磷酸三钙的制备及在医学中的应用#

1、中国科技论文在线- PAGE 5 - FORMTEXT 磷酸三钙的制备及在医学中的应用基金项目：湖北省研究与开发计划项目(2009BCB022) FORMTEXT 徐鹏， FORMTEXT 王欣宇作者简介：徐鹏 1983.05.12 男 生物医学工程通信联系人：王欣宇 男 教授 生物医学材料. E-mail: wangxinyuSET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET ver

2、sion 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET bkCompanyEN Biological center Wuhan university of technology Wuhan 430070;Biological center wuhan university of technology Wuhan 430070 * MERGEFORMATBiological center Wuhan university of technology Wuhan 430070;Biological center wuhan univ

3、ersity of technology Wuhan 430070SET bkCompanyCHN 武汉理工大学生物中心 武汉 430070;武汉理工大学生物中心 武汉 430070 * MERGEFORMAT武汉理工大学生物中心 武汉 430070;武汉理工大学生物中心 武汉 430070SET bkPostcode 430070;430070 * MERGEFORMAT430070;430070SET bkMobile13807128122 * MERGEFORMA13807128122SET bkTelphone/p>

4、* MERGEFORMA027-87651852SET bkAddress 湖北省武汉市武昌区珞狮路122号武汉理工大学逸夫楼9层徐鹏收;湖北省武汉市武昌区珞狮路122号武汉理工大学逸夫楼9层 * MERGEFORMAT湖北省武汉市武昌区珞狮路122号武汉理工大学逸夫楼9层徐鹏收;湖北省武汉市武昌区珞狮路122号武汉理工大学逸夫楼9层SET bkEmail yuxiang3329;wangxinyu * MERGEFORMATyuxiang3329;wangxinyuSET bkIntroduction 徐鹏 1983.05.12 男 生物

5、医学工程;王欣宇 男 教授 生物医学材料 * MERGEFORMAT徐鹏 1983.05.12 男 生物医学工程;王欣宇 男 教授 生物医学材料SET bkAuthorCHN 徐鹏;王欣宇 * MERGEFORMAT徐鹏;王欣宇SET bkAuthorEN XU Peng;WANG Xinyu * MERGEFORMATXU Peng;WANG XinyuSET bkContact 王欣宇 * MERGEFORMAT王欣宇SET bkFund 湖北省研究与开发计划项目(2009BCB022) * MERGEFORMAT湖北省研究与开发计划项目(2009BCB022)SET version 1.

6、5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET bkReferencesInfo 1*|*专著*|*崔福斋，风情玲.生物材料学M. 北京：北京科学出版社，2000.2*|*期刊*|*M.Ito.In Vitro Prop

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20、Mater Sci,2008,19:1565-157316*|*期刊*|*Arai E,Nakashima H,Tsukushi S,etal.Regenerating the fibula with beta-tricalcium phosphate minimizes morbidity after fibula resectionJ.Clin Orthop Relat Res,2005,2（431）：233-23717*|*期刊*|*郑成泽,苏国礼,王天兵,等. 多孔磷酸三钙与自体红骨髓复合移植修复骨缺损的临床应用J.中国修复重建外科杂志,1996,10（3）：164-16718*|*期

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22、al applationsJ,Clinical Materials,1985,6:17722*|*期刊*|*Piattelli A,Scarano A,Mangano C.Osteoclastic responses to various calcium phosphate in cell culturesJ.Biomaterials,1996,17:1767-177023*|*期刊*|*Yang Z J,Yuan H P,Tong W,etal.Adsorption and release of insulin like growth faction on porous tricaliciu

23、m phosphate implantJ.biomaterials,1996,17：2131-213724*|*期刊*|*Kurasbina K,Kurita H,Wu Q,etal.Evahuation porous biphasic calcium phosphate ceramics foranterior cervical interbody fusion in a caprine modelJ.biomaterials,2002,23：407-41225*|*期刊*|*凌 翔,陈为民,王 峥.胶原/纳米磷酸三钙复合人工骨骨膜引导成骨实验研究J.华中科技大学学报(医学版).2005,1

