生物可吸收高分子纳米复合人工骨材料-Peibiao Zhang

羟基磷灰石（HA）/聚乳酸类高分子复合材料是近年来发展起来的一种较理想的骨科修复材料。HA等钙磷生物活性陶瓷由于原料价廉易得，成分和结构与骨相似，具有骨传导和诱导活性；聚丙交酯(聚乳酸，PLA)、聚乙交酯(PGA)及其共聚物聚丙交酯-乙交酯(PLGA)是一类体内可生物降解吸收的脂肪族聚酯医用高分子，由于具有较好的生物相容性、降解性和力学性能，已被FDA认证应用于临床。但HA本身缺乏机械强度，脆性大、易断裂，加工性能差，在体内不易降解吸收；聚酯类材料则韧性高、机械强度差，仍不能满足承重骨修复对力学性能的特殊需要，同时作为骨组织工程支架缺乏成骨活性。两者的结合，通过将无机粒子纳米化，制备的无机-有机纳米复合材料，具有超出常规生物材料的一些特殊性能：1）强度高，韧性可调；2）尺度小，比表面积大，结晶度低，更有利于其体内的吸收利用；3）与骨组织的生物相容性好和力学强度相匹配，能与自然骨组织形成生物性键合，呈现诱导骨组织生长的特性；4）改善了加工性能，显示出良好的骨科应用前景。然而，有机-无机纳米复合材料的界面相容性是影响复合材料力学强度和热稳定性的重要因素。亲水的HA很难均匀地分散到疏水的聚合物中，而且由于两者缺乏有效的界面结合力，稳定性差，易发生团聚现象。制备的复合材料力学强度衰减快，限制了其医学应用。为解决HA与聚合物基体的界面相容性问题，制备出真正意义上的可植入的纳米复合材料，我们课题组从02年开始，在国家自然科学基金、国家863项目和杰出青年基金的资助下，开展了左旋聚乳酸（PLLA）对HA纳米粒子的表面改性工作，并取得了明显进展。目前，已经实现了通过三条合成路线制备了PLLA接枝共聚的HA纳米复合粒子(g-HA)^[1-3]。制备的纳米增强可吸收无机－有机复合材料，显示出独特的力学性能、降解性能和加工性能。采用粒子致孔法，加工制备出了三维多孔的骨组织工程支架。通过一系列体外细胞培养，组织工程和动物体内植入试验表明，该新型复合材料具有良好的生物相容性以及骨传导和诱导活性。在此基础上，我们进一步研制开发了生物可吸收纳米复合导电智能骨修复材料。细胞实验表明，通过电刺激可明显增强成骨细胞的增殖分化能力。该类新型生物材料作为骨科修复和固定材料，显示出广阔的临床应用前景。

（致谢：感谢国家自然科学基金项目（No. 50673090）和国家“863”计划（2007AA03Z320）资助）

request for full text