纳米磷酸钙/胶原基骨材料

Nano-Calcium Phosphate/collagen based bone materials

项目批准号：59493203，19874034

清华大学  崔福斋*，廖素三，张伟，冯庆玲，李恒德

　　骨移植术是几个世纪以来不断深入研究的重要课题，尤其致力于修复由于创伤、肿瘤、感染所造成的大范围的骨缺损，以恢复肢体功能。然而迄今为止，临床上对此类大范围骨缺损的医治仍未有效解决。

　　根据仿生矿化原理,采用纳米自组装化学途径研制出不仅成分而且结构仿天然骨组织的纳米磷酸钙/胶原复合的骨组织工程框架材料。研究开发适用于骨组织工程材料的成形工艺与装备；采用研制的人工骨组织工程材料，完成骨组织工程框架结构的成形制造和生长因子的复合过程；研究框架结构降解与成骨过程匹配的基本科学问题，通过体外细胞培养、小动物和大动物植入实验。

　　进行组织工程材料（纳米磷酸钙/胶原基骨材料）大段骨的细胞载体材料及框架结构的成形制造，进行动物植入实验，进入人体临床试验阶段，最终达到人工骨制造产品问世，解除病人二次手术的痛苦和昂贵费用的问题，为全国人民服务。

●主要研究成果与重要进展：

　　创新点： 根据仿生矿化原理，采用纳米自组装化学途径研制出的纳米磷酸钙/胶原基骨材料不仅成分而且结构与天然骨组织高度相似，而其它的研究如采用骨水泥，或含有烧结步骤，将不具有这种类似性。由图1 可知磷酸钙/胶原层间距为11.7nm 与骨组织里的

图3
活性仿生人工骨植入24 周,骨缺损完全连接

图1.纳米磷酸钙/胶原的TEM图2.纳米磷酸钙/胶原基骨材料SEM

7.1nm 十分接近，均为一种倾斜的层状结构。由图2 可知纳米磷酸钙胶原基骨材料的多孔结构与天然松质骨微观结构相同，有利于细胞的长入和营养物质的交换，使得该材料具有优良的生物相容性和可降解性。动物实验结果证明，纳米磷酸钙/胶原基骨材料是BMP 的良好载体，在犬桡骨20mm 节段性骨缺损实验中，第四周就骨皮质基本连接，24 周骨缺损完全连接，如图3 所示。该材料正在申请临床许可，进入临床试验阶段。

●代表性论著：

n Cui FZ, Du C, Su XW et al. Biodegradation of a nano- hydroxyapatite /collagen composite by peritoneal monocyte-macrophages. Cells and Materials, 1996, 6: 31-44

n Du C, Cui FZ, Zhang W, et al. Formation of calcium phosphate / collagen composites through mineralization of collagenmatrix. J Bioned Mater Res 50: 518-527, June 2000

n 第四届世界生物材料大会作报告：Bone explant culture with biomimetic calcium phosphate /collagen composites. Hawaii,USA, May 15-20, 2000

● 专利情况：

　　国家专利：崔福斋、蔡强、张曙明。纳米磷酸钙/胶原/聚乳酸骨复合多孔材料的制备方法。公开日：2000 年11 月8 日。专利公开号：CN 1272383 A。。

● 应用前景、成果转化（社会、经济效益）：

　　我国是世界上人口最多的国家，对于人工器官的需求很高。对于人骨这样的器官，如果能够采取本项目的技术路线制造出来，将满足极大的社会需求。我们的人工骨主要能用于以下几方面疾病的治疗：骨肿瘤病人切除手术后的保肢治疗；人工关节的置换；各种不能愈合的严重机械骨外伤的治疗；用于整形外科手术，如颌面的先天和后天缺损与畸形和牙龈的修复等等。全国每年骨缺损和骨损伤患者近300 万。投产以后经济效益上亿元，且每年以大于20%的速度增加。

工程与材料科学部、国际合作局 主办
数理科学部、化学科学部 协办