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科学家在人工骨材料研究中取得新进展
近年来,随着材料科学和生物工程学的发展,骨组织工程已取得了很大进展,多种人工骨材料正逐步走向市场化,被骨科医生所接受和使用,这也进一步促进了人工骨材料的研究和开发。
 
   美国加州大学圣地亚哥分校材料科学与工程系的张兴博士及其导师Kenneth S. Vecchio教授(现加州大学圣地亚哥分校纳米工程系主任),长期从事生物陶瓷类人工骨材料(如羟基磷灰石、磷酸三钙等)的研究工作。近年来该研究组采用水热转换法成功地将许多海洋类碳酸钙骨架转换成磷酸钙材料,应用于骨替换、填充材料。而且成功制造出类似人骨结构的可吸收的人工骨陶瓷。
 
   一些海洋生物经过其漫长的自然进化,创造出精细的有层次的碳酸钙骨架结构。例如,许多海类贝壳具有纳米层状结构,这种结构给予贝壳极其致密的质地和很高的强度,可用作具有一定强度的人工骨支架。另外,珊瑚,乌贼骨和海胆柱都具有三维连通孔状微结构,当这些多孔结构用作骨支架时,极利于新骨的骨架内成长,可促进新骨的快速形成。然而这些骨架的碳酸钙物质,在体内会快速分解,故原始海洋类碳酸钙骨架并不适宜直接用作人工骨。科学家们通过水热转换法成功的将贝壳、珊瑚和乌贼骨转化成羟基磷灰石,并将海胆柱转换成磷酸三钙,而且保持了这些骨架的原有微观结构。羟基磷灰石和磷酸三钙都是常用的骨替换和填充材料,鉴于它们良好的生物相容性和生物活性,经水热转换后的海产品骨架可以直接应用于小骨替换和骨洞填充。该研究组对已转换的贝壳和海胆柱的动物实验已经证明了这些产品的生物活性。而且可以根据具体需求,对贝壳和海胆柱进行机械加工,制成特定形状的人工骨材料。由于使用天然海产品作为原材料,并采取简易的水热转换法,这类产品将有效地降低人工骨架产品的开发成本。
 
   该组的另一项研究成果是制备了类似人骨结构的可吸收的人工骨陶瓷。使用人体可吸收的磷酸三钙作为原材料,通过模具成型的方法,制备成中间连通多空,周边致密结实的人工骨陶瓷。该产品在结构上成功地模仿了人类骨结构,在强度上满足了小骨替换和骨填充的要求,成功地解决了许多现有骨填充陶瓷材料易碎的缺点。由于使用生物可吸收材料,该人工骨陶瓷产品在被植入人体后,最终可望被人体的自生骨吸收替换。进一步的生物实验正在进行中。
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