一種新復合骨水泥有望用于人體承重部位的骨修復
醫用骨水泥材料具有可塑型性，即使在復雜幾何形狀的骨缺陷中，也可確保與植入部位完美配合，實現良好的骨-材料接觸。這種材料通過注射方式植入，有利于微創外科手術的實施。因此，醫用骨水泥材料在諸如經皮穿刺椎體成形術、關節置換術等骨外科手術中有重要應用，而骨水泥強度是其應用中的一個關鍵指標。
湖南科技大學和中國科學院上海硅酸鹽研究所的研究者合作，選取具有高強快凝特點的新型骨水泥“磷酸鎂骨水泥”作為基體材料，在其中引入具有成骨/成血管活性的硅酸鈣生物陶瓷顆粒，形成了磷酸鎂/硅酸鈣復合骨水泥體系。他們通過研究硅酸鈣生物陶瓷顆粒含量對復合骨水泥抗壓強度、模量等力學性能的影響，確定了硅酸鈣生物陶瓷顆粒的適宜摻雜范圍，并在加入硅酸鈣生物陶瓷顆粒時，獲得了抗壓強度高達112 MPa的復合骨水泥。
據介紹，該強度值遠高于目前研究及臨床應用中的無機骨水泥強度，與有機骨水泥PMMA強度的上限值相當，有望用于人體承重部位的骨修復。
該團隊進一步深入分析了復合骨水泥水化產物及硅酸鈣生物陶瓷顆粒與磷酸鎂骨水泥基體的結合形式對復合骨水泥強度的影響，分析了硅酸鈣生物陶瓷顆粒對復合骨水泥的增強機理，并解釋了不同含量硅酸鈣生物陶瓷顆粒呈現出不同力學性能的原因。此外，研究還對液粉比、緩凝劑含量等對復合骨水泥力學性能的影響進行了研究及機制分析。
骨水泥材料在具備合適的機械強度的同時，還應具有生物相容性和生物活性，以滿足骨修復功能。對復合骨水泥的體外降解、礦化和細胞增殖情況研究結果表明，復合骨水泥具有良好的體外生物相容性和生物活性，為進一步向臨床研究推進奠定了基礎。
近期，相關成果發表在Composites Part B上。湖南科技大學博士劉文娟和中科院上海硅酸鹽研究所副研究員郇志廣為論文共同第一作者，湖南科技大學教授周智華和中科院上海硅酸鹽研究所研究員常江為共同通訊作者。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110324
