人为地消除缺损， 但造成肢体短缩或骨折部位的外形变化，以牺牲肢体长度换取骨折愈 合，这对于负重的肢体来说必将影响其功能，故仅适用于上肢骨缺损 的治疗； 自体骨移植填充骨缺损。自体骨移植效果很好，但无论是自体松质骨 移植还是皮质骨移植，均需手术取骨，给病人造成医源性创伤，而且 取骨量有限，故仅适用于较小的骨缺损的治疗；
图1-2 密质骨的显微结构 密质骨的三维结构，(b)哈佛氏系统断面，(c)哈佛氏系统的显微照片
骨的骨力的学功性能能与其构型密切相关。骨最显著的特性是能
够沿着机械应力线产生新骨进行自身修复和调整，这些 性质决定了活体骨是一种独特的结构材料，能够使健康 骨保持高抗疲劳强度，因此骨缺损只发生在一些极端条 件下或发生在体内某种代谢紊乱造成不健康骨存在的部 位。对天然骨材料的力学性能的研究进行得比较有限， 因为一般骨结构和长骨的小梁结构使骨在对应力的行为 方面表现为一种各向异性材料，因此各种有关机械应力 值的报道都不同，取决于各自的加载方法。其他影响骨 样品上机械应力计算的因素包括试验条件、试样的新鲜 程度和被采样的个体年龄。
骨组织在骨内的形式有松质骨( )和密质骨( )两种。松质骨主要位于骨 骺内和骨干的内侧面，是由大量针状或片状的骨小梁连接而成的多孔 网架，形状似海绵状，一般具有50-95%的孔隙率。
图1-1 松质骨结构
骨密质位于骨干和骨骺的外侧，其孔隙率(5-10%)比骨松质低得多。 在显微水平(微米量级)上，密质骨由不同排列方式的骨板构成，骨板 自外向内可分为骨膜、外环骨板层、哈佛氏系统( )和内环骨板层。
为新生组织提供支撑，并保持一定时间直至新生组织具有适当力学特 性；
良好的材料细胞界面：材料应提供良好的材料胞作用界面，利于 细胞粘附、生长，更重要的是能活细胞特异基因表达，维持正常细胞 的表型表达
骨的作用 骨骼是人体的支架，担负着支持、保护、承重、造
血、贮钙、代谢等功能，是人体重要的组织器官。因创伤、 肿瘤、感染、先天性缺陷等原因导致骨折、缺损及病变，是 临床的多发病症。大部分不能自愈而需进行骨移植。随着人 口老龄化和各种创伤的增加，对生物医学材料尤其是骨替代 材料的需要也持续增长。
骨缺损修复技术
生物材料的组成、结构及性能
骨的组成和结构 研究一种理想的骨修复材料，首先要了解骨
的基本组成，结构及构成方式。从材料角度看， 骨可视作一种由无机矿物和生物大分子规则排列 所组成的优化复合材料， 其力学性能达到了理想 化，这不仅决定于它的成份，而且也决定于它的 结构。
骨组织( )是一种特殊类型的结缔组织，由大量钙化的细胞间质及数 种细胞组成。钙化的细胞间质称为骨基质( )，间质中有大量的钙盐 沉积，使之成为体内最硬的组织；细胞有骨原细胞( )、成骨细胞() 、骨细胞()及破骨细胞()四种。骨细胞最多，位于骨基质内，其余三 种细胞均位于骨组织的边缘。体内99%的钙、85%的磷、65%的钠和镁 以骨盐的形式贮存于骨内，因而骨成为体内最大的钙库，与钙、磷代 谢有着密切关系，对调节血液和体液中钙、磷浓度的平衡起着非常重 要的作用。
—仿生物材料
主要内容：
仿生物材料的环境性能 生物材料的特点和性能 仿生物材料——多孔生物陶瓷的制备与应用
I、 仿生物材料的环境性能
人工制造的具有生物功能、生物活性，或 与生物体相容的材料称为仿生物材料。
仿生物材料主要包括两类：一类是天然生 物材料。即通过由天然生物过程形成的材 料，如结构蛋白、生物软组织、生物复合 纤维及生物矿物等；另一类是指人造的生 物医用材料，包括一些人造器官、人体植 入材料、组织工程材料等。
传统修复方法
骨移植方法主要以移植骨为支撑，使宿主的血管和细胞进入移植骨 内形成新骨，同时移植骨逐渐坏死被吸收，并逐渐被新骨替代，重新建 立组织的血运系统，使无生物活力的移植骨变成具有正常代谢的骨组织 。从骨形成的生物学特性来看，理想的骨移植物应包括三种要素：骨生 成性、骨传导性和骨诱导性。标准的骨移植应该能修复骨缺损区，并最 终达到结构和机械性能上同宿区的骨组织一致。骨移植材料应有足够的 强度、有潜在的活力，在组织中无不良反应(无毒，无免疫原性，不致癌 ，不致畸)，有一定空间占位作用。临床上治疗大块骨缺损的传统移植方 法主要有以下几种 ：