可注射性骨水泥綜述

可注射性骨水泥綜述第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五Question什么是可注射性骨水泥？常見(jiàn)的注射性骨水泥有哪些？作為可注射性人體替代骨需要滿(mǎn)足什么要求？骨水泥應(yīng)用技術(shù)有哪些？應(yīng)用在哪些方面？第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五可注射性骨水泥可注射性骨水泥人工合成無(wú)機(jī)材料人工合成有機(jī)生物大分子復(fù)合材料和組織工程材料磷酸鈣骨水泥硫酸鈣骨水泥丙烯酸骨水泥復(fù)合物單一材料在生物學(xué)及力學(xué)角度大多都存在缺陷復(fù)合+膠原、珊瑚…骨水泥是在骨矯形修復(fù)過(guò)程中,用于填補(bǔ)缺損和固定移植體的材料。第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五理想的可注射性骨水泥[1][1]LowKL,TanSH,ZeinSH,RoetherJA,MourinoV,BoccacciniAR.Calciumphosphate-basedcompositesasinjectablebonesubstitutematerials.JBiomedMaterResBApplBiomater.2010;94:273-86.生物相容性好固化過(guò)程放熱少組成、結(jié)構(gòu)、性能與人體骨組織相近的生物活性骨水泥第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五丙烯酸骨水泥自1996年英國(guó)醫(yī)生Charnley首次將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)用于固定矯形移植體以來(lái),PMMA骨水泥的應(yīng)用對(duì)人工關(guān)節(jié)的發(fā)展起過(guò)巨大推動(dòng)作用,并在骨缺損、骨癌刮除后的空洞填充修復(fù)中得到了廣泛應(yīng)用。+：PMMA骨水泥成型容易,使用方便-：PMMA屬于生物惰性材料，不能與宿主骨組織形成有機(jī)的化學(xué)界面結(jié)合，另外凝固聚合過(guò)程中產(chǎn)生熱量、單體的細(xì)胞毒性作用、可操作時(shí)間有限等不足也限制了其臨床應(yīng)用PMMA固相為聚甲基丙烯酸甲酯液相為甲基丙烯酸甲酯共混（放熱）聚合反應(yīng)固化PMMA粉末為5um~130um直徑的小球。無(wú)氣味，性能穩(wěn)定。

MMA為無(wú)色液體，在一定條件下能自行聚合固化成聚合體PMMA第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五PMMA骨水泥產(chǎn)品國(guó)外產(chǎn)品CMW(Howmedica)Coriplast3(Corin)OsteoBond(Zimmer)Osteopal(Biomet)Palacos（Biomet）SimplexP(Howmedica)Sulfix-6(Sulzer)ZimmerLVC(Zimmer)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品：TJ骨水泥（天津）骨固著劑（四川）高效能骨水泥（上海）SH-1型骨水泥（上海）相同——基本成分目前市售的各種品牌的骨水泥其基本成分均是相同的，即甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。差別——添加成分各種品牌的骨水泥其添加成分有極大的差別。如促進(jìn)劑、阻抑劑、顯影劑、抗生素、抗癌藥、骨粉、HA等。第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五PMMA骨水泥技術(shù)第一代骨水泥技術(shù)：手工攪拌，指壓填充第二代骨水泥技術(shù)：手工攪拌，骨水泥槍填充第三代骨水泥技術(shù)：離心攪拌/真空攪拌，骨水泥槍填充調(diào)制過(guò)程中不會(huì)有碎屑脫落而混入骨水泥減少固化骨水泥中空泡的目的第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五PMMA骨水泥不足假體磨損：不僅可磨損聚乙烯，也能磨損金屬假體心血管系統(tǒng)反應(yīng)：低血壓、猝死等假體松動(dòng)：除與聚乙烯碎屑有關(guān)外，還和骨水泥碎屑有關(guān)骨組織損傷：聚合時(shí)產(chǎn)熱細(xì)胞毒性：主要是單體降低局部抗感染力，骨-骨水泥界面是細(xì)菌易繁殖區(qū)

