王英杰 李曾 翁习生

    (中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科，北京 100730)

    长期以来，磷酸钙作为骨替代物得到广泛研究。近来，磷酸镁、硅酸镁等镁基生物陶瓷材料作为骨修复材料成为新的研究热点，镁离子在酶激活、细胞生长、细胞增殖等方面发挥重要作用。与纯镁相比，镁基生物陶瓷材料有如下优点：生物体内降解期间不释放氢气，应用形式多样，包括水泥、大孔支架和涂层等。本文对不同种类的镁基生物陶瓷材料进行系统概述，包括不同临床问题的材料制作方案和材料在生物体内、外的性能。

    1 背景介绍

    骨作为人体骨骼系统的重要组成部分，有生理性重塑和一定的自我修复能力。但骨骼的自我修复能力无法完全修复临界性/巨大骨缺损(critical-sized defects，CSDs)。目前，治疗包含CSDs的主要方法有：自体骨移植、同种异体骨移植和异种骨移植[1]。尽管骨移植在很多情况下有效，但也有诸多限制因素，如自体骨来源不足[2]。同种异体骨克服了自体骨来源不足的限制，但免疫排斥、高吸收率和低成骨率[3]等因素限制了同种异体骨的应用。此外，这些侵入性的操作容易发生感染和传播疾病，手术费用和骨移植材料的巨大经济负担也是限制骨移植的重要因素[4]。

    现有骨修复材料的诸多不足和临床的巨大需求促使科学家们寻找更为优异的骨替代物，理想的骨替代物应有天然骨的生理和物理特性。近年来研发的人工骨替代物包括金属、陶瓷、生物多聚物、合成多聚物及其复合物，然而绝大多数商业化陶瓷是基于少量磷酸钙的产品，如羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)和磷酸三钙(tricalcium phosphate，TCP)。生物材料可分为三代：①生物惰性材料(如钛、氧化铝、聚乙烯)；②具有生物活性的可降解材料(如HA、生物活性玻璃)；③旨在分子水平刺激特定细胞反应的材料(如肽或蛋白质修饰的可降解多聚物)[5]。所有材料中，基于烧结磷酸钙的长期稳定材料(如HA，TCP)占据绝对优势。第三代材料可能具备更加理想的应用形式和治疗效果[6]。理想生物材料要求随材料植入机体时间的延长、机体自身组织的再生，生物材料被逐渐的吸收和取代[7]。材料在机体内的吸收由被动溶解和巨噬细胞吞噬共同完成，而三级烧结磷酸钙的体内溶解度低。为提高其溶解度，将透钙磷石、三斜磷钙石等质子化，质子化的磷酸钙的溶解度较高，然而，质子化磷酸钙在生物体内通过不断地相转换(溶解-再沉淀)，溶解度依然不高，尤其是透钙磷石水泥[8]。

    目前，磷酸镁作为磷酸钙的替代物得到广泛的关注，与磷酸钙比较 ......