醫用納米羥基磷灰石/聚酰胺66復合生物材料研究現狀及進展

桑裴銘(綜述)，張 明(審校)

(1.寧波大學醫學院，浙江寧波 315211;2.寧波市醫療中心李惠利醫院脊柱外科，浙江寧波 315040)

醫用納米羥基磷灰石/聚酰胺66復合生物材料研究現狀及進展

桑裴銘1△(綜述)，張 明2※(審校)

(1.寧波大學醫學院，浙江寧波 315211;2.寧波市醫療中心李惠利醫院脊柱外科，浙江寧波 315040)

醫用納米羥基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)復合生物活性材料是近年來廣泛應用的骨替代材料。n-HA/PA66復合生物活性材料同時具有生物活性、生物相容性、骨生成、骨誘導性，并且其綜合力學性能與自然骨的力學性能匹配，能滿足臨床硬組織修復要求等優點。目前n-HA/PA66復合生物活性材料在頸椎前路、腰椎前路、椎板闕如重建、四肢良性腫瘤等手術中應用，均取得了良好的效果。根據n-HA/PA66復合生物活性材料特性及現有的應用效果，其將會有非常廣泛的應用前景。

醫用納米羥基磷灰石/聚酰胺66;骨缺損;骨替代材料

骨缺損、骨移植一直是每一個骨科醫師所必須面對的問題。目前在臨床上應用較廣的是自體骨移植、同種異體骨移植和異種骨移植。自體骨至今仍是衡量植骨融合的“金標準”［1］。而目前臨床應用廣泛的自體髂骨取骨存在周圍神經損傷、供骨區疼痛、血腫、感染、腹疝、外觀改變等并發癥［2］。同種異體骨存在疾病傳染等危險。異種骨移植有時會無法刺激成骨，而且常誘發不良的異物反應［3］。研究新型骨替代材料是每個骨科醫師和醫學材料研究者所共同面對嚴峻的問題。作為理想的骨移植材料必須能夠提供骨傳導基質、骨誘導因子和骨生成細胞［4］。醫用納米羥基磷灰石/聚酰胺66(nano-hydroxyapatite/polyamide66，n-HA/PA66)復合生物活性材料是近年來發展迅速的一種新型生物骨修復活性材料。

1 n-HA/PA66復合生物活性材料介紹

羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)是一種深受臨床醫師歡迎的骨修復材料，這是由于它的組成成分與生物硬組織的HA極其相似，具有優良的生物相容性和生物活性［5］。但單純將HA作為硬組織替代或修復材料，其力學強度不能達到所期望的要求。

因此李玉寶等［6-7］通過聚酰胺(polyamide，PA)對n-HA材料的增韌，設計出同時具有生物活性和生物相容性的骨修復材料，其綜合力學性與人體骨皮質的力學性能相近，能夠達到臨床上硬組織修復的要求。

該復合材料具有諸多優點：n-HA在復合物中含量高，有較高的生物活性;n-HA在復合材料中分布均勻;n-HA與PA66之間連接的化學鍵，較牢固，使復合材料能更好地傳遞外應力，故能達到既增強又增韌的目的，特別是在抗壓、抗彎強度和彈性模量等方面，與人體自然骨皮質相近。

2 n-HA/PA66的基礎研究

李鴻等［8］通過對 n-HA/PA66進行細胞毒性試驗、致敏試驗、熱原試驗、溶血試驗等四項試驗，結果表明其無細胞毒性、無致敏性、無熱原反應，溶血率僅為0.59%(＜5%)，可以認為多孔 n-HA/PA66復合材料具有良好的生物安全性。孟純陽等［9-10］通過應用n-HA/PA66植入大白兔和小鼠體內，采用在不同時相點對血液常規、炎性指標、血生化指標和肝、腎功能等指標進行檢測，結果表明10、15、20 g/L三種不同濃度的n-HA/PA66復合材料的溶血率均未超過5%，達到規定的標準;其復合材料的原發性刺激指數為0.0111，應歸為極輕微范圍(0～0.4);通過采用n-HA/PA66植入大白免體內，觀察可見n-HA/PA66短期內不會對兔血清鈣磷代謝產生影響;但是n-HA/PA66植入體內后，會在其表面形成一層新的磷灰石晶體，并且可牢固地與受體骨相結合。

