一、概述
人工骨材料是指能替代和恢复骨缺损、缺失的生理外形,并能重建已丧失的生理功能而采用的人工合成材料。目前临床上使用的骨缺损修复材料有移植自体骨、异体骨和人工骨修复材料三种,用自体骨或异体骨进行修复治疗,骨源、免疫和患者个人意愿等有许多难题,而人工骨修复材料是通过人工合成或生物技术制备的异质材料,因其成分清楚,工艺可控,容易实现产业化,是颌面骨修复材料的发展方向。本节主要介绍人工骨修复材料。
(一)性能要求
理想的人工骨修复材料不仅要满足口腔植入材料的基本性能要求,还应具备特有的生物学性能。
骨诱导(osteoinduction)材料能为血管的长入和新骨形成提供一个爬行带孔隙的支架,具有使宿主间充质干细胞分化为成骨细胞,进而成骨的性能。判断材料是否具有骨诱导性,一般通过材料在非骨环境中能否成骨来确定。
骨生成(osteogenesis)材料内含有骨源细胞(成骨细胞或者骨祖细胞),植入合适的环境能直接形成新骨。自体骨、组织工程骨具有此特性。
骨改建(bone remodeling)材料能够在不同的功能区域,随应力变化参与机体代谢,形态发生功能适应性改变,通常被吸收或生成新骨。
(二)种类
1.陶瓷骨修复材料 陶瓷材料是骨缺损修复中最常用的材料,有致密实体型、多孔泡沫状、颗粒型、可塑形凝固的骨水泥等多种形态。目前骨缺损修复的陶瓷材料主要是生物活性陶瓷,生物可吸收性陶瓷在临床骨缺损修复中已有应用,并将是今后的发展方向。(https://www.daowen.com)
2.金属骨修复材料 骨缺损修复常用的金属材料是纯钛及钛合金。
3.有机高分子骨修复材料 有机高分子材料分为生物降解和非生物降解两类,极少单独直接用作骨修复材料,可与其他材料复合使用。
4.复合型骨修复材料 为满足不同形态骨缺损修复要求,复合型骨修复材料可以弥补各种材料自身的不足,使形成的新材料理想化。
1)陶瓷与有机高分子复合骨修复材料 最常见的陶瓷是HA,有机高分子包括聚乳酸、胶原、聚酰胺。
2)含生物活性因子的骨修复材料 如胶原凝胶复合,由人骨形态发生蛋白与载体材料复合而成,应用时直接注入或填入骨缺损区。该材料具有很好的诱导成骨能力,但力学性能差,需在低温下保存及运输。
3)组织工程化骨修复材料 利用生物学和工程学原理,将具有骨生成能力的细胞与支架材料在体外或自身体内构建形成的复合型骨修复材料,是骨缺损修复材料的发展方向。