複合人工骨

複合人工骨是一種使用複合材料製成的人工骨頭 ，基本原理是將具有骨傳導能力的材料與具有骨誘導能力的物質複合製備成複合人工骨，使它們兼具有骨傳導和骨誘導作用。

簡介

是一種使用複合材料製成的人工骨 ，基本原理是將具有骨傳導能力的材料與具有骨誘導能力的物質如骨生長因子、骨髓組織等複合製備成複合人工骨，使它們既具有骨傳導作用，又具有骨誘導作用。複合材料人工骨分為磷酸鈣複合人工骨、聚合物複合人工骨、紅骨髓複合人工骨、其他種類的複合人工骨。

分類介紹

磷酸鈣複合人工骨

主要包括TCP及HA與膠原、骨生長因子等複合人工骨。肖建德等通過透射電鏡和掃描電鏡觀察了膠原羥基磷灰石（collage hydroxy apatite,CHA）誘導成骨的基本過程，觀察認為，在成骨過程中，膠原對間質細胞具有趨化作用和促分化作用，HA起 “核心作用”，並參與基質鈣化，促進新骨形成。

聚合物複合人工骨

生物降解聚合物是近年生物材料研究領域中的一個熱點，通過技術加工可合成各種結構形態，一定的生物降解特性的各種聚合物。但它們無骨誘導活性，需與其他骨誘導因子複合套用才能取得良好效果。Isobe等用含3拌酬rhBMP-2的PLGA膠囊修復5mm大小的鼠股骨缺損，術後4 周及8周取標本作X線檢查及組織學檢查，結果顯示PLGA-BMP組已形成骨癒合，而對照組無骨連線。作者認為rhBMP-2/PLGA膠囊是一種有前途的骨再生釋放系統。Hollinger等用人的脫抗原自身消化骨（即AA骨）和PLA/PGA的複合材料修復直徑24mm的猴顱骨缺損。術後3個月和6個月取材的X線形態測量分析和組織形態測量分析顯示，PLA/PGA-AA骨複合材料治療組中的新骨少於自體骨移植組，但明顯多於空白對照組；6周時，複合材料組形成的新骨相互融合，並出現內、外骨板和中間發育良好的骨髓腔。

紅骨髓複合人工骨

骨髓由造血系統和基質系統兩部分組成。人和動物健康紅骨髓的基質細胞中含有定向性骨祖細胞（determined osteogenic precursor cells,DOPC)和可誘導性骨祖細胞（inducible ostegenic precursor cells,IOPC)oDOPC具有定向分化為骨組織的能力，IOPC在誘導因子（如 BMP)作用下才能分化成骨。骨髓組織植人後能直接促進骨折癒合和骨缺損修復。Grundel等採用TCP（占40%）和HA（占60%）合成雙相磷酸鈣陶瓷與BM複合後植人治療骨缺損，術後24周發現骨髓與塊狀陶瓷複合物組6例中，有3例呈現骨性連線，3例有纖維連線；骨髓與顆粒狀陶瓷複合物組6例中有 5例均獲骨性連線，1例纖維連線；單純骨髓植人的5例均獲骨性連線；空白對照組3例無1例連線。

東中川將骨髓細胞與HA結合，並分別加人bFGF和（或）成骨蛋白一1（osteyenic protein-1,OP-1),通過測定胸腺嗜陡摻人到DNA中的量、ALP的活性及新生骨的形成，來了解它們的生物活性。結果表明，bFGF能刺激骨髓細胞的增殖，OP-1能增加ALP的活性及刺激新生骨形成，並能促進骨髓細胞的分化。作者認為，具有三維結構的HA與骨髓細胞複合後可作為一種套用於臨床的生物材料，bFGF與OP-1能增加這種複合人工骨的成骨活性。

其他種類的複合人工骨

主要包括兩種以上材料組成的人工骨（如陶瓷、膠原與生長因子或有關細胞的複合人工骨）及與多種生長因子複合的人工骨等。馬秦等報導了複合骨預製骼骨瓣的實驗研究。作者將一定形狀的rhBMP-2、膠原、珊瑚複合骨植人狗骼骨區，結果顯示，複合骨術後3個月時，已轉變成骨組織，骼骨形狀改變，4個半月時新生骨改建為成熟骨。認為rhBMP-2、膠原、珊瑚複合骨適用於體內預製具有一定形狀和結構的骨組織瓣。

組織工程學是近20年來興起的一門多學科交叉的新興邊緣學科。它的核心是套用生物學和工程學的原理和方法來發展具有生物活性的人工替代物，用以修復、維持或改善病損組織的功能。目前，組織工程學的研究內容主要包括：

①種子細胞的分離及細胞作用的研究（包括細胞移植後的功能研究及免疫排斥反應等）；

②組織誘導物質的研究（包括各種生長因子及其釋放系統）；

③種子細胞與基質材料之間的相互配置。隨著研究的深人和發展，在不久的將來，它將給臨床治療帶來一場革命性的變化。

Bruder等將經培養的骨髓間質幹細胞（mesenchymal stem cells,MSC）與雙相磷酸鈣陶瓷（其中HA占65%，a-TCP占 35%）複合後修復狗股骨的標準大小骨缺損，術後16周取標本作組織學及組織形態學檢查。結果顯示，MSC複合移植組，有編織骨及板層樣骨組織形成，其成骨量明顯多於單用雙相磷酸鈣陶瓷組，並有大量骨領組織包繞骨髓細胞移植物（平均厚度達3．14mm）。術後16周，宿主骨與移植物形成了堅固的骨融合，修復了骨缺損。Iyoda等報導了將培養出的軟骨細胞與日A複合治療骨缺損，作者將獲得的軟骨細胞置於含HA的培養基中培養2周，掃描電鏡檢查，見HA表面及孔隙內均填充有培養的細胞，然後將其置人兔尺骨骨缺損處。另一組為單獨套用HA的對照組。術後2周，即觀察到實驗組表面及孔隙內有增生的軟骨細胞，術後 4周及6周，可見實驗組移植物中央有大量新生骨組織形成，而對照組無此反應。術後13周，見實驗組移植物已被部分吸收，完全被板層樣骨組織包裹，並觀察到有骨髓樣組織形成。

Breitbart等將骨膜細胞分離及培養擴增後種植於PGA無紡布上孵育2周，修復兔顱骨標準大小骨缺損。並於術後4周及12周，分別取標本做組織學、生物化學及放射學檢查。骨膜細胞體外培養表明，有成骨細胞表型表達，在維生素馬誘導下可產生骨鈣組織。動物實驗結果顯示，術後4周實驗組骨缺損處有骨島形成，其膠原含量明顯較對照組多（屍<0．006)；術後12周，骨缺損處基本被新生骨組織填充，嗅脫氧尿核昔標記螢光分析證明，新生的骨組織來源於培養的骨膜細胞。

組織工程化人工骨與宿主骨之間的融合，與周圍血管的長人至關重要，為了加速這一過程，Casabona等設計出一種生物工程化預製骨瓣即帶血管蒂的骨組織工程。作者將經培養的骨髓細胞與經基磷灰石複合後植人裸鼠預先製備的帶血管蒂的背闊肌皮瓣中。8周后組織學檢查顯示生物工程化預構骨瓣中有豐富的骨組織形成，血管豐富，形成工程化的帶血管蒂的骨肌皮瓣。隨後進行的帶蒂骨組織移植修復骨缺損的效果良好。