纳米人工骨的多微孔结构在与骨组织的结合上有着重要的作用。孔径、孔隙率及孔内的贯通性是纳米人工骨植入人体后骨生长方式和数量的决定性因素。
通过利用纳米技术和三维造孔技术,可制备成与天然松质骨类似的三维孔洞网络结构,形成多孔状、孔径范围达 50~300nm、孔隙率达 90%左右的纳米人工骨基质材料。将这种材料植入到体内后,由于其比表面积(表面积/体积)的增大,有利于微小血管、纤维结缔组织的长人及营养和代谢产物的输送,引导成骨细胞的爬行;同时也有利于材料本身的降解吸收,使孔径进一步加大,更有利于骨细胞的移行和生长,促进新骨形成,从而使材料引导细胞的能力和生物降解性增加。
该纳米人工骨材料中,胶原表面含有能与钙离子结合在一起的单糖类乳糖位点,能诱导矿物沉积,并对间质细胞有趋化、促分化和固定作用。羟基磷灰石则起核的作用参与基质钙化,促进新骨形成。动物实验证实,植入髓腔的纳米羟基磷灰石/胶原复合材料能够与骨形成直接紧密结合,材料植入人体后,能与宿主骨胶原蛋白末端的氨基或羟基结合,形成具有生物活性的化学结合界面。
这些特点使材料本身便具有与骨键合的能力,材料能激活细胞的特异基因表达,维持细胞正常表型表达,一旦成骨细胞黏附于种植材料的表面,随后的骨生长便在细胞的调控下进行。实验表明,骨生长方向是从种植体界面向内进行,表现为典型的“键合型骨发生”这一成骨特征。

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