磷酸钙骨水泥复合材料
磷酸钙类骨水泥-是一种新型的骨组织修复和填充材料
磷酸钙类骨水泥-是一种新型的骨组织修复和填充材料。
一般而言，磷酸钙类骨水泥是由两种或两种以上磷酸钙盐与水或水溶液混合后磷酸钙类骨水泥-是一种新型的骨组织修复和填充材料。
一般而言，磷酸钙类骨水泥是由两种或两种以上磷酸钙盐与水或水溶液混合后，形成一种具有可塑性的调和浆，并且能在植入生物体后逐渐固化，形成骨组织的替代材料；其固化产物与天然骨的无机成分相似，因此具有良好的生物相容性，同时它还具有良好的骨传导性，在自身降解过程中，能刺激周围骨组织的生长。
学术术语来源---透钙磷石骨水泥制备及其载药性能杨迪诚，钟建，刘涛，闫策，何丹农(纳米技术及应用国家工程研究中心，上海市 200241)文章亮点：1 与其他磷酸钙类骨水泥(羟基磷灰石类骨水泥)相比，透钙磷石骨水泥在生物体内具有更好的生物降解能力，能被生物体较快吸收，但相对的，其在生物体内的机械性能也会有所下降。
同时，由于透钙磷石骨水泥固化时间过快、可注射性较差等原因，也限制了其在临床上的应用。
2 为改善透钙磷石骨水泥的综合性能，实验创新性制备了微、钠米共混的β-磷酸三钙粉末，将其与一水合磷酸二氢钙混合制备得到骨水泥粉末，与固化液混合后制备得到新型透钙磷石骨水泥，提高了其固化时间与抗压强度，同时药物缓释实验证明其具有一定的药物缓释能力。
关键词：生物材料；骨生物材料；透钙磷石骨水泥；人工骨组织修复材料；微纳米共混体系；β-磷酸三钙；盐酸万古霉素；国家自然科学基金主题词：磷酸钙类；万古霉素；纳米结构摘要背景：与其他磷酸钙类骨水泥相比，透钙磷石骨水泥在生物体内具有更好的生物降解能力，能被生物体较快吸收，但其在生物体内的机械性能会有所下降，同时其固化时间过快，可注射性较差。
目的：以β-磷酸三钙为主体骨水泥粉末，搭配合适的骨水泥固化液，制备新型透钙磷石骨水泥，改善其固化性能，同时观察其载药性能。
方法：以碳酸钙和磷酸氢钙为原料制备β-磷酸三钙粉末；将柠檬酸、磷酸化壳聚糖、明胶、羟丙基甲基纤维素与水混合溶解，制备骨水泥固化液，将β-磷酸三钙、一水合磷酸二氢钙的混合粉末与固化液混合制备透钙磷石骨水泥。
骨水泥增强技术研究新进展
骨水泥增强技术研究新进展摘要老年人群中，骨质疏松症是一种常见的健康问题，增加了骨折和骨科手术的难度。
本文综述了骨水泥增强技术的最新研究进展，特别是在皮质骨轨迹（CBT）螺钉中的应用。
研究表明，骨水泥增强技术通过提升螺钉的稳定性和拔出强度，在骨质疏松患者中展现出显著的临床和生物力学优势。
创新的螺钉设计和新材料的结合进一步提升了固定效果，降低了并发症的风险，为骨质疏松患者提供了更安全和有效的固定方案。
传统固定技术对于骨质疏松患者，选择合适的固定技术尤为重要。
骨水泥增强技术通过填充骨孔和裂隙，提供了额外的支撑，从而提升螺钉的稳定性和拔出强度。
水泥增强技术1.Vicryl网布增强：Vicryl网布结合骨水泥显著提高了螺钉的拔出强度，并减少了水泥外溢的风险。
2.磷酸钙水泥（CPC）增强：CPC增强技术提升了椎弓根螺钉的稳定性，拔出强度随时间逐渐增加。
创新螺钉设计1.骨水泥桥接螺钉系统：新型骨水泥桥接螺钉系统提供了更好的稳定性，降低了水泥松动或位移的风险，相比传统的固定方法效果更佳。
2.可扩展椎弓根螺钉：可扩展椎弓根螺钉结合水泥在骨质疏松骨中提供了显著更大的保持力。
机械优势研究表明，滞后螺钉的水泥增强可提高固定稳定性，维持压缩力，并允许重新拧紧而不影响固定。
新型骨水泥桥接螺钉系统Wang等开发了一种新型骨水泥桥接螺钉系统，用于治疗骨质疏松相关疾病。
