桑裴銘(綜述)，張 明(審校)

(1.寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院，浙江寧波 315211;2.寧波市醫(yī)療中心李惠利醫(yī)院脊柱外科，浙江寧波 315040)

醫(yī)用納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合生物材料研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

桑裴銘1△(綜述)，張 明2※(審校)

(1.寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院，浙江寧波 315211;2.寧波市醫(yī)療中心李惠利醫(yī)院脊柱外科，浙江寧波 315040)

醫(yī)用納米羥基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)復(fù)合生物活性材料是近年來廣泛應(yīng)用的骨替代材料。n-HA/PA66復(fù)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(dǎo)性，并且其綜合力學(xué)性能與自然骨的力學(xué)性能匹配，能滿足臨床硬組織修復(fù)要求等優(yōu)點。目前n-HA/PA66復(fù)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(shù)中應(yīng)用，均取得了良好的效果。根據(jù)n-HA/PA66復(fù)合生物活性材料特性及現(xiàn)有的應(yīng)用效果，其將會有非常廣泛的應(yīng)用前景。

醫(yī)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(yī)師所必須面對的問題。目前在臨床上應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)”［1］。而目前臨床應(yīng)用廣泛的自體髂骨取骨存在周圍神經(jīng)損傷、供骨區(qū)疼痛、血腫、感染、腹疝、外觀改變等并發(fā)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(fā)不良的異物反應(yīng)［3］。研究新型骨替代材料是每個骨科醫(yī)師和醫(yī)學(xué)材料研究者所共同面對嚴(yán)峻的問題。作為理想的骨移植材料必須能夠提供骨傳導(dǎo)基質(zhì)、骨誘導(dǎo)因子和骨生成細(xì)胞［4］。醫(yī)用納米羥基磷灰石/聚酰胺66(nano-hydroxyapatite/polyamide66，n-HA/PA66)復(fù)合生物活性材料是近年來發(fā)展迅速的一種新型生物骨修復(fù)活性材料。

1 n-HA/PA66復(fù)合生物活性材料介紹

羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)是一種深受臨床醫(yī)師歡迎的骨修復(fù)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(yōu)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(fù)材料，其力學(xué)強(qiáng)度不能達(dá)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(shè)計出同時具有生物活性和生物相容性的骨修復(fù)材料，其綜合力學(xué)性與人體骨皮質(zhì)的力學(xué)性能相近，能夠達(dá)到臨床上硬組織修復(fù)的要求。

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

2 n-HA/PA66的基礎(chǔ)研究

李鴻等［8］通過對 n-HA/PA66進(jìn)行細(xì)胞毒性試驗、致敏試驗、熱原試驗、溶血試驗等四項試驗，結(jié)果表明其無細(xì)胞毒性、無致敏性、無熱原反應(yīng)，溶血率僅為0.59%(＜5%)，可以認(rèn)為多孔 n-HA/PA66復(fù)合材料具有良好的生物安全性。孟純陽等［9-10］通過應(yīng)用n-HA/PA66植入大白兔和小鼠體內(nèi)，采用在不同時相點對血液常規(guī)、炎性指標(biāo)、血生化指標(biāo)和肝、腎功能等指標(biāo)進(jìn)行檢測，結(jié)果表明10、15、20 g/L三種不同濃度的n-HA/PA66復(fù)合材料的溶血率均未超過5%，達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn);其復(fù)合材料的原發(fā)性刺激指數(shù)為0.0111，應(yīng)歸為極輕微范圍(0～0.4);通過采用n-HA/PA66植入大白免體內(nèi)，觀察可見n-HA/PA66短期內(nèi)不會對兔血清鈣磷代謝產(chǎn)生影響;但是n-HA/PA66植入體內(nèi)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(jié)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(shù)后觀察16～24周，發(fā)現(xiàn)人工椎板界面有軟骨細(xì)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(yīng)用于山羊頸椎前路椎間融合術(shù)中，測量椎間高度、椎間角及前凸角等內(nèi)容，結(jié)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(jìn)植骨融合。

Qian等［13］通過將n-HA/PA66復(fù)合物移植到新西蘭白鼠的肌肉和脛骨，通過術(shù)后不同時相點的組織學(xué)檢查，觀察到隨著術(shù)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(yīng)用