24、2（31）：700-702SET bkAuthorsInfo |1|徐鹏|XU Peng|武汉理工大学生物中心 武汉 430070|Biological center Wuhan university of technology Wuhan 430070|徐鹏 1983.05.12 男 生物医学工程|湖北省武汉市武昌区珞狮路122号武汉理工大学逸夫楼9层徐鹏收|430070|yuxiang332913349987802*|2|王欣宇|WANG Xinyu|武汉理工大学生物中心 武汉 430070|Biological center wuhan university o

25、f technology Wuhan 430070|王欣宇 男 教授 生物医学材料|湖北省武汉市武昌区珞狮路122号武汉理工大学逸夫楼9层|430070|wangxinyu13807128122 * MERGEFORMAT|1|徐鹏|XU Peng|武汉理工大学生物中心 武汉 430070|Biological center Wuhan university of technology Wuhan 430070|徐鹏 1983.05.12 男 生物医学工程|湖北省武汉市武昌区珞狮路122号武汉理工大学逸夫楼9层徐鹏收|430070|yuxiang3329|13349

26、987802|2|王欣宇|WANG Xinyu|武汉理工大学生物中心 武汉 430070|Biological center wuhan university of technology Wuhan 430070|王欣宇 男 教授 生物医学材料|湖北省武汉市武昌区珞狮路122号武汉理工大学逸夫楼9层|430070|wangxinyu13807128122SET bkTitleInfo 磷酸三钙的制备及在医学中的应用|Preparation and medical application of tricalcium phosphate|湖北省

27、研究与开发计划项目(2009BCB022) * MERGEFORMAT磷酸三钙的制备及在医学中的应用|Preparation and medical application of tricalcium phosphate|湖北省研究与开发计划项目(2009BCB022)（武汉理工大学生物中心 武汉 430070）SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT 摘要： FORMTEXT -磷酸三钙是在医学领域研究中逐渐成热的一种人工合成生物陶瓷材料。其成分与骨矿物组成相近，它们在生理环境下能发生不同程度的降解，可被组织吸

28、收。具有高生物相容性，良好生物吸收性，降解性能，自发诱导骨细胞分化和扩增等优点。本文对-磷酸三钙进行了综述，介绍了-磷酸三钙的制备、医学中的应用以及研究的发展趋势。关键词： FORMTEXT -磷酸三钙；生物相容性；生物降解 中图分类号： FORMTEXT R687.3SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT FORMTEXT Preparation and medical application of tricalcium phosphate FORMTEXT XU Peng1, FORMTEXT WANG X

29、inyu2(1. Biological center Wuhan university of technology Wuhan 430070;2. Biological center wuhan university of technology Wuhan 430070)Abstract: FORMTEXT -tricalcium phosphate was a sort of synthesized bioceramic material, which has been gradedly hot studied recently. It has the similar composition

30、s as bone materials. It can be degraded at different degrees in the physiological environment and can be absorbed by the organic tissues. Biology carriers produced by this material have the advantages and characteristics of high biocompatibility, good biological absorbability ,Spontaneously inducing

31、 the osteoblastic differentiation and amplification. The absorbable -TCP was described in this paper, The preparation methods and the orthopaedic application of absorbable -TCP was discussed.Key words: FORMTEXT -tricalcium phosphate；biocompatibility；biodegradation引 言-磷酸三钙（-TCP）是一种较理想的、临床应用前景十分广泛的骨组织

32、工程生物陶瓷材料1,2，因其具有良好的生物相容性，合适的强度， 耐腐蚀性等优势，并且可以修复由创伤，骨质疏松症而造成的骨组织缺损，因此一直受到医学界关注。近几年，人们对于-磷酸三钙的研究探索已经从普通的骨组织替换修复发展成了可较为牢固的种植于人体内，从普通的生物惰性材料发展到可降解材料和多种适合于人体的复合材料的阶段，本文就-磷酸三钙的特性，制备及应用作一综述。1 -磷酸三钙特性 -TCP是磷酸三钙的一种高温相，Ca/P比为1.5,属于三方晶系，a=10.32,c=36.9，体积密度为1.52.5g/cm，经煅烧后，孔隙率3050，孔径50200m，密度为3.17 g/cm33 。一般情况下，