研究显示，这种系统在与传统固定术结合使用时，骨水泥的稳定性显著提高，松动或位移的风险最低。
皮质骨轨迹螺钉（CBT）增强1.CBT增强的临床效果：在治疗骨质疏松相关疾病的研究中，新的骨水泥桥接螺钉系统与传统固定术结合使用，显著增加了骨水泥的强度，避免了松动和位移。
2.水泥增强CBT螺钉在脊柱中的应用：Wang等研究了使用CBT螺钉在腰椎邻近节段退变翻修手术中的可行性，结果显示CBT螺钉在不同腰椎节段的准确性和成功率较高。
生物力学研究1.骨水泥增强CBT螺钉的生物力学性能：Wang等进行了一项研究，评估了骨水泥增强CBT螺钉在骨质疏松脊柱中的有效性。
磷酸钙骨水泥复合材料
目录
• 磷酸钙骨水泥复合材料概述 • 磷酸钙骨水泥的组成与制备 • 磷酸钙骨水泥的生物相容性与骨传导性 • 磷酸钙骨水泥复合材料的改性与优化 • 磷酸钙骨水泥复合材料的挑战与前景 • 案例研究：磷酸钙骨水泥在骨缺损修复中
的应用
01 磷酸钙骨水泥复合材料概 述
定义与特性
定义
磷酸钙骨水泥（CPC）是一种由磷酸 钙盐为主要成分的骨水泥，具有良好 的生物相容性和生物活性。
未来展望
随着生物技术的发展和临床需求的不断提高，磷酸钙骨水泥在未来有望在更多领域得到 应用，如个性化医疗、组织工程和药物传递等。
应用领域
骨骼缺损修复
磷酸钙骨水泥可用于骨骼缺损 的填充和修复，如椎体成形术
、髋关节置换术等。
牙科修复
磷酸钙骨水泥在牙科修复领域 也有广泛应用，如牙齿种植、 牙槽嵴增高术等。
关节外科应用
在关节外科中，磷酸钙骨水泥可用于人工关节置换术中的骨水泥固 定技术，提高人工关节的稳定性和使用寿命。
04 磷酸钙骨水泥复合材料的 改性与优化
添加药物或生长因子
药物负载
磷酸钙骨水泥复合材料可以用于药物负载，将具有治疗作用的物质如抗生素、 抗炎药等与材料结合，以实现局部药物释放，提高治疗效果并降低全身副作用。
促进骨整合
磷酸钙骨水泥与骨组织之 间能够实现良好的骨整合， 提高材料的固定效果和长 期稳定性。
在骨缺损修复中的应用
颅颌面骨缺损修复
磷酸钙骨水泥可用于颅颌面骨缺损的修复，如上颌窦提升、牙槽 嵴增高、眶壁骨折修复等。
脊柱外科应用
磷酸钙骨水泥在脊柱外科中可用于椎体成形、椎间盘置换等手术， 以缓解疼痛和恢复脊柱稳定性。
表面改性与修饰
磷酸钙骨水泥复合辛伐他汀修复大段骨缺损实验研究
磷酸钙骨水泥复合辛伐他汀修复大段骨缺损实验研究李立平;杨海波;孙剑虹;李元;李永刚;李强;李振江;李辉【摘要】目的探讨磷酸钙骨水泥复合辛伐他汀修复大段骨缺损的可行性,为临床解决骨缺损修复难题提供理论依据.方法取新西兰大白兔24只,手术去除双侧桡骨中段15 mm骨质,制备骨缺损模型,将其随机分为对照组和实验组,每组各12只.对照组在双侧骨缺损区单纯植入磷酸钙骨水泥,实验组在双侧骨缺损区植入磷酸钙骨水泥和辛伐他汀复合物.分别在4、8、12周每组随机处死4只,取标本行肉眼观察、X线检查、骨密度测定,并制作病理切片,行新生骨量分析、组织形态学及免疫组化观察.结果肉眼观察及X线检查:实验组4、8、12周骨痂生长及骨质连续情况均优于对照组;骨密度:实验组4、8、12周骨密度均高于对照组,差异均有统计学意义(P ＜0.05或P＜0.01);组织形态学观察:实验组成骨质量及速度优于对照组;新生骨定量分析:实验组4、8、12周新生骨面积百分比均高于对照组,差异均有高度统计学意义(P＜ 0.01);免疫组化观察:实验组骨缺损区骨形态发生蛋白-2(BMP-2)广泛出现在未成熟骨细胞及成骨细胞胞浆中,可见棕黄色阳性染色,4周时最为明显,对照组阳性染色区域要弱于同期对照组.