骼金--纳米晶胶原基人工骨在颅骨修复中的应用

1、2022-3-171技术支持邮箱:2022-3-172Allgens Allgens 简介简介公司情况 成立于2004年,国内知名生物材料领域专家团队创立 产品源自清华大学专利技术 北京市高新技术企业 公司承担多项国家科技支撑计划，高技术研究发展计划（863）等项目 骨科和泌尿科等领域的产品研发获得多项中国和美国专利 依托强大的的技术研发团队和雄厚的技术储备和学术、科研资源，与临床展开全方位合作2022-3-173Allgens Allgens 简介简介2022-3-174Allgens Allgens 简介简介 项目通过863北京科委验收 中日友好医院骨科主 任李子荣李子荣教授（左一） 中华

2、骨科主任委员 、 北京协和医院骨科主 任邱贵兴邱贵兴院士院士（左二） 崔福斋崔福斋教授（左三） 北京市科委朱宝凤朱宝凤副 主任（左四）2022-3-175人工骨修复材料（骼金）专利及奖项人工骨修复材料（骼金）专利及奖项 2004年：获国家发明专利 2005年：获美国发明专利 2006年：获中国知识产权局优秀专利奖 2008年：获国家技术发明奖二等奖 目前为止我国III类植入医疗器械中唯一获此奖项的产品 2008年：获欧洲发明专利 2011年：获SFDA注册许可证 国食药监械（准）字2011第3460046（更） 2011年：获国家自然科学二等奖（一等奖空缺） 2011年：获国家重点新产品证书

3、可注射型已进入临床验证2022-3-176人工骨修复材料（骼金）专利及奖项人工骨修复材料（骼金）专利及奖项2022-3-177骨骼特点骨骼特点 骨骼是支撑人体生物结构的器官 骨组织由细胞和骨基质组成骨基质骨基质 胶原纤维 主要有机成分 羟基磷灰石晶体 主要无机成分2022-3-178骨移植材料比较骨移植材料比较 临床上原有产品的问题 异体骨,异种骨: 排异反应,交叉感染,伦理问题 传统的生物陶瓷,高分子骨材料: 成骨效果差,生物相容性差，不降解或降解过快等 自体骨: 效果最好,金标准，但增加病人痛苦且供体数量有限 我们提出的解决方案: -实验室仿生制备成分结构与自体骨相同的骨移植材料(获国家基

4、金,973资助) - 骼金2022-3-179最接近自体骨的人造骨最接近自体骨的人造骨人工骨换代产品人工骨换代产品骼金骼金2022-3-1710骼金概述骼金概述I型胶原和纳米羟基磷灰石有序排列组合具有天然自体骨的成分和多级结构和人体骨的Ca/P值非常接近参与人体骨代谢，可被完全降解吸收与天然骨相似的重塑过程极佳的生物相容性，无排异，无渗出可根据临床需要切割塑型，使用方便2022-3-1711宏观仿生：多孔结构宏观仿生：多孔结构 孔隙率：70-88% 平均孔径：300 um 力学强度：1-2MPa， 达到自体松质骨强度 贯通性良好人体骨2022-3-1712微观仿生微观仿生: : 骨骼超微结构骨

5、骼超微结构Dr. William J. Landis矿化位点矿化位点HAHA胶原胶原2022-3-1713胶原纳米羟基磷灰石胶原纤维松质骨骨单元人体骨骼金骼金微观仿生微观仿生: : 骨骼超微结构骨骼超微结构2022-3-1714成分相似性成分相似性a. 羟基磷灰石晶体b. 羟基磷灰石/胶原 (骼金)c. 人体骨X线衍射图骼金与人体骨的骼金与人体骨的XRDXRD衍射谱很相似，表明其晶体成分和尺寸与人骨相近，衍射谱很相似，表明其晶体成分和尺寸与人骨相近，这有利于细胞生长、材料降解，使材料具有很好的生物相容性。这有利于细胞生长、材料降解，使材料具有很好的生物相容性。2022-3-1715Giving

