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可降解聚酯-磷酸钙复合骨材料有望在近期进入临床

提示:

随着社会经济的发展,由于手术、创伤造成的骨缺损、骨不连日益成为临床上所面临的棘手问题。目前,情况严重的骨缺损、骨不连必须借助骨移植和金属替代手术来治疗,金属替代物只能以异物的形式存在并起到支撑作用,存在炎症反应等潜在危险;骨移植虽然可以替代为新的骨组织,但存在来源有限或者免疫排斥反应等诸多问题。因

    随着社会经济的发展,由于手术、创伤造成的骨缺损、骨不连日益成为临床上所面临的棘手问题。目前,情况严重的骨缺损、骨不连必须借助骨移植和金属替代手术来治疗,金属替代物只能以异物的形式存在并起到支撑作用,存在炎症反应等潜在危险;骨移植虽然可以替代为新的骨组织,但存在来源有限或者免疫排斥反应等诸多问题。因此,如何找到一个合适的途径,既能使受损部位长出新的骨组织,又不受来源限制且不存在排斥反应呢?

    为了解决这一难题,清华大学于2002年成功研制了可降解聚酯一磷酸钙复合骨材料,经过长时间的动物实验和医学评价,该产品有望在近期进入临床应用。

    可降解聚酯磷酸钙复合骨材料应用了计算机辅助组织工程的原理。在具有自主知识产权的快速成形工艺“低温沉积制造工艺”平台(图1)上,将可降解的生物材料在计算机的驱动下堆积成一个具有可设计多孔结构的“支架”(图2),复合可以诱导骨细胞分化增殖的生长因子骨——形态发生蛋白(BMP)后植入体内,病损周围的骨髓基质干细胞可以爬入支架并在其中分化、增殖,进而长出新的骨组织,同时支架材料逐渐降解并排出体外,直至支架完全被新的骨组织所代替。该材料具有如下特点:

低温沉积制造工艺平台

    1    低温沉积制造工艺平台

    (1)可以诱导长出新的骨组织,同时材料逐渐降解并排出体外,无任何材料残余,且采用的材料为人工合成的聚酯和磷酸钙复合材料,不存在来源问题以及感染、致敏、致畸、致热等副作用。且低温下成形保护了材料的生物学活性,因此修复效果更为理想。

    (2)可以方便地满足病人骨缺损的个性化需要。由于采用了自主研发的快速成形工艺,可以用病损部位CT扫描数据重构出病损组织的模型,并在该模型的驱动下加工出具有相同外形结构的支架,缩短了手术时间,减轻了病人痛苦。且加工的支架材料具有孔隙率高、孔隙结构可设计的优点,可以在一定程度上缩短骨组织再生的时间。

    (3)所加工的支架具有与松质骨相当的力学性能,即使在修复期间也起到了临时支撑的作用。

    大量的动物实验表明,可降解聚酯一磷酸钙复合骨材料是较为理想的骨组织修复材料:3个月成功修复了15mm长的兔桡骨缺损(使用材料如图2(c)所示,修复效果如图3所示),6个月成功修复了20mm长的犬桡骨缺损(使用材料如图2(d)所示,修复效果类似于图3);使用颗粒型材料3个月成功诱导兔椎板间多节段脊柱融合和兔腰椎横突间脊柱融合,使用大段圆柱型材料6个月成功诱导羊腰椎椎体间脊柱融合,融合率均为100%

可降解聚酯-磷酸钙复合骨材料支架

    2    可降解聚酯-磷酸钙复合骨材料支架

可降解聚酯-磷酸钙复合骨材料修复兔桡骨结果

    3    可降解聚酯-磷酸钙复合骨材料修复兔桡骨结果

    经过长时间的深入研究及生物学评价,证明该可降解聚酯磷酸钙复合骨材料具有较强的骨缺损修复能力。材料的优化选择、生产过程的无菌等一系列措施,使该材料能够减轻病人痛苦、在较短的时间内安全地修复病损的骨组织。由清华大学与第四军医大学两个单位合作完成的“组织工程材料的大段骨快速成形制造”项目,经过教育部科技成果鉴定认为:在成形工艺设备、大段骨的孔隙结构、骨诱导性能和动物实验等方面均处于国际领先水平。目前正在不遗余力地将该产品推向临床和产业化,以解决目前骨组织临床上所面临的诸多问题,为骨组织创伤或病损的病人带来福音。


(责任编辑: 艾特贸易网 )

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