结论辛伐他汀具有成骨作用,局部植入磷酸钙骨水泥及辛伐他汀复合物可促进大段骨缺损区的修复.【期刊名称】《中国医药导报》【年(卷),期】2015(012)013【总页数】5页(P23-26,封3)【关键词】辛伐他汀;磷酸钙骨水泥;骨缺损;骨形态发生蛋白-2【作者】李立平;杨海波;孙剑虹;李元;李永刚;李强;李振江;李辉【作者单位】首都医科大学附属复兴医院骨科,北京 100038;首都医科大学附属复兴医院骨科,北京 100038;首都医科大学附属复兴医院骨科,北京 100038;首都医科大学附属复兴医院骨科,北京 100038;首都医科大学附属复兴医院骨科,北京100038;首都医科大学附属复兴医院骨科,北京 100038;首都医科大学附属复兴医院骨科,北京 100038;首都医科大学附属复兴医院骨科,北京 100038【正文语种】中文【中图分类】R683.41在骨科，严重创伤、骨肿瘤、感染等所致的骨缺损比较常见，严重影响患者肢体功能。
羧甲基壳聚糖／磷酸钙骨水泥生物复合材料探讨
为了提高 一磷酸三钙骨水泥 的力学性能 ， 利用可溶性 羧甲基壳聚糖 良好的生物活性和胶黏性 ， 制得羧 甲基壳聚糖 ／ 一磷 酸三钙骨水泥生物复合材料 ， 并检测 了含不 同添加剂复合材料的力学性 能、 产物组成和微观 结构。 方法 ： 按不同配比称量相应质量 的羧 甲基壳聚糖与 ｄ一磷酸三钙 骨水泥粉 体 ， 混合均匀 ， 以蒸馏水为调和液 ， 成型（ 测凝 固时间 ） 养护后获得 ４ ｍ× ｍ × ５ ａ ｒ ４ ｍ ２ ｍｍ 条形试样 ， 测样品的抗弯强度 、 气孔 率 ， 采用 ＸＲ Ｄ检 测复合材料 的产物组成 ，Ｅ 观 察断 口微观结 构。 ＳＭ 结果 ： 羧甲基壳聚糖 可以改 善磷酸钙骨水泥的力学性能 ， 但并 不是随其加入量呈正 比关 系 ， 而是有最佳值 ， Ｊ２ 量为 Ｏ５ 当Ｊ ， ｎ． ．％时增强效果最 明显 ， 抗折强度 比
测量抗折强度 ， 试样的尺寸 为 ４ ｍ × ｍ ２ ｍ ｍ ４ ｍ Ｘ ５ ｍ，
设备为 Ｃ ＭＴ系列微机控制 电子万能（ 拉力） 试验机 ，
加 载速 度 （５ ／ ｎ 两 支 点跨 距 ２ｍｍ。 真 空 法 ）ｍｍｍｉ， ． ０ 拙
【 ｗ ％时 ， ） ｔ ． ５ 它通过 自身的粘 性使骨 水泥颗粒相互粘
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磷酸钙骨水泥复合材料知识分享
实验过程
将CPC/颗粒骨与CPPF均匀混合成CPC/CPPF 复合材料， 按照CPPF占CPC/CPPF复合材料 重量的0、10％、30％、50％分为四组，将上 述四组CPC/CPPF复合材料与微小颗粒骨以 6:4固定比例混合均匀，分别植入A、B、C、 D四组兔桡骨缺损处，在4，8周分别行大体、 X线片和组织学观察，8周时进行力学测试。
磷酸钙骨水泥复合材料
1.磷酸钙骨水泥简介
磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Cement,CPC） 又称羟基磷灰石骨水泥(Hydroxyapatite cement), 是指一类以各种磷酸钙盐为主要成分，在生理 条件下具有自固化能力及降解活性、成骨活性 的无机材料。是一种新型的人工骨材料，可用 于人体骨缺损的修复，具有良好的生物相容性、 骨传导性和骨替代性。
实验结果
组别 A B C D
前臂数 6 6 6 6