6、 the first direct evidence to support previous theories that this occurs. These results should improve the understanding of collagen-mediated mineralization in other calcified tissues, and point the way to new functional materials for biomimetic engineering. 该材料技术被该材料技术被Nature MaterialsNature Materi

7、als给予很高的评价，给予很高的评价，美国化学学会网美国化学学会网站站，也发表署名文章，专门给予介绍，也发表署名文章，专门给予介绍。指出发现的机理对骨材料指出发现的机理对骨材料研发的指导意义研发的指导意义，是人类第一次体外合成天然骨的矿化胶原结构是人类第一次体外合成天然骨的矿化胶原结构。2022-3-1716高高 度度 仿仿 生生 骼金扫描电镜显示其微结构适合骨细胞生长、增殖2022-3-1717诱诱 导导 成成 骨骨加快康复进程加快康复进程 矿化胶原 是骨组织的主要成分之一，能为钙化的组织结构提供必不可少的三维结构，并为成骨细胞黏附、增殖及发挥成骨作用提供良好的微环境 骼金材料主要成分矿化胶

8、原是诱导成骨的重要成分 骼金材料模仿了天然骨的成分和微结构特征，使其本身具备了与骨键合的能力2022-3-1718l1984年Katthagen对胶原复合羟基磷灰石诱导成骨作了定量观察，结果表明胶原促进成骨细胞增殖Mizuno等将骨髓基质细胞接种于胶原上进行体外复合培养发现：I型胶原能诱导骨髓基质细胞分化成骨细胞，同时植入体内后能诱导成骨而无软骨生成Christiansen等研究表明：胶原是主动的调控因子，而不是单纯被动的晶体化反应的载体；羟基磷灰石起到核的作用参与基质钙化，促进新骨形成 Katthagen B D.j.Arch Orthop T rauma Surg,1984,103(4):

9、193203 Mizuno M,et al.J.Bone,1997,29(2):101107 Christiansen DL, Silver FH. Mineralization of an axially aligned collgenous matrix a morphological studyJ.Cells mater,1993,3(3):177-188. Liao SS, Guan K, Cui FZ, Shi SS, Sun TS. Lumbar spinal fusion with a mineralized collagen matrix and rhBMP-2 in a ra

10、bbit model. Spine 2003;28(17):1954-60. 诱导成骨诱导成骨- -胶原诱导成骨的文献胶原诱导成骨的文献2022-3-1719体内降解时间体内降解时间/ /比例比例周数周数2 24 46 61010降解率10%30%35%40%与骨愈合时间相与骨愈合时间相匹配匹配2022-3-17208 weeks12 weeks白色：骼金红色：新生骨小梁骼金在骨小梁的生长过程中通过胶原酶和细胞吞噬过程被动降解，骨材料始终与骨小梁接触，逐步自体化成骨过程观察2022-3-1721动物实验(a) 对照组，无修补，骨缺损未修复(b) 实验组，双侧皮质骨连接n X线片线片 - 12

11、周周n X线片线片 术后术后修复兔桡骨15mm节段性骨缺损2022-3-1722骨密度观察骨密度观察1 1个月个月3 3个月个月6 6个月个月骼金15.2758.6998.38自体髂骨16.0556.05100.05空白对照1.173.569.82兔下颌骨植入骼金观察2022-3-1723骼金特点骼金特点 宏观到微观的仿生：人造骨 成分和结构与人体骨相似组织相容性成骨时间匹配适应特殊需要加快康复进程 诱导成骨 胶原促进成骨细胞增殖 非溶解性降解(可控生物降解） 胶原的酶解，巨噬细胞吞噬 术中可切割成型 胶原的韧性2022-3-1724小小 结结具有人体骨的成分和多级结构，可以完全吸收的人工骨，

12、是目前市场上真正意义的人造骨(Synthetic Bone 来自Nature Materials的评价)自体化时间在6-10个月组织相容性好，无排异手术时可以切割修型2022-3-1725颅骨孔塞常用适应症 常规颅骨钻孔填塞，达到解剖及功能修复； 自体干细胞钻孔植入治疗术； 微血管减压术（MVD）治疗三叉神经痛、面肌痉挛、舌咽神经痛等小骨窗填塞修复；2022-3-1726颅骨孔塞常用适应症 适合选择钻孔术治疗的蛛网膜下腔囊肿、脑内血肿等，儿童使用是更佳选择； ICP监控； 慢性硬膜下血肿（CSDH）钻孔引流术； 血凝块的定位钻孔处理；2022-3-1727使用体会 将颅骨孔塞用血湿后备用,表面

