硬组织替代和工程用高分子材料二

二、骨组织修复和再生用高分成人有206块按部位颅

长骨（一体两端、短骨：腕骨、附四肢

中轴

扁骨：颅、胸、盆不规则骨：椎骨的生长发

骨 骨松 骺骨的变粗：骨膜的骨化

红骨

。骨。骨松

骨密未成年手 成年手

骨密 外 骨天

骨的结有机质有机质无机质无机质、Mg(PO)、NaHPO

的变化一直不断变化 的变化一直不断变化有机质决定了骨的弹性和韧，无机质决定了骨的硬度。5（1）胶原的一级结构即化学结构：蛋白质的一级结构又称初级结构，是指氨基酸的种类，连接方式以及氨基酸在肽链中的排列顺序。（2）胶原蛋白的二级结构：二级结构是指蛋白质分子中，多肽链本身的折叠和盘绕方式，主要有a要以a-螺旋为主。（3）结构：左手螺旋的肽链，三根组合，彼此再向右扭旋围绕，形成一个复合的大螺旋体。（4）胶原蛋白的四级结构：分胶原蛋白的四级结构示意图：其子通过分子的首尾衔接（主要是粘多糖基本组成单位是原胶原蛋白分子的作用），成一套体，即胶原

骨中矿物HA状分布，尺寸为5nmXX40nm，位于胶原分子间的间隙孔间。，长度为280nm，直径为

牙釉质结6磷酸钙骨水泥产品及手术羟基磷灰石骨修复人造人造颌骨、鼻人造锁人造颌听小钙磷钙磷酸盐骨缺损填充多孔材生物活性玻璃：生物活性玻璃：Hech教授于16年研制出，是一类重要的无机生物活性材料。具有良好的生物相容性、 耳蜗填充 牙窝填充 眼窝底板填充

合成高分子支架材 骨 创面修复产可降解型生物医用高分可降解型生物医用高分子材主要包括聚乳酸 ）、聚羟基乙酸（PGA）、聚原酸酯POE）,聚己内脂（PLGA）等、聚羟丁酯优点：可降解特性，可以水解，可调控降解速度，良好的生物相容性；缺点：亲水性差，引起无菌性炎症，机械强度不足，酸性降解产聚乳酸（）天然高分子支架材①胶原：胶原是结缔组织中极重要的结构蛋白质，主要存在于动物的 缺点：机械强度低、

7.2.4天然高分子支架材②壳聚糖：1859C.Rouget将甲壳素浸泡在K溶液中煮沸一段时间，取出洗净后发现可以溶于有机酸；1894年.Hoppe确认这种产物是脱掉了部分乙酰基的甲壳素，把它命名为Chitosan乙酰基脱去55。

甲壳素的结构 壳聚糖的结构87.2.4天然高分子支架材缺点：不同材料之间因为性质不同结合不够牢

复合材料是多相材料,主要包括基体相和增强相基体相是一种连续相，它把改善性能的增强相材料固结成一体，并起传递应力的作用。增强相起承受应力（结构复合材料）和显示功(功能复合材料)的作用①纤维增强高分子复合材料

复合材料C8的复合材料C6的复合材料C4的

壳聚糖-生物玻璃/胶原（CBC）支架 和性能研CBC支-CBC支

壳聚糖-生物玻璃/胶原（CBC）支架 和性能研BGBG颗颗粒均匀3.支3.支架表征-9

聚甲基丙烯酸甲酯，以丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树酯，相应的塑料统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酸甲酯应用最广泛。聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为PMA，俗称有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种。- 1、骨组织中的主要无机矿物－羟基磷灰石（HA）:1、骨组织中的主要无机矿物－羟基磷灰石（HA）:磷灰石晶体属于六方晶系，L6PC对称群和P6/m空间群，晶胞参数＝0.9430.938nm，c＝0.6880.686nm，Z＝2CO可以取代HA中OH和的位置而形成型和型碳酸羟基磷灰石（CarbonaHdoyAaieH）；此外其它离子或离子基团也可在A中Cl、、M、rS等。羟基磷灰石的骨结羟基磷灰石植入宿主骨后，由成骨细胞在其表面直接分化形成骨基质，产生一个宽约3-5的无定形电子密度带，胶原纤维束长入此区域和细胞之间，继而发生生物矿化过程形成钙磷酸盐。随着矿化成熟，此无定形带缩小至0502。HA

