医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合生物材料研究现状及进展

桑裴铭(综述)，张 明(审校)

(1.宁波大学医学院，浙江宁波 315211;2.宁波市医疗中心李惠利医院脊柱外科，浙江宁波 315040)

医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合生物材料研究现状及进展

桑裴铭1△(综述)，张 明2※(审校)

(1.宁波大学医学院，浙江宁波 315211;2.宁波市医疗中心李惠利医院脊柱外科，浙江宁波 315040)

医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合生物活性材料是近年来广泛应用的骨替代材料。n-HA/PA66复合生物活性材料同时具有生物活性、生物相容性、骨生成、骨诱导性，并且其综合力学性能与自然骨的力学性能匹配，能满足临床硬组织修复要求等优点。目前n-HA/PA66复合生物活性材料在颈椎前路、腰椎前路、椎板阙如重建、四肢良性肿瘤等手术中应用，均取得了良好的效果。根据n-HA/PA66复合生物活性材料特性及现有的应用效果，其将会有非常广泛的应用前景。

医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66;骨缺损;骨替代材料

骨缺损、骨移植一直是每一个骨科医师所必须面对的问题。目前在临床上应用较广的是自体骨移植、同种异体骨移植和异种骨移植。自体骨至今仍是衡量植骨融合的“金标准”［1］。而目前临床应用广泛的自体髂骨取骨存在周围神经损伤、供骨区疼痛、血肿、感染、腹疝、外观改变等并发症［2］。同种异体骨存在疾病传染等危险。异种骨移植有时会无法刺激成骨，而且常诱发不良的异物反应［3］。研究新型骨替代材料是每个骨科医师和医学材料研究者所共同面对严峻的问题。作为理想的骨移植材料必须能够提供骨传导基质、骨诱导因子和骨生成细胞［4］。医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(nano-hydroxyapatite/polyamide66，n-HA/PA66)复合生物活性材料是近年来发展迅速的一种新型生物骨修复活性材料。

1 n-HA/PA66复合生物活性材料介绍

羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)是一种深受临床医师欢迎的骨修复材料，这是由于它的组成成分与生物硬组织的HA极其相似，具有优良的生物相容性和生物活性［5］。但单纯将HA作为硬组织替代或修复材料，其力学强度不能达到所期望的要求。

因此李玉宝等［6-7］通过聚酰胺(polyamide，PA)对n-HA材料的增韧，设计出同时具有生物活性和生物相容性的骨修复材料，其综合力学性与人体骨皮质的力学性能相近，能够达到临床上硬组织修复的要求。

该复合材料具有诸多优点：n-HA在复合物中含量高，有较高的生物活性;n-HA在复合材料中分布均匀;n-HA与PA66之间连接的化学键，较牢固，使复合材料能更好地传递外应力，故能达到既增强又增韧的目的，特别是在抗压、抗弯强度和弹性模量等方面，与人体自然骨皮质相近。

2 n-HA/PA66的基础研究

李鸿等［8］通过对 n-HA/PA66进行细胞毒性试验、致敏试验、热原试验、溶血试验等四项试验，结果表明其无细胞毒性、无致敏性、无热原反应，溶血率仅为0.59%(＜5%)，可以认为多孔 n-HA/PA66复合材料具有良好的生物安全性。孟纯阳等［9-10］通过应用n-HA/PA66植入大白兔和小鼠体内，采用在不同时相点对血液常规、炎性指标、血生化指标和肝、肾功能等指标进行检测，结果表明10、15、20 g/L三种不同浓度的n-HA/PA66复合材料的溶血率均未超过5%，达到规定的标准;其复合材料的原发性刺激指数为0.0111，应归为极轻微范围(0～0.4);通过采用n-HA/PA66植入大白免体内，观察可见n-HA/PA66短期内不会对兔血清钙磷代谢产生影响;但是n-HA/PA66植入体内后，会在其表面形成一层新的磷灰石晶体，并且可牢固地与受体骨相结合。

唐文胜等［11］通过对雄性家犬行L5椎板切除，并且植入n-HA/PA66人工椎板，术后观察16～24周，发现人工椎板界面有软骨细胞和板层骨，硬膜粘连程度明显好于椎板阙如的家犬，未见人工椎板断裂塌陷、突入椎管、压迫硬脊膜。

陈日高等［12］将n-HA/PA66椎间融合器应用于山羊颈椎前路椎间融合术中，测量椎间高度、椎间角及前凸角等内容，结果表明n-HA/PA66椎间融合器可有效维持颈椎椎间隙高度，而且还可以促进植骨融合。

Qian等［13］通过将n-HA/PA66复合物移植到新西兰白鼠的肌肉和胫骨，通过术后不同时相点的组织学检查，观察到随着术后时间的延长，从开始有骨生成到完全被新生骨所填充并成为一个整体，证明n-HA/PA66可作为临床工作中良好的骨替代材料。

3 n-HA/PA66的临床应用

3.1 n-HA/PA66复合人工椎体在颈椎前路手术中的应用 颈椎前路椎体次全切减压植骨融合术已成为脊柱外科中一种常见的手术方式，主要用于治疗颈椎病、颈椎失稳、颈椎间盘突出症和颈椎骨折创伤等疾病，其通过前路可有效地切除脊髓前方受压物的目的，并且可以进行减压，可处理椎体和椎间盘的严重损伤和重建颈椎前路的稳定性。而颈椎前路椎体次全切除后，常需要植入椎体替代材料进行填充，以保证脊柱完整性和稳定性，目前应用最较广的替代材料是钛网植骨，作为金属类替代物，随着临床的广泛应用和术后长期的随访研究的不断深入，发现钛网植骨的缺点和并发症并不少见，其中最受关注的是术后钛网下沉、塌陷，有文献报道其发生率可达50%［14］。而 Das等［15］研究表明术后钛网下沉是很难避免的，在所有的病例中都会发生，只不过下沉的严重程度不一样而已。钛网下沉最直接的后果就是导致椎间高度的丢失，椎间孔的容积减小，神经根局部易受到刺激，同时颈椎在整体上处于力线不稳定状态，极易引起神经根性症状［16］，而颈椎曲度的变化则视钛网下沉的部位及程度不同而异。