33、-TCP在体液中的溶解度约为HA的10倍，能缓慢被体液吸收。-TCP也存在一些缺点：例如力学性能差，脆性大，抗折和抗压强度低，缺乏诱导活性；粉末型，颗粒性材料植入人体后很难固定，极易流失；降解速率较难控制4等。-磷酸三钙也是钙磷体系中的二元化合物，可用来制备烧结型生物陶瓷，可作为抗生素，生长因子等药物的载体5,6。-TCP主要是由钙、磷组成，其成分与骨基质的无机成分相似，与骨结合好。动物或人体细胞可以在-TCP材料上正常生长，分化和繁殖。通过大量实验研究证明：-TCP对骨髓造血机能无不良反应，无排异反应，无急性毒性反应，不致癌变，无过敏现象。梁戈等7通过实验发现其溶血程度5，当-磷酸三钙被植入

34、人体内后，其在体液中能发生降解和吸收8，Ca、P被体液吸收后进入人体循环系统，一定时间后植入人体的-磷酸三钙逐渐溶解消失，形成新骨9。2.-磷酸三钙的制备-TCP的制备包括3个步骤：即粉末制备，成型与烧结。粉末制备一般包括湿法工艺，干法工艺和水热法工艺。2.1 粉末的制备2.1.1 湿法工艺湿法工艺包括钙盐与磷酸盐反应工艺10，酸碱中和工艺。前者是以CaCl26H2O和NaH2PO410H2O为原料，将磷酸二氢钠溶液缓慢滴加到氯化钙溶液中，使Ca/P摩尔比为1.5，不断搅拌，无水乙醇洗涤、抽滤、干燥、煅烧得-TCP白色粉体。何毅等11通过Ca(OH)2/H3PO4/H2O体系，采用湿法工艺，合

35、成了一系列的纳米级-磷酸三钙。人体骨中磷灰石是以纳米级针状分布，又因其具有好的生物相容性，所以研究纳米级-TCP的制备具有重要的意义。湿法工艺的优点是颗粒均匀，烧成温度低，反应完全，平均粒径较小，其生物降解性能比较好。2.1.2 干法工艺 干法工艺一般采用低温固相反应12制备-TCP粉末：将Ca(OAc)2H2O和K2HPO43H2O在室温下研磨，混合均匀，再在研钵中研磨40min，将其放入试管中，置于60oC油浴中反应5小时，蒸馏水洗涤、抽滤、干燥、煅烧制得-TCP白色粉末。干法工艺制备的-TCP粉末结晶性好，但晶粒较粗，结构不均匀，煅烧温度高，游离氧化钙量较大，含有杂相。2.1.3 水热法

36、工艺 水热法是利用高温高压下水溶液使那些在大气条件下不容或难容的物质溶解。其应用不多，常用的是以CaHPO42H2O为原料，合成晶粒较大，晶格完整的-TCP粉末，它的特点是粒子纯度高，分散性好，生产成本低。2.2 -TCP的成型与烧结 -TCP可分为多孔性和致密型。致密型表面光滑无孔，不利于骨组织生长，而多孔-TCP是一种大/微孔结构，微孔的大小决定了降解速度，空隙越小，有利于体液渗入，促进材料的降解。人们通常在一定压力下将原粉压制成快于9001100oC13条件下烧结，制成致密型-TCP。目前人们采用硬脂酸颗粒填充成型制备多孔-TCP，首先将球形硬脂酸分筛成一定目数，将一定粒径的硬脂酸与原粉

37、混合均匀，加入粘结剂PVA，模具内成型，脱模，在60oC条件下熔出硬脂酸，得到坯体，9001000oC条件下烧结，制成多孔型-TCP。3 -TCP的降解性 所谓生物降解性是指通过曾溶，水解或生物体中的酶以及其他生物活性物质的作用，使材料转化成一些较小的复杂的终产物。这不仅是生物学过程，也是体液中物理化学溶解过程，而破骨细胞与巨噬细胞的介入也是不可或缺的。Manjubala等14 认为巨噬细胞在-TCP陶瓷材料的吸收中起重要作用。现在所用的降解材料多为人工仿生材料，很难被吸收。而生物降解材料具有以下优势：具有良好的组织相容性，可使骨折早日愈合15，并减少并发症；具备足够的强度，能起到良好的固定作