最大抗压载荷(N) 最大抗弯载荷(N) 292.417±17.455 83.576 ±15.356 344.145 ±32.562 174.071 ±28.570 387.540 ±38.863 216.407 ±40.321 301.745 ±28.330 135.644 ±22.414
3.其他CPC复合材料
• 聚肽共聚物/ 磷酸钙骨水泥生物复合材料 • 壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥复合材料 • 壳聚糖纤维/磷酸钙骨水泥复合材料 • α-磷酸三钙/碳纤维复合增强骨水泥 • 载辛伐他汀PLGA/磷酸钙骨水泥复合材料 • 丝素/半水硫酸钙/磷酸钙骨水泥复合材料 …
谢谢！
当CPPF占CPC/CPPF复合材料的30％ 时， 最大抗压 负荷及抗弯负荷均优于其他组(p＜0.05)， 组织学显 示人工复合材料与骨组织界面结合最为紧密，材料 降解速率与组织成骨速率最接近，成骨性最佳，比 例最优。
磷酸钙骨水泥的临床应用与研究进展
磷酸钙骨水泥的临床应用与研究进展磷酸钙骨水泥（CPC）是一种新型骨水泥，具有非陶瓷性、自固性、生物相容性良好、骨传导能力强等特点，可以有效解决钙磷陶瓷无法降解、塑型难、脆性大等缺陷，而且CPC使用简便，可随意成型。
目前临床诸多领域已经开始使用CPC这种材料，并且应用效果令人满意。
为进一步探讨CPC的临床应用价值，笔者收集、整理了近年来国内外相关学者关于CPC临床应用的研究报道，现将其研究进展进行如下综述。
标签：磷酸钙骨水泥；临床应用；研究进展磷酸钙骨水泥（CPC）的固相至少由二水磷酸氢钙（DCPD）、磷酸三钙（TCP）、磷酸四钙（TTCP）、磷酸二氢钙（MCPM）、无水磷酸氢钙（DCPA）等其中的2种磷酸钙盐组合而成，CPC和血液、生理盐水、稀酸、血清等液相混合后会出现水化凝固反应，在人体温度、内部环境下会逐渐固化，并且转化成HA（羟基磷灰石）。
CPC在临床上往往被用作生物充填材料，相对于其他生物充填材料而言，CPC具有操作简便、在机体内可自行凝固、慢慢降解并促进骨组织生长、不会影响骨折愈合或骨重塑等优点。
目前，临床上主要在口腔、骨折治疗加固[1]、骨缺损修复、生物因子或药物载体等领域应用CPC，下面主要将近年来临床上应用CPC的进展进行综述报道。
1 骨缺损修复及骨折治疗目前，在非承载骨骨折患者治疗中已经广泛应用CPC，CPC可不用或者减少自体骨移植，尽可能降低供骨处并发症发生率。
而且CPC具有良好的骨传导作用，可有效促进骨折周围关节功能恢复，帮助患者尽早恢复正常活动，也能够形成一定的抗压强度。
在CPC固化的过程中放热效应并不明显，很少会出现异物反应，也不易发生炎症，在机体内可以任意成型，也能够逐渐降解，被骨细胞吸收。
苗军等[2]在兔颅骨缺损以及骨膜修复中应用CPC，结果术后3个月显示止血效果良好，新生骨质紧紧的包围CPC。
而且植入骨膜下的CPC周围也生成了新骨，并未发现明显的炎性细胞浸润。
由此可见，CPC的生物相容性良好，可用于临床骨折治疗。
磷酸钙骨水泥的研究进展综述
磷酸钙骨水泥的研究进展综述林立波3 曾维权3 骨缺损的修复重建是骨科的一个重要课题。
虽然新鲜自体骨是修复重建的一种有效材料,但因供骨来源有限,且增加手术创伤,使其临床应用受到很大限制。
寻求合适的骨替代材料用于骨缺损的生物性重建是其出路所在。
