徐梁，嚴德順，周喆

上海中山醫(yī)療科技發(fā)展公司，上海，200032

我國每年因創(chuàng)傷和骨腫瘤等疾病造成的骨缺損、骨延遲愈合、骨不連的病人達數(shù)百萬，急需大量的骨修復材料，以促進骨骼的再生和修復。目前，臨床上常用的骨替代材料有天然骨及其衍生材料(包括自體骨、同種異體骨、異種骨)、人工骨(生物玻璃、生物陶瓷、生物醫(yī)用無機骨水泥及其與高分子聚合物的復合材料等)。自體骨具有較好的成骨活性，無免疫排斥而廣泛應用，但自體骨的獲得常需另作切口，而且延長手術(shù)時間，使供骨區(qū)的強度降低，供區(qū)創(chuàng)傷、畸形、疼痛、麻木及感染等，且來源有限，特別對兒童、骨質(zhì)疏松的老年患者及需要大量植骨者而言，限制了其臨床應用.同種異體骨通過冰凍和深低溫處理技術(shù)可明顯降低其免疫排異反應，但其成骨活性降低，同時存在傳播疾病的可能，如艾滋病、肝炎、癌癥等，而且來源有限，還涉及倫理問題，因此臨床應用也有限；異種骨的應用存在免疫排異反應的問題。人工骨則避免了取自體骨給患者帶來的痛苦和并發(fā)癥，同時無免疫排異反應，來源充足，使用方便，還有良好的生物相容性、安全性，無毒副作用，具有生物活性，能與原骨牢固結(jié)合，在發(fā)揮骨傳導作用的基礎(chǔ)上，還有骨誘導活性，是臨床上修復骨缺損、促進骨愈合的理想材料。

目前，國內(nèi)外對骨缺損修復材料的研究報道有很多，相關(guān)的專利有一些，但還沒有國家標準和行業(yè)標準，國內(nèi)也沒有企業(yè)批量生產(chǎn)的此類產(chǎn)品?，F(xiàn)有的研究成果表明，用于骨缺損修復的支架材料主要包括有機高分子生物材料和無機生物材料。其中，高分子材料具有良好的可降解吸收性，但存在一些不足：表面親水性差、生物相容性和機械強度尚待改進，體內(nèi)降解過程中易造成局部酸性產(chǎn)物的蓄積。在無機材料中，鈣磷陶瓷和生物活性玻璃是目前廣泛應用的材料，雖然此類生物材料具有良好的生物相容性和生物活性，但由于其成分中含有較多的SiO2，在人體組織液中均不能完全降解，最終將作為異物殘留在生物體內(nèi)。因此該類生物玻璃的降解性能已成為限制其發(fā)展的瓶頸。

1 本研制技術(shù)的特點

我們吸收了芬蘭的先進技術(shù)，通過高溫熔融法研制出一種可降解的生物活性玻璃，研究顯示此生物活性玻璃不僅表現(xiàn)出良好的生物相容性和生物活性, 且在體外生理模擬液或相應的含磷溶液中，能逐漸被溶解，即具有完全生物降解性能，其降解速率可由生物活性玻璃的成分來控制。實驗結(jié)果表明，這種生物活性玻璃的降解產(chǎn)物為碳酸羥基磷灰石, 接近于人體骨的無機礦物成分。該可降解的生物活性玻璃在骨組織工程中的作用是提供為組織再生的支架，其活性將引導骨組織不斷生長，同時材料本身不斷降解，最終在原支架區(qū)域內(nèi)再生出完全有生命的骨組織，實現(xiàn)骨缺損部位的永久修復。而該材料的降解物對細胞無毒害作用，不會引起炎癥。

本研制技術(shù)的特點是：可將顆粒狀的材料熔化后，塑造成不同形狀，也可直接采用顆粒與自體血混合成膏狀物進行填充，實現(xiàn)骨缺損部位的永久修復；而且本生物活性玻璃能夠反復熱處理而不結(jié)晶，仍具有很好的生物活性。

2 制作工藝

本技術(shù)研制的生物活性玻璃，采用了國內(nèi)市場可采購的原材料以替代進口原材料，使我們的產(chǎn)品不依賴進口原材料，同時降低了成本。由于國內(nèi)的原材料和進口原材料有區(qū)別，以及原材料本身的純度不同，使得具體的制作工藝參數(shù)有較大的變化，在國內(nèi)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，我們不僅要重新探索新的工藝，還要對具體的制作設(shè)備提出相應的要求。具體的工藝過程如下：