過(guò)敏反應(yīng)：主要是單體因使用骨水泥而發(fā)生休克、肺栓塞、心肌梗死和猝死的病例，國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道。雖然這些并發(fā)癥極少發(fā)生，但危害極大，應(yīng)引起高度重視。為了預(yù)防和減少骨水泥應(yīng)用過(guò)程中全身性反應(yīng)的發(fā)生，充填骨水泥前，應(yīng)通知麻醉醫(yī)師，注意觀察血壓變化，必要時(shí)可適當(dāng)?shù)夭捎蒙龎捍胧┱婵諗嚢?、脈沖加壓沖洗和骨水泥槍由深至淺注入骨水泥可以減少單體、空氣、血凝塊和脂肪顆粒等進(jìn)入血液，減輕毒性作用和降低栓塞的可能性。第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五PMMA骨水泥復(fù)合物雖然PMMA骨水泥成型容易,使用方便,但由于其生物相容性差,與人體骨是非骨性結(jié)合,近年來(lái)研究人員不斷對(duì)PMMA骨水泥進(jìn)行改進(jìn)：在PMMA骨水泥中加入磷酸鈣陶瓷粉末,可以提高PMMA骨水泥的生物相容性。但由于PMMA密實(shí)不透,加入的磷酸鈣陶瓷粉末,其活性可能被掩蓋,不利于其與活體組織發(fā)揮骨傳導(dǎo)作用。為改進(jìn)PMMA與骨結(jié)合狀況,將PMMA改為多孔結(jié)構(gòu),使骨組織長(zhǎng)入骨水泥后,修復(fù)體得到生物學(xué)固定,在一定程度上減緩了松動(dòng)發(fā)生。王善沅等將該網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)骨水泥材料作為甲氨喋呤(MTX,一種廣譜抗腫瘤藥物)的載體,進(jìn)行了藥物釋放速度的試驗(yàn)。并將慶大霉素加入具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的PMMA中,在人工髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)中作了60例臨床應(yīng)用。該骨水泥具有小孔,孔徑在0.1-150.μm之間,大孔孔徑在150μm以上,大孔占所有孔洞面積的10-20%。結(jié)果表明,載有慶大霉素的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)PMMA骨水泥,其界面剪切應(yīng)力強(qiáng)度比普通骨水泥高30%。臨床使用表明,具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)負(fù)載慶大霉素的PMMA骨水泥是目前一種高效、低毒、比較理想的骨水泥,對(duì)預(yù)防感染和減少假體下沉有良好作用。有網(wǎng)孔的載藥PMMA,具有載藥和骨水泥雙重功能,若將磷酸鈣陶瓷粉末加入其中,磷酸鈣陶瓷的活性不被掩蓋,有利于發(fā)揮后者的骨傳導(dǎo)作用,更能加強(qiáng)界面結(jié)合,防止假體松動(dòng)下沉。PMMA骨水泥本身的組分、理化性能等數(shù)十年來(lái)沒(méi)有根本性的變化第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五磷酸鈣骨水泥磷酸鈣生物活性骨水泥（CPC）又稱(chēng)羥基磷灰石骨水泥它是由兩種或兩種以上磷酸鈣粉末,加上調(diào)和劑,調(diào)成糊狀注入修復(fù)部位,能在人體內(nèi)環(huán)境和溫度下硬化,其成分最終轉(zhuǎn)化為HA。是一種新型的人工骨材料，可用于人體骨缺損的修復(fù)。+：在生理?xiàng)l件下具有自固化能力及降解活性、成骨活性的無(wú)機(jī)材料具有良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性和骨替代性這種骨水泥可組合成與天然骨類(lèi)似的組成,植入人體后可參加新陳代謝使骨組織生長(zhǎng),逐步重建成耐久的承重骨。-：抗壓強(qiáng)度低，脆性大未經(jīng)過(guò)改性和優(yōu)化的普通磷酸鈣骨水泥通?？勺⑸湫阅懿缓?不能滿(mǎn)足骨科微創(chuàng)手術(shù)的要求,且其力學(xué)性能較差,不能用于承重部位。這種材料能取代生物相容性差的PMMA骨水泥,因此成為研究熱點(diǎn)。研究主要包括各種類(lèi)型磷酸鈣陶瓷(CPC)生物活性骨水泥配方的篩選及優(yōu)化,調(diào)和劑的選擇,磷酸鈣生物活性骨水泥水化固化的動(dòng)力學(xué)、影響因素及反應(yīng)最終產(chǎn)物的測(cè)定和磷酸鈣生物活性骨水泥生物相容性的研究等。第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五磷酸鈣骨水泥第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五磷酸鈣骨水泥第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五磷酸鈣骨水泥復(fù)合物聚肽共聚物/磷酸鈣骨水泥生物復(fù)合材料殼聚糖微球/磷酸鈣骨水泥復(fù)合材料殼聚糖纖維/磷酸鈣骨水泥復(fù)合材料α-磷酸三鈣/碳纖維復(fù)合增強(qiáng)骨水泥

