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功能性羟基磷灰石生物复合材料的研究进展/赵珊等
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功能性羟基磷灰石生物复合材料的研究进展
赵珊,李延报,李东旭
(南京工业大学材料科学与工程学院材料化学国家重点实验室,南京210009
摘要由于羟基磷灰石(HA)不但与人体骨貉晶体成分和结构基本一致,而且其生物相容性、界面生物活性均
优于医用钛、难櫲胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力,无毒副作用,无致癌
作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。目前羟基磷
灰石的研究热点是向功能化发展,从功能化角度论逑了羟基磷灰石作为骨修复材料的主要研究动态,概括了形态发
生蛋白(BMP)、骨胶原,纤维蛋白粘合剂、骨形成因子等与HA复合产生的仿生材料的研究进展。此外,还讨论了羟
基磷灰石的压电效用在骨修复以及纳米羟基礫灰石颗粒在治疗肿瘤方面的研究进展。
关键词羟基磷灰石功能性仿生材料抗肿瘤
Research Progress in Functionality of Hydroxyapatite Biocomposites
ZHAO Shan, LI Yanbao, LI Dongxu
(State Key Iab of Materials-oriented Chemical Engineering, College of Materials Science Engineering
Nanjing University of Technology, Nanjing 210009)
bct One of the mineral components inside the bone and teeth of the human body is calcium hydroxyapa
tite(HA). It possesses good biocompatibility property and adequate biodegradation rate that not only has been widely
used in orthopaedics as bone grafts but also in drug delivery systems for controlled release. The recent progress in the
field of functionality of hydroxyapatite, especially in bone repair and turnor curing applications is reviewed. The experi
mental and theoretical results of functional biomimetic and medical hydroxyapatite are summarized. Finally the deve-
lopment trend of functional biomaterial is prospected
Key words hydroxyapatite, functionality, biomimetic material, anti-tumor
0引言
2功能性羟基磷灰石材料
随着材料科学与生命科学的发展,生物材料的研究已经2.1模拟人体硬组织成分、结构与力学性能的HA生
从被动地适应生物环境发展到有目的地设计材料组分,以达
物复合材料
到与生物组织的有序连接,生物材料必将走向功能性半生命
将天然有机物和HA复合制备成HA/有机物复合材
方向,被要求具备组织电学适应性和参与生物体组织、能量料,可以改善HA的力学性能和手术的可操作性,并能发挥
交换的功能,从而也就出现针对强韧化羟基磷灰石复合材料天然有机物促进人体硬组织生长的特性。近年来发展起来
而言的功能性活性羟基磷灰石生物复合材料り。
的仿生法就是模仿了自然界生理磷灰石的矿化机制,使磷灰
1羟基磷灰石的结构
石层在类似于人体环境条件的水溶液中自然沉积出来3。
这种磷灰石层具有如下的优越性:成分更接近于人体骨无机
羟基磷灰石是一种礫酸钙生物陶瓷,是一类重要的骨修质,具有高的生物相容性和骨结合能力;可在低温下工作,为
复材料,分子式为Ca(POA)6(OH)2,简写为HA或HAP,共沉积蛋白质等生物大分子提供了可能性;可在形状复杂和
Ca/P物质的量比理论值为1.67,属磷酸钙陶瓷中的一种生多孔的基体上形成均匀的涂层。采用的天然有机物主要指
物活性材料。从分子结构(如图1)可以看出,它易与周围液从动物组织中提取的、经过特殊化学处理的具有某地活性和
体发生离子交换。HA属六方晶系,空间群为P63/m。其结特殊性能的物质,如骨形态发生蛋白(BMP)、骨胶原、纤维蛋
构为六角柱体,与c轴垂直的面是一个六边形,a、b轴的夹角白粘合剂、骨形成因子等,目前这方面研究仍处于初步阶段
为120°,晶胞常数a=b=9.324A,c=6.881A。单位晶胞含2.1.1蛋白-HA二元体系的复合
有10个[Ca]r、6个[PO1]3和2个[OHT,这样的结构和
BMP复合适宜的载体HA应用于修复骨缺损是目前的
组成使得HA具有较好的稳定性。
研究热点。BMP是一种水溶性低分子酸性糖蛋白,可诱导
关国家自然科学基金(50802042)
赵珊:女,硕士研究生,从事生物材料研究李东旭:通讯作者,教授E-mnaill:dongxi(@njut.edu.cn