江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

#骨科#【干货】石墨烯及其衍生物在骨科的应用( 二 )


1.3 载药缓释性
药物和生物活性分子可以直接转运至细胞内 ， 但由于机体免疫系统 ， 酶及其他因素的影响 ， 通常在到达作用部位前即被降解或吸收 ， 而有效的药物载体可以实现控制释放或缓慢释放 ， 减少药物的毒副作用 ， 提高疗效[16] 。
2 石墨烯及其衍生物在骨科中的应用
2.1 用于生物材料
石墨烯及其衍生物利用其独特的物理、化学及良好的生物相容性 ， 能与其他材料相结合构成新的复合材料 。
2.1.1 羟基磷灰石(hydroxyapatite ， HAP) HAP具有特殊的生物活性、生物相容性和骨传导性 ， 但拉伸强度和断裂强度较差 ， 限制了其作为骨科材料的实际应用 。 以石墨烯作为增强材料 ， 可改善HAp的力学性能 ， 提高HA的强度[19] 。 Lee等[20]发现rGO和HAp形成的纳米复合物(rGO/HAp NCs)可以提高前成骨细胞MC3T3-E1的成骨分化并且促进新骨生成 。 免疫印迹分析显示rGO/HAp NCs可以显著增加骨钙蛋白和骨桥蛋白的表达水平 。 Feng等[21]建立了一种由石墨烯纳米片(GNSs)-碳纳米管(CNTs)-石墨烯纳米片(GNSs)构成的纳米三明治结构 ， 来提高羟基磷灰石-聚醚醚酮(HAP-PEEK)支架的机械性能 ， 原因为CNTs将两层GNSs分隔开 ， 增大了支架和基质间的有效接触面积 。 并得出CNTs和GNSs最佳的重量比率为2:8 ， HAPPEEK支架的抗压强度和系数分别增加了63.58%和56.54% ， 此外 ， 将支架在模拟体液中浸泡过后 ， 支架表面形成了磷灰石涂层 ， 并且表面细胞都具有很好的粘附和离散性 。 结果表明CNTs和GNSs增强过的HAPPEEK支架在骨组织工程中可作为一种很有前景的替代物 。
2.1.2 超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene ， UHMWPE)众所周知UHMWPE具有良好的耐磨性、抗腐蚀性和抗冲击韧性 ， 但UHMWPE的表面硬度偏低 ， 抗蠕变性能较差 ， 会产生聚乙烯磨屑碎片 ， 进而引起骨质溶解 ， 限制了其作为人工骨关节材料的使用[22](图3) 。 而将石墨烯与其构成复合材料 ， 复合材料机械性能和生物相容性均有提高[23-24] 。
#骨科#【干货】石墨烯及其衍生物在骨科的应用
本文插图
图3 空白、HAp、rGO/HAp 植入物对新骨生成百分比的对比[22]Fig.3 New bone formation between the non-treated control and defects implanted with HAp and rGO/HAp grafts(%)
2.1.3 聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(poly-methyl methacrylate ， PMMA) PMMA目前广泛用于全关节置换 ， 但与相邻骨不能形成很好的骨结合是它的一个显著缺点[19] 。 将GO作为增强剂加入PMMA-HA骨水泥中 ， GO对细胞功能和力学性能的提高产生了重要作用 ， 形成的复合材料有较好的诱导磷酸钙层生长的能力 ， 这样不仅提高了材料的力学性能 ， 还使得成骨细胞的存活率显著提升并在水泥盘表面广泛生长 ， 所以加入GO的复合骨水泥能显著增强其骨与骨之间的结合力[25] 。
2.1.4 聚乙烯醇(ploy-vinyl alcohol ， PVA) PVA也具有较好的生物相容性、可降解性和机械性能 ， 但细胞亲和力很弱 ， 所以一般都是与其他材料组成复合物植入体内 。 将GO加入到PVA中 ， 不仅可增强PVA的力学性能 ， 还有利于成骨细胞在支架表面生长和黏附[26] 。
2.1.5 生物活性玻璃(bioactiveglass ， BAG) BAG能够在植入部位形成与骨和软组织都良好结合的HA层 。 在生物活性玻璃中加入石墨烯不但能增强其电导率且不损害生物活性 ， 同时能提升其力学性能[27] 。
2.1.6 硅酸钙( CaSiO3 ， CS) CS是骨组织工程的生物活性材料 ， 但在承载条件下CS的韧性较低 。 将GO与CS通过激光烧结等方法相结合 ， 确实能够增强CS的力学性能、耐磨性、硬度、弹性模量、断裂韧性[28-30] 。
上述物质都为关节外科常用的材料 ， 将这些物质与石墨烯或其衍生物相结合 ， 可增强性能、弥补不足 ， 为今后人工关节材料的制作和发展提供了新的选择 。


推荐阅读


上一篇：『苏州』苏州科技城医院普外一科简介及专家介绍

下一篇：「食物」常利用食物来获得满足，出现5个情况或是情绪影响