3.1 n-HA/PA66復(fù)合人工椎體在頸椎前路手術(shù)中的應(yīng)用 頸椎前路椎體次全切減壓植骨融合術(shù)已成為脊柱外科中一種常見的手術(shù)方式，主要用于治療頸椎病、頸椎失穩(wěn)、頸椎間盤突出癥和頸椎骨折創(chuàng)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(jìn)行減壓，可處理椎體和椎間盤的嚴(yán)重?fù)p傷和重建頸椎前路的穩(wěn)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(jìn)行填充，以保證脊柱完整性和穩(wěn)定性，目前應(yīng)用最較廣的替代材料是鈦網(wǎng)植骨，作為金屬類替代物，隨著臨床的廣泛應(yīng)用和術(shù)后長期的隨訪研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)鈦網(wǎng)植骨的缺點和并發(fā)癥并不少見，其中最受關(guān)注的是術(shù)后鈦網(wǎng)下沉、塌陷，有文獻(xiàn)報道其發(fā)生率可達(dá)50%［14］。而 Das等［15］研究表明術(shù)后鈦網(wǎng)下沉是很難避免的，在所有的病例中都會發(fā)生，只不過下沉的嚴(yán)重程度不一樣而已。鈦網(wǎng)下沉最直接的后果就是導(dǎo)致椎間高度的丟失，椎間孔的容積減小，神經(jīng)根局部易受到刺激，同時頸椎在整體上處于力線不穩(wěn)定狀態(tài)，極易引起神經(jīng)根性癥狀［16］，而頸椎曲度的變化則視鈦網(wǎng)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(yī)師;而n-HA/PA66是一種新型納米復(fù)合骨替代材料，其形態(tài)、結(jié)構(gòu)和組成與人體骨非常相似，并且其力學(xué)性能與人體的皮質(zhì)骨相近，同時還具有較好的骨傳導(dǎo)性。n-HA/PA66復(fù)合人工椎體已廣泛應(yīng)用于頸椎前路椎體次全切植骨融合術(shù)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(tǒng)內(nèi)固定術(shù)治療頸椎傷病的臨床資料分析，所有患者術(shù)前癥狀均得到明顯改善，頸椎生理曲度、椎間隙高度、頸椎穩(wěn)定性均得到良好的維持，無融合器下沉、塌陷、移位發(fā)生，無感染、內(nèi)固定松動、脫落、斷裂等并發(fā)癥發(fā)生;結(jié)果表明，n-HA/PA66融合器能有效地重建和維持頸椎穩(wěn)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(fù)合人工椎體在胸腰椎骨折、腫瘤、結(jié)核中的應(yīng)用 在胸腰椎骨折、腫瘤、結(jié)核中，行前路椎體切除后，需要使用骨替代材料進(jìn)行填充，重建脊柱的穩(wěn)定性。n-HA/PA66復(fù)合人工椎體因其優(yōu)良的生物相容性、良好的生物力學(xué)性能和良好的骨傳導(dǎo)性能已被廣泛應(yīng)用于胸腰椎骨折、腫瘤、結(jié)核病例中。

王高舉等［21］通過胸腰椎前路減壓，應(yīng)用多孔n-HA/PA66 Cage支撐植骨融合釘棒或釘板系統(tǒng)固定治療胸腰椎爆裂性骨折，通過觀察患者手術(shù)前后神經(jīng)功能恢復(fù)情況、融合節(jié)段后凸、傷椎鄰近上下椎體間高度、融合節(jié)段融合等情況，結(jié)果表明，n-HA/PA66 Cage可以有效恢復(fù)椎體間高度、糾正后凸畸形，并且術(shù)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(fù)合人工椎體植入、前路釘板系統(tǒng)內(nèi)固定術(shù)，術(shù)后隨訪觀察到復(fù)合人工椎體植骨融合率高達(dá)85.7%，并且無內(nèi)固定松動及螺釘斷裂等并發(fā)癥。

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

3.3 n-HA/PA66復(fù)合生物活性人工椎板在臨床應(yīng)用

椎板減壓術(shù)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(shù)后椎板闕如，瘢痕形成而導(dǎo)致硬膜或神經(jīng)根粘連、受壓，部分患者可出現(xiàn)腰椎手術(shù)失敗綜合征。1974年LaRocca提出了“椎板切除膜”理論，認(rèn)為椎板切除術(shù)后所形成的瘢痕可導(dǎo)致術(shù)后腰痛和(或)腿痛不緩解，甚至可以加重，也給再次手術(shù)顯露椎管及神經(jīng)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(jīng)根等風(fēng)險。為解決這一問題，近年來國內(nèi)外學(xué)者們采用了多種材料和方法，但結(jié)果都不太理想［24-27］。蔣電明等［28］采用n-HA/PA66復(fù)合生物活性人工椎板治療椎板切除術(shù)后椎板重建23例病例分析，通過術(shù)后隨訪，CT及MRI檢查，結(jié)果表明，n-HA/PA66復(fù)合生物活性人工椎板可發(fā)生與受體骨接觸界面模糊，間隙消失;椎管擴(kuò)大明顯，椎管內(nèi)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(shù)中的應(yīng)用 四肢良性骨腫瘤刮除術(shù)后，骨缺損需要應(yīng)用骨修復(fù)材料進(jìn)行填充。段宏等［29］應(yīng)用n-HA/PA66骨填充材料修復(fù)45例四肢良性骨腫瘤術(shù)后骨缺損，術(shù)后通過X線片和CT復(fù)查，病灶區(qū)域骨填充材料密度遂漸升高，最后病灶區(qū)有大量新生骨痂形成;術(shù)后臨床骨愈合時間平均為2.8個月，愈合率高達(dá)94.5%，取得了良好的臨床效果。梁熙等［30］用顆粒型n-HA/PA66復(fù)合骨修復(fù)材料修復(fù)37例四肢良性骨腫瘤骨缺損，術(shù)后3～5.5個月可見到新生骨長入n-HA/PA66填充區(qū)，下肢骨腫瘤在術(shù)后8個月可完全負(fù)重，上肢骨腫瘤在術(shù)后5個月可完成日?；顒?。

4 展望

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