近几十年来,着力于寻求合适骨替代材料的研究十分活跃:同种骨,如脱钙骨基质;异种骨,如脱蛋白骨粉;无机材料类,如磷酸钙生物陶瓷,羟基磷灰石;有机合成可降解聚合物,如聚乳酸,聚乙醇酸,以及各种复合材料,如胶原羟基磷灰石,骨形成蛋白(bonemor phogenetic protein,BMP)复合人工骨等,取得一定进展,但还是不令人满意。
存在的问题主要有:第一,材料可塑形性差,不能临时塑形及自固化;第二,材料与骨结合的稳定性较差,特别是在修复早期不能提供足够的机械强度;第三,可降解聚合物虽有降解活性,但代谢产物可引起炎性反应,有一定并发症。
磷酸钙骨水泥(calcium phosphatecement,CPC)的问世,正是为解决这些问题作出的有益探索。
CPC又称羟基磷灰石骨水泥(hydroxyapatitecement,HAC),最先由Brown和Chow于1985年研制成功,它是指一类以各种磷酸钙盐为主要成份,在生理条件下具有自固化能力及降解活性、成骨活性的无机材料[1～6]。
与其它骨缺损修复材料(特别是陶瓷类)相比,除具有高度的生物相容性外,可临时塑形及自固化是其突出特点;与传统骨水泥相比,具有降解活性及成骨活性、固化过程的等温性特点[1～6]。
这些特点在很大程度上符合临床修复骨缺损的要求,因此,它们日益受到重视,有广阔的应用前景。
为加深对CPC的认识,现就其理化特性和研究现状作一综述。
1 化学成份CPC因研制单位不同,其组成也有所差别,但均含有固、液两相,固相主要由各种磷酸钙盐组成,液相为水或磷酸溶液。
主要的磷酸钙盐见表1[1]。
表13 第三军医大学附属新桥医院骨科(重庆,400037)所列磷酸钙盐参与构成CPC,或与CPC的固化过程有关,它们按Ca/P比率,碱度递增的顺序排列。
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1.磷酸钙骨水泥简介
磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Cement,CPC） 又称羟基磷灰石骨水泥(Hydroxyapatite cement), 是指一类以各种磷酸钙盐为主要成分，在生理 条件下具有自固化能力及降解活性、成骨活性 的无机材料。是一种新型的人工骨材料，可用 于人体骨缺损的修复，具有良好的生物相容性、 骨传导性和骨替代性。
2.磷酸钙骨水泥的改性要素
• 力学强度
• 生物相容性 • 孔隙率
…
2.1 CPC力学强度改性
磷酸钙骨水泥的抗压强度较低，脆性较 大，限制了其应用。普遍采用添加纤维 的方法来提高CPC 材料的抗压强度和韧 性。
大多数的纤维是非降解性的，与人体生 物相容性较差，且具有一定毒性，长期 存在于人体内，影响骨组织的再生。
2.2 CPC生物相容性改性
实验方法
CPC与一定比例的聚磷酸钙纤维(calcium polyphosphate fiber, CPPF)混合来增加复合 材料强度；为使其具备良好的生物相容性， 加入直径300-500μm的自体颗粒骨。
实验过程
将CPC/颗粒骨与CPPF均匀混合成CPC/CPPF 复合材料， 按照CPPF占CPC/CPPF复合材料 重量的0、10％、30％、50％分为四组，将上 述四组CPC/CPPF复合材料与微小颗粒骨以 6:4固定比例混合均匀，分别植入A、B、C、 D四组兔桡骨缺损处，在4，8周分别行大体、 X线片和组织学观察，8周时进行力学测试。
实验结果
组别 前臂数 最大抗压载荷(N) 最大抗弯载荷(N)
A
B
6
6
292.417±17.455
344.145 ±32.562
83.576 ±15.356
174.071 ±28.570