載辛伐他汀PLGA/磷酸鈣骨水泥復(fù)合材料絲素/半水硫酸鈣/磷酸鈣骨水泥復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度、生物相容新、孔隙率第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五硫酸鈣骨水泥硫酸鈣能夠以無(wú)水硫酸鈣、半水硫酸鈣、二水琉酸錦三種形式存在,而用作可注射型骨修復(fù)材料的為半水硫酸鈣,即醫(yī)用硫酸鈣。Richelsoph等[2]在2003年取得一項(xiàng)以硫酸毎為基質(zhì)的可注射骨修復(fù)材料的專(zhuān)利。他們?cè)诎胨蛩釟爸?加入二水琉酸韓作為促凝剖,經(jīng)丙基甲基纖維素作為塑化剖,濕含量為10%-30%的去礦物質(zhì)骨基質(zhì),從而制成一種混合粉末。該混合粉未與水溶液或鹽溶液(例如0.9^1%的NaCl溶液)混合后,能形成泥狀或稠狀的合成物,就是可注射的硫酸鈣材料。目前報(bào)道的文獻(xiàn)中,單獨(dú)使用硫酸鈣作為可注射骨修復(fù)材料的很少,一般是將硫酸鈣與羥基磷灰石或磷酸鈣混合使用。[3-5][2]Richelsoph,CoupeK.,Miller,etal.,Bonegraftsubstitutecomposition.UnitedStatesPatent,6652887,2003-11-25.[3]NilssonM.,WielanekL.,WangJ.S.,etal,Factorsinfluencingthecompressivestrengthofaninjectablecalciumsulfate-hydroxyapatitecement[J].JournalofMaterialsScience:MaterialsinMedicine,2003,14(5):399-404.[4]FernandezE.,VladM.D.,GelM.M.,etal,ModulationofporosityinapatiticcementsbytheuseofQ-tricalciumphosphate-calciumsulphatedehydratemixtures[J].Biomaterials,2005,26(17):3395-3404.[5]GattaA,RosaA.D,LaurienzoP.,etal,Anovelinjectablepoly(￡caprolactone)/calciumsulfatesystemforboneregeneration:synthesisandcharacterization[J].MacromolecularBioscience,2005,5(11):1108-1117.+：半水琉酸鈣,它具有良好的生物相容性、可降解吸收性（克服硫酸鈣降解速度快）、骨傳導(dǎo)性-：注射型琉酸鈣骨移植替代材料的質(zhì)地較脆、機(jī)械強(qiáng)度依然有限,一般不用于治療骨干部骨折的缺損,更不能用它代替內(nèi)固定或外固定。第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五硫酸鈣骨水泥復(fù)合物MaterialsandmethodsBiocement-H-control，CSD-controlpowderphase-98wt%a-TCP(minorcontentsofb-TCP)and2wt%precipitatedhydroxyapatite(PHA）liquidphase-anaqueoussolutionof2.5wt%disodiumhydrogenphosphate(Na2HPO4)DHPliquidtopowder(L/P)ratiowas0.32mL/gthepowderphaseofBiocement-Hwasmodifiedwith5,10,20and25wt%CSD(Sigma-C3771)AllthecementsweremixedbyhandinamortarwithaspatulaThespecimens,immersedin200mLRinger’ssolutionat37℃,wereremovedfromthemouldsafter30minandstoredagainfor1,2,4,8,16hand1,3,5and14dayspriortotesting.BioCSD-20andBioCSD-25