(1) 將二氧化硅、磷酸氫鈣、碳酸鈣以及碳酸鈉按一定比例進行混合；

(2) 將所得混合物加熱到1250～1650oC并在常壓保溫3～7小時；

(3) 冷卻到室溫，保持12小時以上以得到固態(tài)玻璃；(4) 將所得的固態(tài)玻璃粉碎成塊；

(5) 再次加熱到1250～1650oC，并在常壓保溫3～7小時以得到軟化的生物活性玻璃組合物；

(6) 將所得的生物活性玻璃組合物模塑成所需的形狀并冷卻到室溫。

(7) 如果需要顆粒狀的生物活性玻璃，只需將塊狀通過專用粉碎機粉碎，再用球磨機研磨。所得到的顆粒用篩分儀篩分，得到所需的顆粒狀生物活性玻璃。

整個的研制過程，我們發(fā)現(xiàn)要研制出合格的產(chǎn)品，主要有三個因素：株材料的配比、加熱溫度的時間，針對這三個要素，我們制定了試制的方案，最終得以了合格的產(chǎn)品。

3 生物性能

本技術(shù)研制的生物活性玻璃由二氧化硅、氧化鈉、氧化鈣以及五氧化二磷組成，其中二氧化硅約占50%。該類玻璃不僅具有良好的生物相容性和生物活性，還具有完全生物降解特性，且其降解速率可由生物活性玻璃的成分加以控制。

根據(jù)國家標準GB/T16886.1-2011《醫(yī)療器械生物學評價 第1部分：風險管理過程中的評價與試驗》，對生物活性玻璃進行生物相容性試驗，如無菌和無熱源、細胞毒性、致敏、皮膚刺激、全身毒性(急性)、亞慢性毒性(亞急性毒性)、遺傳毒性與植入反應等。

4 降解和活性檢測

通常，生物活性玻璃的降解和活性評價方法是將材料置于37oC的生理模擬體液(SBF)中，浸泡0、6、27、48、73、124、171、248和336h，通過紫外-可見比色分析法(UV-VIS colorimetric analysis_測量SBF中磷、鈣的沉積量以及硅離子的釋放量，來指示可降解性和活性。

本技術(shù)調(diào)配的生理模擬體液(SBF)主要由Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、HCO3-、HPO42、SO42組成，所研制的生物活性玻璃在該SBF中浸泡，測量到得磷、鈣的沉積量以及硅離子的釋放量，顯示了良好的可降解性和活性。

5 臨床的應用范圍

通過高溫熔融法所得到的生物活性玻璃, 對其體外生物降解性和生物活性的研究顯示,具有活性和完全降解的特性，且其降解產(chǎn)物為碳酸羥基磷灰石或含有可溶性硅膠的碳酸羥基磷灰石, 接近于人體骨的無機礦物成分?？捎糜诠侨睋p的填充及修復，具有良好的促進骨愈合性能，它可以單獨使用，也可與自體骨或異體骨混合使用。其適應癥包括：各種骨折手術(shù)時的修復；骨囊腫、骨纖維結(jié)構(gòu)不良的修復；各種骨無菌性壞死及骨腫瘤刮除后的骨缺損部位，關(guān)節(jié)置換術(shù)的骨量損失，包括假體周圍骨材料的缺損、囊性變、假體下沉及無菌性松動、髖、股骨、脛骨處的骨缺損；脊柱固定與融合時的骨缺損，及骨延遲愈合及骨不連等的修復。

生物活性玻璃可以單獨使用或與自體骨或異體骨混合使用。使用時用無菌生理鹽水或自體血混合成膏狀物進行填充，也可直接倒入骨缺損部位。為了取得更好的療效，生物活性玻璃充填骨缺損時，應盡可能地與骨接觸，當有血液或血管滲透到生物活性玻璃時，有利于加速骨的再生。

6 實用意義

隨著我國人口老齡化的加劇，以及民眾生活水平的提高，患者也希望有較好的生活質(zhì)量，因此對生物醫(yī)學材料及其制品的需求逐年增加。近10年來，骨修復及骨替代材料的市場份額也一直保持較快增長的趨勢。因此，本公司在國外先進的工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，應用國產(chǎn)原料生產(chǎn)出可降解生物活性玻璃，作為骨修復材料，以相對于國外同類產(chǎn)品較低的價格，在手術(shù)過程可減少創(chuàng)傷面，減少輸血量，這些都直接降低了治療費用，此外，我們以顆粒狀的產(chǎn)品和板材的產(chǎn)品供臨床使用，也方便應用，有較大的推廣價值，使這類手術(shù)能在農(nóng)村和社區(qū)醫(yī)院進行。為緩解目前的看病貴作出貢獻。