C
D
6
6
387.540 ±38.863
301.745 ±28.330
216.407 ±40.321
135.644 ±22.414
实验结果
支架复合前后抗压强度变化
支架复合前后应力应变曲线
结果表明： PLGA与支架材料复合可大大提高复合支架材料的 抗压强度，经过PLGA 二次复合后，复合支架抗压 强度可达6.37MPa±0.54MPa。
实验结果
二次复合PLGA/CPC复合支架材料内部显微结构图
(a)为支架材料内部断面图，(b)为填充在骨水泥基体间泡沫状PLGA的显微结构。 从图中可以看出，骨水泥基体的孔隙径向大小约为100-200μ m，与复合前支架 材料保持一致。在骨水泥水化所形成的弱结晶羟基磷灰石定向管状孔隙有大量 的泡沫状填充体，这些泡沫状填充体是由浓度为20%的PLGA溶液进入到材料 的孔隙中，经过冷冻和冷冻干燥形成的。这些泡沫状PLGA 填充物在CPC定向 孔道中形成间隔较均匀的隔膜。由PLGA隔膜所形成的孔隙之间有大小不一的 孔相连，从而保证了良好的孔隙连通性。
CPC 大孔率% 抗压强度/MPa
0 37
29 2.9
40 0.4
实验过程
利用定向冰晶冷冻干燥法制备了具有定向孔 隙结构的CPC支架材料，将两种具有不同降 解速率的聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)与 CPC多孔支架进行多次浸润复合，以改善支 架的力学性能。
实验过程
经过PLGA复合的支架材料保持了复合前的 孔隙结构，在孔的轴向方向上具有定向排列 的开口孔隙，这些开口孔隙的存在有利于植 入初期新生组织的长入。覆盖在骨水泥基体 表面的PLGA膜可以增强基体的强度并弥补 基体表面的缺陷，充填在孔隙内部的PLGA 泡沫体可以很好地承受外加载荷，使复合支 架材料具有较好的强度和韧性。 在材料植入体内后，PLGA 将会降解，原位 产生有利于新骨长入的大孔隙。
3生物复合材料 • 壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥复合材料 • 壳聚糖纤维/磷酸钙骨水泥复合材料 • α-磷酸三钙/碳纤维复合增强骨水泥 • 载辛伐他汀PLGA/磷酸钙骨水泥复合材料 • 丝素/半水硫酸钙/磷酸钙骨水泥复合材料 …
谢谢！
当CPPF占CPC/CPPF复合材料的30％ 时， 最大抗压 负荷及抗弯负荷均优于其他组(p＜0.05)， 组织学显 示人工复合材料与骨组织界面结合最为紧密，材料 降解速率与组织成骨速率最接近，成骨性最佳，比 例最优。
2.3 CPC孔隙率改性
孔隙率和强度之间的矛盾：随着材料孔隙率特别 是大孔率的上升，材料的强度会迅速下降。 另外，CPC材料的脆性本质也是限制其应用的主 要因素。
实验结果
实验动物x线片观察。A组：术后4周可见少量低密度骨痂形成(a1)；B组：术后4周可 见中等量低密度骨痂影(b1)；c组：术后4周可见中等量云状骨痂影，骨缺损端与移 植物界限不规则(c1)；D组：术后4周可见移植物密度较低，少量骨痂(d1)；A组：术 后8周骨痂增多，骨缺损端与移植物界限不清，可见部分骨质充填骨缺损处，但骨缺 损处仍有大部分缺损凹陷(a2)；B组：术后8周可见大量低密度骨痂影，骨质充填缺 损处饱满，桡侧可见小凹陷(b2)；c组：术后8周可见大量骨痂影，骨缺损端与移植 物之间界限不清，骨缺损边缘密度同密质骨(c2)；D组：术后8周可见缺损骨质两端 连通，髓腔尚未通畅，缺损边缘光滑，桡骨中心仍可见部分高密度影(d2).