骨仿生材料的進展摘要：人口老齡化，疾病以及交通事故等造成大量的人體骨組織損傷和丟失。現(xiàn)在人類致力于研究以生物大分子及其衍生物為模板進行復(fù)合材料的仿生合成，這些生物大分子主要有生物活性玻璃、膠原蛋白、透明質(zhì)酸、磷酸絲氨酸等。此外很多學(xué)者還在利用自組裝法制備納米羥基磷灰石/膠原（HA/COL）復(fù)合物，但是將這些材料用于人類時，需要考慮生物組織工程細胞相容性，所以人類采用人工合成材料生物活性玻璃陶瓷（BGC）與雙相羥基磷灰石（HA/B-TCP）為支架材料占聚-DL-乳酸（PDLLA）復(fù)合后再復(fù)合I型膠原及重組合人類骨形態(tài)發(fā)生蛋白，與兔骨膜成骨細胞復(fù)合培養(yǎng)以確定其相容性，同時還存在另一種問題，一些人造骨缺乏力學(xué)強度，尚不能在四肢負重部位修損。關(guān)鍵詞:骨仿生材料組織相容性負重組織工程骨一、前言目前，由于交通事故、疾病、人口老齡化造成的人體骨組織缺損、骨丟失、骨折、骨質(zhì)疏松癥已經(jīng)引起廣泛關(guān)注。盡管自體骨具有優(yōu)異的骨組織修復(fù)能力，但其來源有限，無法做到臨床上大規(guī)模的應(yīng)用。在這種背景下，骨仿生材料的研制開始蓬勃發(fā)展。但是骨組織修復(fù)材料的分子仿生設(shè)計合成目前還處于初期階段，各種方法還不成熟，理想的有機基質(zhì)模板的分子結(jié)構(gòu)和組裝方式及理想的礦化方式還有待研究。很多學(xué)者采用有機分子調(diào)控無機相生長的策略，從生物分子調(diào)控水平上去理解骨的形成和礦化過程，并探究負重組織工程骨的新型支架的仿生學(xué)設(shè)計，同時組織工程細胞相容性的問題也在一直困擾著人們。二、正文針對以上生物組織細胞相容性以及負重組織工程骨的問題，許多學(xué)者通過實驗給出了有效的解決方法或發(fā)表了建設(shè)性的意見。采用冷凍干燥和仿生礦化技術(shù)自制4種仿生復(fù)合骨組織工程三維支架材料分別是生物活性玻璃/膠原蛋白/透明質(zhì)酸/磷酸絲氨酸、生物活性玻璃/膠原蛋白/磷酸絲氨酸、生物活性玻璃/膠原蛋白/透明質(zhì)酸、生物活性玻璃/膠原蛋白。將小鼠胚胎成骨細胞種植于自制4種支架及58S生物玻璃支架上。培養(yǎng)1，3，5d后，MTT法測定各組材料上成骨細胞活性，鐵氰化鉀法檢測各組材料上細胞的堿性磷酸酶活性。倒置相差顯微鏡觀察細胞動態(tài)變化，掃描電鏡觀察細胞形貌特征及其在材料上的生長情形。成骨細胞活性和堿性磷酸酶活性測定結(jié)果表明，生物活性玻璃/膠原蛋白/透明質(zhì)酸/磷酸絲氨酸組〉生物活性玻璃/膠原蛋白/磷酸絲氨酸組〉生物活性玻璃/膠原蛋白/透明質(zhì)酸組〉生物活性玻璃/膠原蛋白組＞58S生物玻璃組，組間差異均有顯著性意義（P均＜0.05），生物活性玻璃/膠原蛋白/透明質(zhì)酸/磷酸絲氨酸組和生物活性玻璃/膠原蛋白/磷酸絲氨酸組的堿性磷酸酶活性比較差異無顯著性意義（P＞0.05）。生復(fù)合支架生物活性玻璃/膠原蛋白/透明質(zhì)酸/磷酸絲氨酸具有促進成骨細胞黏附、生長、分泌與遷移等作用，細胞相容性好，與天然骨基質(zhì)的生物效應(yīng)相類似。這四種材料除了有很好的組織細胞相容性外，還需考慮其生物安全性。所以科學(xué)家對這4種新型仿生骨組織工程支架材料進行生物安全性試驗：全身急性毒性試驗觀察小鼠中毒癥狀，按50mL/kg尾靜脈注射4種材料的浸提液。支架材料加入新鮮兔血進行溶血試驗，離心后取上清液，測定吸光度值，計算溶血率。兔脊柱兩側(cè)皮內(nèi)注射浸提液觀察皮膚刺激反應(yīng)。全身急性毒性試驗結(jié)果表明，4組小鼠無死亡，無明顯毒性表現(xiàn)、體質(zhì)量下降等不良反應(yīng)。溶血試驗結(jié)果表明，4組支架材料的溶血率均＜5%,滿足醫(yī)用生物材料的應(yīng)用要求。皮內(nèi)刺激反應(yīng)試驗結(jié)果表明，4組均未見任何刺激反應(yīng)，無紅斑、焦痂、水腫等皮膚反應(yīng)現(xiàn)象，表明這四種生物材料生物安全性能良好。但是到現(xiàn)在為止還不能解決負重組織工程骨的早期力學(xué)性能不足問題。目前很多學(xué)者在探討負重組織工程骨的新型支架的仿生力學(xué)設(shè)計、多孔純鎂支架的仿生形態(tài)學(xué)設(shè)計和多孔純鎂支架仿人骨材料表面涂層的仿生技術(shù)，以及其他負重組織工程骨候選支架仿生技術(shù)和外科人工金屬植入物仿生表面涂層技術(shù)，但是結(jié)果都不理想。生物醫(yī)學(xué)仿生技術(shù)在組織工程骨和外科人工植入物中廣泛地應(yīng)用研究，給現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，特別是骨組織工程和整形外科技術(shù)發(fā)展提供了巨大的機遇，同時帶來了前所未有的挑戰(zhàn)：①為解決負重組織工程骨早期力學(xué)強度足問題，仿生涂層的多孔純鎂新型支架是臨床試用前研究最佳候選方案。②仿生涂層的多孔純鈦支架，可能作為上述研究的其他選擇。③多孔0-TCP/HAP雙相生物陶瓷支架壓縮強度較低，可能不足以解決上述問題，利用仿生技術(shù)對整體修飾或改性可能是有前景的。④多孔生物高分子聚合物支架，可以利用仿生技術(shù)對整體修飾或改性以改善力學(xué)性能，到目前為止還不能解決負重組織工程骨的早期力學(xué)性能不足問題。⑤外科植入物金屬，以及多孔生物金屬、生物陶瓷、生物高分子聚合物等組織工程骨支架表面，均可利用仿生涂層技術(shù)進行表面修飾或改性。三、參考文獻：自組裝法仿生骨材料的制備及性能分析徐寧，陳玉云，許國華，葉曉健；組織工程骨和外科人工植入物的仿生技術(shù)研究雷萬軍，李秉哲曹誼林，KarlUlrichKainero，彭淑鴿，崔磊，周寧生；仿生納米纖維支架促進骨組織再生雷波，馬曉龍；仿生復(fù)合人工骨材料的組織工程細胞相容性研究樊征夫楊志明彭文珍