钙磷酸盐骨钙磷酸盐骨缺填充多孔材提出,

②钙磷增强高分子复合材料孔隙率9GPa

cd

CS-Gel:30g/L;BG，a:30g/L,b:50g/L,c:90g/L,d:170g/L,共混物的力学性质取决于填料添加量、自身的态、填料相在聚合物中的分散程度、填料与基体树脂间的界面结合强度、基体树脂自身力学特性等。在复合材料中应用纳米技术极大地提高了复合材料的性，提高复合材料强度的同时可以改善生物学性能人造材料越接近于组织，越容易为接受

7.3组织工程支架用高分子定义：组工程学（TissueEngineeig）综合应用工程学和生命科学的基本原理、理论、技术和方法，在体外预先构建一个有生命的种植体，然后将其植入体内，修复组织缺损，代替组织和 行使部分或全部功能，或作为一 外装置，暂时代替 行使一定的生理功能，达到修复病损组织、救死扶伤、提高生质量、延长生命的目的。原理浓的 扩种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物，将细胞-生物料复合物植入机体组织或 的病灶部位，细在生物材料逐渐降解被机体吸收的过程中形成新的具有形态和功能的相应、 ，达到 修复和重建的的。

组织工程化人造组织的体外构建组织工程 涉及的科学领细胞生物

生物材料与再生医学的交叉领域－组织工程学研究简材料科 分子生物

组织工

发育生物

Langer移植免疫 临床医

组织工程的关键支架材 技术（原 及支架加工细胞培养系统工程化组织的手术其中支架材 技术具有十分重要的作用

生物反应

组织的体外培利用组织工程学方法体外构建人造组织开创了体外培养组织的先河

用于人耳再造的PLGA

7.3.2组织工程支架材

人工合成材料:聚羟基乙酸（PGA）,聚乳酸（）、聚乳酸-羟基乙聚羟基乙酸聚乳酸（（2-羟基丙酸聚乳酸-羟基乙酸共聚物聚己内酯

壳聚海藻酸1、HA－胶原复合材胶原与多孔HA陶瓷复合，其强度比HA陶瓷提高2~3倍。胶原膜有利于孔隙内新生骨生长，植入狗的股骨后仅4周，新骨即已充满所有大的孔隙

2、HA-纤维蛋白粘合剂复合材纤维蛋白粘合剂主要由纤维蛋白原和凝血酶组成，具有良好的生物相容性，完全的生物降解性，无毒、不影响机体的免疫系统，对HA的结构无影响。将HA颗粒加于纤维蛋白网上，控制纤维蛋白粘合剂成型时间，使其形成一复合体，并通过调节两者的比例和成分，形成从软到硬不同强度和形态的复合材料。β－磷酸三钙（β－TCP）多孔支架材 溶胶－凝胶生物活性玻璃多孔材溶胶－凝胶生物活性玻 多孔材料的显微形貌及胞学实验

骨组织工程支架应二次细胞培养两周后多孔支架表面形 二次细胞培养两个月后多孔支架材料内形成新图中白域为脱钙后的材料。黑域为层状骨。可见在支架的孔隙中已形成含有活跃的成骨细胞的成熟层状溶胶－凝胶生物活性玻璃(B)/聚羟基烷酸酯(PHBV)复合多孔支架材料

采用兔骨髓基质细胞，将成骨细胞在材料表面附着的SEMa

（a）（a）7料孔壁上，并向四周伸出伪足；（）仿生骨植入材料修复兔骨缺损的

(a)4骨缺

材料植入兔桡骨缺损不同的X光

髓腔

(b)8(c)12材料植入兔骨内不同时间的标 7.3.3组织工程支架的研究 方自组装粒子滤冷冻干相分离植入四

植入八

静电纺3D自组

形态调控机制与有序介孔形成机粒粒子滤出多以氯化钠等可溶性粒子做致孔剂，优点：孔隙率、孔径可控，缺点：多为闭孔，中间的不能滤出，因此CTAB浓度增大有利于形成相对有序的介孔，此方法一般不单独使用，多和CTAB浓度增大有利于形成