werekeptinRinger’ssolutionfor28and35days

第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五硫酸鈣骨水泥復(fù)合物ResultsItwasobservedthatthemaximumcompressivestrengthofBiocement-H(45MPa)decreasedastheamountofCSDincreasedinthecementpowdermixture(30MPafor25wt%ofCSD).Itwasalsoobservedthatafter

completedissolutionoftheCSDphaseaporousapatiticstructureappearswithamechanicalcompressivestrengthsuitablefor

cancellousboneapplications(10MPa).

第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五硫酸鈣骨水泥復(fù)合物第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五硫酸鈣骨水泥復(fù)合物Thiscompositematerialevolvedgraduallyintoaporousmaterialwithinthestrengthoptimumlimitsoftrabecularboneapplications.Asporosityappearedgradually,duetothedissolutionoftheCSDphase,thiscompositematerialcouldhavetheadvantageofbeingusefulasaCSD-drugdeliverysystem.Moreover,bonetissuecellscouldusetheincreasingporositytoimprovetheosteointegrationoftheimplantaswellastoaccelerateitscompletetransformationintorealbonetissue.第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五硫酸鈣骨水泥復(fù)合物MaterialsandmethodsCPCpowderwascomposedofTTCPandDCPA，Calciumsulphatehemihydrate(CaSO41/2H2O,CSH)CPCservedasbasisforallexperiments,and40and60wt%CSHwereaddedintotheCPCpowdertoformcalciumsulphate/phosphatecement(CSPC)powders

第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五硫酸鈣骨水泥復(fù)合物Results第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五硫酸鈣骨水泥復(fù)合物第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五硫酸鈣骨水泥復(fù)合物theCSPCsamplesimplantedinthebonedefectsofrabbitfemora

Hematoxylin/eosinstainedsectionsof40wt%CSPCsamplesimplantationinvivofor1(a920),2(b920),3(c920)and3(d940)months.Inthephotos,Bdenotesnewlyformedbonetissue,whileCdenotescement

CSPCpresentednotonlygoodbiocompatibilityanddegradabilitybutalsofasterandmoreeffectiveosteogenesisinthedefectarea.TheCSPCcementpreparedinthisexperimenthasareasonablesettingtime,suitablemechanicalstrength,excellentdegradabilityandbioactivityforbonerepair

第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、人工合成有機(jī)生物大分子第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五臨床問(wèn)題：骨缺損

措施：將可注射性液態(tài)骨修復(fù)材料注射填充到骨缺損部位后原位固化，通過(guò)周?chē)M織細(xì)胞的遷入形成細(xì)胞－生物材料復(fù)合體，在材料逐步降解吸收的過(guò)程中，細(xì)胞增殖形成新的骨組織。

背景第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五脊柱內(nèi)固定術(shù)術(shù)前X片：骨質(zhì)疏松；胸腰段后凸畸形，腰椎后凸減少；椎體邊緣骨質(zhì)增生。術(shù)后X片：腰椎前凸角度恢復(fù)；椎弓根釘內(nèi)固定系統(tǒng)位置滿(mǎn)意；骨水泥在椎體內(nèi)彌散，加固骨質(zhì)強(qiáng)度，提高螺釘把持力臨床問(wèn)題：胸腰椎骨折、腰椎管狹窄癥、脊柱腫瘤、脊柱畸形矯形第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五可降解高分子及其復(fù)