38、用。-TCP的降解包括两个步骤：材料在体液作用下，粘结剂发生水解，使材料分离成离子，后被细胞吞噬，吸收，被分离的Ca2+离子一部分进入血液中，通过血液循环分布到组织器官中，参与代谢过程，最终被排出体外，另一部分可参与新骨的形成。4.-磷酸三钙的医学应用-TCP可广泛应用于关节与脊柱融合、四肢创伤、口腔颌面的外科、心血管外科，以及填补牙周的空洞等方面。随着人们对-TCP研究的不断深入，其应用形式也出现了多样化，并在临床医学中体现了较好的性能。Arai等16利用-TCP多孔陶瓷填充815cm的腓骨节段缺损，获得了腓骨再生。平均术后2个月即可达到重建不会发生踝关节及胫骨的移位;郑承泽等17将-TCP

39、与自体骨髓复合应用于临床，修复包括肿瘤性骨缺损和陈旧性骨折骨缺损,经术后调查，结果显示植入材料的成骨作用明显，说明-TCP与自体骨髓复合是一种治疗骨缺损理想的方法；张汉东等18将磷酸三钙陶瓷用于修复兔下颌骨缺损,研究表明，植入后局部组织无明显炎症等反应。张建设等19将两种不同组成的-TCP陶瓷植入免颌骨人工缺损区，掺杂的磷酸三钙陶瓷降解速度较慢，但具有较好的生物相容性；张亮等20利用-TCPDLPLA作为一种新型治疗骨缺损的材料，研究表明其降解特点有利于骨组织细胞长入；Mitenmuller等21利用带微孔的陶瓷颗粒作为抗结核药及抗菌素的载体，填塞至骨髓炎患部，缺损骨基本修复，陶瓷粒几乎全部被

40、组织吸收。最近几年，很多学者正在不断探究用-TCP与其他各种物质相结合，制成多种复合材料，从而提高材料的力学性能和生物学性能：Piattelli等22利用HA与-TCP比为1：1的一定颗粒粒径的双相钙磷陶瓷进行了临床实验，发现陶瓷具有良好的生物相容性和骨传导性。许多研究表明，具有合适的HA/-TCP比例及孔结构状况的磷酸钙陶瓷在一定条件下具有骨诱导性23 24。凌翔等25将胶原与-TCP复合制成复合材料植入兔的颅骨中，观察到这种复合材料具有引导成骨能力，并且引导能力优于HA结 语随着组织工程在生物医用材料领域的应用，-TCP作为人体组织替换材料，具有广阔的研究价值。虽然在一些方面取得了成果，但

41、是还有一些内容值得我们去探究。总之，为了获得更加完善，更理想的生物材料，我们应该利用各种材料的优势，克服各种材料的不足，将-TCP与其它各种材料复合，对材料本身加以改变，才能满足临床的需要。参考文献 FORMTEXT 1 崔福斋，风情玲.生物材料学M. 北京：北京科学出版社，2000.2 M.Ito.In Vitro Properties of A Chitosan-Bonded Bone-Filling Paste;Studies on Solubility of Calcium Phosphate CompoundsJ.J Biomed Mater Res.2004,32（3）:95-98

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43、tJ.Orthop Res,2007.25:23-297 梁戈,胡藴玉.郑昌琼,等.多孔磷酸三钙和骨形态发生蛋白复合物异位诱导成骨的实验研究J.中华实验外科杂志,合成化学,2000,4：124-1258 徐僖,高分子物化学.北京：化学工业出版社,19909 谢克难,等.可控磷酸三钙大孔/微孔材料的制备J,合成化学,2000.29（4）：424-42810 Jarcho M, Bolen C H.Hydroxyapatite synthesis and characterization in dense polycrystalline formJ.Mater Sci.1976,11（2）：227-23511 何毅,刘孝波,杨德娟,等.纳米级磷酸三钙的合成J.合成化学,2000,8（2）：96-9912 闫玉华,樊东辉.磷酸三钙多孔陶瓷药物载体的制备与微观结构J,武汉工业大学学报,1995（24）：106-10813 Wakia T,Kadama Y,Superplasticity of isostatically pres