唐文勝等［11］通過對雄性家犬行L5椎板切除，并且植入n-HA/PA66人工椎板，術后觀察16～24周，發現人工椎板界面有軟骨細胞和板層骨，硬膜粘連程度明顯好于椎板闕如的家犬，未見人工椎板斷裂塌陷、突入椎管、壓迫硬脊膜。

陳日高等［12］將n-HA/PA66椎間融合器應用于山羊頸椎前路椎間融合術中，測量椎間高度、椎間角及前凸角等內容，結果表明n-HA/PA66椎間融合器可有效維持頸椎椎間隙高度，而且還可以促進植骨融合。

Qian等［13］通過將n-HA/PA66復合物移植到新西蘭白鼠的肌肉和脛骨，通過術后不同時相點的組織學檢查，觀察到隨著術后時間的延長，從開始有骨生成到完全被新生骨所填充并成為一個整體，證明n-HA/PA66可作為臨床工作中良好的骨替代材料。

3 n-HA/PA66的臨床應用

3.1 n-HA/PA66復合人工椎體在頸椎前路手術中的應用 頸椎前路椎體次全切減壓植骨融合術已成為脊柱外科中一種常見的手術方式，主要用于治療頸椎病、頸椎失穩、頸椎間盤突出癥和頸椎骨折創傷等疾病，其通過前路可有效地切除脊髓前方受壓物的目的，并且可以進行減壓，可處理椎體和椎間盤的嚴重損傷和重建頸椎前路的穩定性。而頸椎前路椎體次全切除后，常需要植入椎體替代材料進行填充，以保證脊柱完整性和穩定性，目前應用最較廣的替代材料是鈦網植骨，作為金屬類替代物，隨著臨床的廣泛應用和術后長期的隨訪研究的不斷深入，發現鈦網植骨的缺點和并發癥并不少見，其中最受關注的是術后鈦網下沉、塌陷，有文獻報道其發生率可達50%［14］。而 Das等［15］研究表明術后鈦網下沉是很難避免的，在所有的病例中都會發生，只不過下沉的嚴重程度不一樣而已。鈦網下沉最直接的后果就是導致椎間高度的丟失，椎間孔的容積減小，神經根局部易受到刺激，同時頸椎在整體上處于力線不穩定狀態，極易引起神經根性癥狀［16］，而頸椎曲度的變化則視鈦網下沉的部位及程度不同而異。

尋找一種理想的椎體替代材料一直都困擾著每個脊柱外科醫師;而n-HA/PA66是一種新型納米復合骨替代材料，其形態、結構和組成與人體骨非常相似，并且其力學性能與人體的皮質骨相近，同時還具有較好的骨傳導性。n-HA/PA66復合人工椎體已廣泛應用于頸椎前路椎體次全切植骨融合術中。有研究［17-20］通過頸椎前路椎體次全切減壓、n-HA/PA66融合器植骨、鈦板螺釘系統內固定術治療頸椎傷病的臨床資料分析，所有患者術前癥狀均得到明顯改善，頸椎生理曲度、椎間隙高度、頸椎穩定性均得到良好的維持，無融合器下沉、塌陷、移位發生，無感染、內固定松動、脫落、斷裂等并發癥發生;結果表明，n-HA/PA66融合器能有效地重建和維持頸椎穩定性和高度，是一種理想的頸椎植骨替代材料。

3.2 n-HA/PA66復合人工椎體在胸腰椎骨折、腫瘤、結核中的應用 在胸腰椎骨折、腫瘤、結核中，行前路椎體切除后，需要使用骨替代材料進行填充，重建脊柱的穩定性。n-HA/PA66復合人工椎體因其優良的生物相容性、良好的生物力學性能和良好的骨傳導性能已被廣泛應用于胸腰椎骨折、腫瘤、結核病例中。

王高舉等［21］通過胸腰椎前路減壓，應用多孔n-HA/PA66 Cage支撐植骨融合釘棒或釘板系統固定治療胸腰椎爆裂性骨折，通過觀察患者手術前后神經功能恢復情況、融合節段后凸、傷椎鄰近上下椎體間高度、融合節段融合等情況，結果表明，n-HA/PA66 Cage可以有效恢復椎體間高度、糾正后凸畸形，并且術后未見明顯的高度丟失和畸形加重，融合率滿意。