寻找一种理想的椎体替代材料一直都困扰着每个脊柱外科医师;而n-HA/PA66是一种新型纳米复合骨替代材料，其形态、结构和组成与人体骨非常相似，并且其力学性能与人体的皮质骨相近，同时还具有较好的骨传导性。n-HA/PA66复合人工椎体已广泛应用于颈椎前路椎体次全切植骨融合术中。有研究［17-20］通过颈椎前路椎体次全切减压、n-HA/PA66融合器植骨、钛板螺钉系统内固定术治疗颈椎伤病的临床资料分析，所有患者术前症状均得到明显改善，颈椎生理曲度、椎间隙高度、颈椎稳定性均得到良好的维持，无融合器下沉、塌陷、移位发生，无感染、内固定松动、脱落、断裂等并发症发生;结果表明，n-HA/PA66融合器能有效地重建和维持颈椎稳定性和高度，是一种理想的颈椎植骨替代材料。

3.2 n-HA/PA66复合人工椎体在胸腰椎骨折、肿瘤、结核中的应用 在胸腰椎骨折、肿瘤、结核中，行前路椎体切除后，需要使用骨替代材料进行填充，重建脊柱的稳定性。n-HA/PA66复合人工椎体因其优良的生物相容性、良好的生物力学性能和良好的骨传导性能已被广泛应用于胸腰椎骨折、肿瘤、结核病例中。

王高举等［21］通过胸腰椎前路减压，应用多孔n-HA/PA66 Cage支撑植骨融合钉棒或钉板系统固定治疗胸腰椎爆裂性骨折，通过观察患者手术前后神经功能恢复情况、融合节段后凸、伤椎邻近上下椎体间高度、融合节段融合等情况，结果表明，n-HA/PA66 Cage可以有效恢复椎体间高度、纠正后凸畸形，并且术后未见明显的高度丢失和畸形加重，融合率满意。

王群波等［22］对14例胸腰椎肿瘤患者行胸腰椎前路椎体切除、n-HA/PA66复合人工椎体植入、前路钉板系统内固定术，术后随访观察到复合人工椎体植骨融合率高达85.7%，并且无内固定松动及螺钉断裂等并发症。

王群波［23］对19例脊柱结核患者行胸腰椎前路病灶清除、椎管减压，应用n-HA/PA66复合人工椎体植入、前路钉板内固定术，术后随访观察到所有患者切口均一期愈合，无慢性窦道发生;术后半年复合人工椎体植骨融合率高达85%，并且无内固定松动、螺钉断裂、感染等并发症。

3.3 n-HA/PA66复合生物活性人工椎板在临床应用

椎板减压术是目前脊柱外科中治疗脊柱疾病与外伤常用的有效方法之一。由于椎板切除术后椎板阙如，瘢痕形成而导致硬膜或神经根粘连、受压，部分患者可出现腰椎手术失败综合征。1974年LaRocca提出了“椎板切除膜”理论，认为椎板切除术后所形成的瘢痕可导致术后腰痛和(或)腿痛不缓解，甚至可以加重，也给再次手术显露椎管及神经根带来了一系列的困难，增加了撕裂硬脊膜、脑脊液漏、损伤神经根等风险。为解决这一问题，近年来国内外学者们采用了多种材料和方法，但结果都不太理想［24-27］。蒋电明等［28］采用n-HA/PA66复合生物活性人工椎板治疗椎板切除术后椎板重建23例病例分析，通过术后随访，CT及MRI检查，结果表明，n-HA/PA66复合生物活性人工椎板可发生与受体骨接触界面模糊，间隙消失;椎管扩大明显，椎管内未见明显瘢痕。

3.4 n-HA/PA66骨填充材料在四肢良性骨肿瘤术中的应用 四肢良性骨肿瘤刮除术后，骨缺损需要应用骨修复材料进行填充。段宏等［29］应用n-HA/PA66骨填充材料修复45例四肢良性骨肿瘤术后骨缺损，术后通过X线片和CT复查，病灶区域骨填充材料密度遂渐升高，最后病灶区有大量新生骨痂形成;术后临床骨愈合时间平均为2.8个月，愈合率高达94.5%，取得了良好的临床效果。梁熙等［30］用颗粒型n-HA/PA66复合骨修复材料修复37例四肢良性骨肿瘤骨缺损，术后3～5.5个月可见到新生骨长入n-HA/PA66填充区，下肢骨肿瘤在术后8个月可完全负重，上肢骨肿瘤在术后5个月可完成日常活动。

4 展望

n-HA/PA66复合骨填充材料，不仅在基础研究方面，而且在临床应用方面，均取得前所未有的优势，但是仍有许多问题尚需解决：在体内的降解率、引导成骨能力以及缺少术后长期随访资料。因该研究涉及学科范围广，涉及材料学、生物化学、人体组织工程学、临床医学等，故解决这些问题任重道远。尽管如此，n-HA/PA66复合骨填充材料还是为临床工作中骨修复、骨缺损提供了一种非常优秀的材料，而且提供了一种全新的解决思路。因此，n-HA/PA66复合骨填充材料在面对诸多挑战的同时，仍然显示出了强大的生命力和美好的应用前景。

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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 编辑：潘雪