13、形成纤维蛋白原,便于填塞后控制颅骨板障渗血，增加了成骨活性，同时也减少硬膜外血肿和颅内感染。 如果塞体直径略小于颅骨孔，可用胶原蛋白海绵包裹塞体植入。必要时，湿润后可用切割塞体高度。2022-3-1728填充塞示意图填充塞示意图2022-3-1729使用颅骨孔塞临床意义使用颅骨孔塞临床意义 重建新骨组织，达到解剖修复和功能重建，纳米级材料可降解吸收，更适合于儿童。 可减少板障渗血和硬膜外血肿形成，减少颅内感染，在头发未覆盖部位小骨窗填充，增加美观和减少术后不适。 一体化成型便于骨传导，解决了因软组织生长过快而影响成骨的技术题。2022-3-1730儿童颅骨缺损填充儿童颅骨缺损填充- -病例病例

14、1 12022-3-1731儿童颅骨缺损填充儿童颅骨缺损填充- -病例病例2 22022-3-1732其它其它2022-3-1733常用规格型号常用规格型号2022-3-1734颅骨缺损修复定制体颅骨缺损修复定制体 神帽神帽2022-3-1735神帽如何获得神帽如何获得 CT扫描颅骨缺损部位 获得.dicom格式数据 通过软件转化生成缺损模型 根据颅骨缺损部位解剖特征制作植入的“神帽” 2022-3-1736操作细节：操作细节： 1、使用前用血水湿润定制体（具有类似松质骨的物理特征，便于用磨钻适当修饰），必要时可对骨窗的瘢痕组织稍微打薄； 2、为保持新建颅骨组织与硬脑膜上层组织之间的解剖间隙，

15、嵌入前可在硬脑膜上层选择如下材料贴覆，如胶原海绵材料、ADM膜、具有孔隙的涤纶网片； 3、有必要对缺损边缘的部分板障层稍作磨损，更便于植入体与颅骨板障融合生长，若板障渗血明显，可填塞胶原海绵止血。 2022-3-1737定制体的边缘有孔隙，便于穿线固定。定制体的边缘有孔隙，便于穿线固定。2022-3-1738说明：说明： 1、定制体的厚度约为缺损部位颅骨缺损边缘厚度的1/2-2/3，内侧边的斜坡设计可更好与骨窗边缘贴合并融合生长。 2、植入后CT不显影，随着新骨逐渐形成（3-9个月），缺损部位的骨密度将逐渐接近正常的颅骨组织。 3、头皮分层严密缝合覆盖，无需用其他方式固定。2022-3-173

16、9颅骨缺损和脑膜缺损一样需要更好的修复颅骨缺损和脑膜缺损一样需要更好的修复2022-3-1740CTCT显示颅骨缺损与实际术中所切除范围常常不一致显示颅骨缺损与实际术中所切除范围常常不一致2022-3-1741植入方式和材料很关键植入方式和材料很关键 由于CT显示颅骨缺损与实际术中所切除范围常常不一致，因此，医生比较愿意选择覆盖式的修补方式，多用材料有钛网、PE（超高分子量聚乙烯）；2022-3-1742嵌入式的定制体嵌入式的定制体 钛网的导热性常给患者带来不适，PEEK（聚醚醚酮）、生物陶瓷、骨水泥（聚丙烯树脂）等材料的定制体也有选择使用，其主要不足是硬（ PEEK ）和脆（生物陶瓷、骨水泥），不便于术中临时修饰。2022-3-1743缺损定制体的厚度不好把握缺损定制体的厚度不好把握 通常去骨瓣减压术3个月后颅骨缺损修复的骨窗已长了不同厚度的软组织（LCT），2022-3-1744禁禁 忌忌 症症 各类感染性骨缺损修复； 感染性伤口部位