王群波等［22］對14例胸腰椎腫瘤患者行胸腰椎前路椎體切除、n-HA/PA66復合人工椎體植入、前路釘板系統內固定術，術后隨訪觀察到復合人工椎體植骨融合率高達85.7%，并且無內固定松動及螺釘斷裂等并發癥。

王群波［23］對19例脊柱結核患者行胸腰椎前路病灶清除、椎管減壓，應用n-HA/PA66復合人工椎體植入、前路釘板內固定術，術后隨訪觀察到所有患者切口均一期愈合，無慢性竇道發生;術后半年復合人工椎體植骨融合率高達85%，并且無內固定松動、螺釘斷裂、感染等并發癥。

3.3 n-HA/PA66復合生物活性人工椎板在臨床應用

椎板減壓術是目前脊柱外科中治療脊柱疾病與外傷常用的有效方法之一。由于椎板切除術后椎板闕如，瘢痕形成而導致硬膜或神經根粘連、受壓，部分患者可出現腰椎手術失敗綜合征。1974年LaRocca提出了“椎板切除膜”理論，認為椎板切除術后所形成的瘢痕可導致術后腰痛和(或)腿痛不緩解，甚至可以加重，也給再次手術顯露椎管及神經根帶來了一系列的困難，增加了撕裂硬脊膜、腦脊液漏、損傷神經根等風險。為解決這一問題，近年來國內外學者們采用了多種材料和方法，但結果都不太理想［24-27］。蔣電明等［28］采用n-HA/PA66復合生物活性人工椎板治療椎板切除術后椎板重建23例病例分析，通過術后隨訪，CT及MRI檢查，結果表明，n-HA/PA66復合生物活性人工椎板可發生與受體骨接觸界面模糊，間隙消失;椎管擴大明顯，椎管內未見明顯瘢痕。

3.4 n-HA/PA66骨填充材料在四肢良性骨腫瘤術中的應用 四肢良性骨腫瘤刮除術后，骨缺損需要應用骨修復材料進行填充。段宏等［29］應用n-HA/PA66骨填充材料修復45例四肢良性骨腫瘤術后骨缺損，術后通過X線片和CT復查，病灶區域骨填充材料密度遂漸升高，最后病灶區有大量新生骨痂形成;術后臨床骨愈合時間平均為2.8個月，愈合率高達94.5%，取得了良好的臨床效果。梁熙等［30］用顆粒型n-HA/PA66復合骨修復材料修復37例四肢良性骨腫瘤骨缺損，術后3～5.5個月可見到新生骨長入n-HA/PA66填充區，下肢骨腫瘤在術后8個月可完全負重，上肢骨腫瘤在術后5個月可完成日?；顒?。

4 展望

n-HA/PA66復合骨填充材料，不僅在基礎研究方面，而且在臨床應用方面，均取得前所未有的優勢，但是仍有許多問題尚需解決：在體內的降解率、引導成骨能力以及缺少術后長期隨訪資料。因該研究涉及學科范圍廣，涉及材料學、生物化學、人體組織工程學、臨床醫學等，故解決這些問題任重道遠。盡管如此，n-HA/PA66復合骨填充材料還是為臨床工作中骨修復、骨缺損提供了一種非常優秀的材料，而且提供了一種全新的解決思路。因此，n-HA/PA66復合骨填充材料在面對諸多挑戰的同時，仍然顯示出了強大的生命力和美好的應用前景。

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Research Status and Advances of Nano-hydroxyapatite/Polyamide66 Composite

SANG Pei-ming1，ZHANG Ming2.(1.Medical College of Ningbo University，Ningbo315211，China;2.Department of Spine Surgery，Li Whalley Hospital of Ningbo Medical Center，Ningbo315040，China)

Recently，nano-hydroxyapatite/polyamide66 composite has been used widely as a bone replacement.It has the bioactivity，biocompatibility，osteogenesis and osteoinductivity and can be matched with the natural bone in the comprehensive mechanical properties.Now，the nano-hydroxyapatite/polyamide66 composite which has been used in the operations of the anterior cervical，the anterior lumbar，the lamina reconstruction without the lamina and the limb benign tumors shows a good result.According to the nanohydroxyapatite/polyamide66 composite features and the application effect，it's predicted to have an extensive applications.

Nano-hydroxyapatite/polyamide66;Bone defect;Bone substitute materials

R681.5

A

1006-2084(2012)13-2072-03

2011-12-16

2012-02-08 編輯：潘雪