关于更高效的磷酸钙骨水泥技术问题的批判性评估外文翻译资料

 2022-08-15 16:47:06

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关于更高效的磷酸钙骨水泥技术问题的批判性评估

[摘要]从1980年代发现了第一类磷酸钙水泥，二十年后，大众对这种材料的好奇还在加深。这篇文献是为了总结近期该领域内最新的成果并且分析展望未来的研究和发展方向。

[关键词]磷酸钙水泥；椎体成型术；输送；生物体内

  1. 引言

磷酸钙水泥是由一种或多种可发生反应的磷酸钙粉末和水溶液混合形成的浆体，并且会在一定时间内硬化（例如：硬化15分钟）。就此而言，CPCs不同于传统的骨代替材料，是不能和浆体材料一样快速发生相变的颗粒状、块状材料。

二十年前LeGeros、Brown和Chow首次提出CPCs的概念。十年前首次引进商用CPC产品用于下颌缺损、畸形和由破损导致的缺陷的治疗。现在，企业正在引进第二代水泥，同时拓宽投资范围以满足顾客的不同要求（表1）。例如，钙磷石水泥较磷灰石水泥有更好的重吸收性，被应用于动物的临床试验中。其他水泥会被设计应用于特定需求，例如头颅成型或椎体成型手术。

这些成果之所以能成为现实要归功于对CPCs不懈的研究和努力。大量的相关文献被出版并且出版率几近逐年递增（见图1）。本篇文献并不是和其他作者一样回顾研究的全部成果，而是对其进行综述并且准确地总结出最新发展趋势。

  1. 简介

许多对CPCs的发现和革新都起源于建造行业或聚酯（甲基丙烯酸）医疗水泥中的硅酸钙或硫酸盐基水泥。众所周知，调整水泥凝结时间的方式有（1）改变粉末的尺寸（越小的尺寸凝结时间越短）（2）改变调和液的含量（含量越少凝结时间越短）（3）快速添加游离的钙或硫离子（可以预先加入调和液或者加入可完全溶解的盐类）（4）添加晶核（例如在磷灰石水泥中添加磷灰石微晶，含量越多凝结时间越短）（5）添加晶体生长阻碍剂（含量越多凝结时间越短）。力学性能上，减少水泥孔隙率能够提高相应性能，例如：通过减少调和液的含量，或添加密集颗粒。除此之外，也可以通过添加增强纤维或者改变晶体的平均尺寸。但是，更需要考虑添加外加剂带来的结

表 1商用磷酸钙水泥和成分

企业

水泥名称

组成

产物

ETEX

a-BSM

粉末: ACP (50%), DCPD (50%)

磷灰石

Embarc

溶液: H2O (unbuffered saline 溶液) [46,47] Biobon

Stryker-Leibinger Corp.

BoneSource

粉末: TetCP (73%), DCP (27%)

磷灰石

溶液: H2O, mixture of Na2HPO4 and NaH2PO4 [48,49]

Teknimed

Cementeks

粉末: a-TCP, TetCP, Na Glycerophosphate

磷灰石

溶液: H2O, Ca(OH)2, H3PO4 [50]

Cementeks LV

粉末: a-TCP, TetCP, Na Glycerophosphate, dimethylsiloxane

磷灰石

溶液: H2O, Ca(OH)2, H3PO4 [50]

Biomet

Calcibons (previously called lsquo;lsquo;Biocement Drsquo;rsquo;)

粉末: a-TCP (61%), DCP (26%), CaCO3 (10%), PHA (3%)

磷灰石

溶液: H2O, Na2HPO4 [51]

MimixTM

粉末: TetCP, a-TCP, C6H5O7Na3 · 2H2O

磷灰石

溶液: H2O, C6H8O7

QuickSet MimixTM

粉末: nfa

磷灰石

溶液: nfa

Mitsubishi materials

Biopexs

粉末: a-TCP (75%), TetCP (20–18%), DCPD (5%), HA (0–2%)

磷灰石

溶液: H2O, 丁二酸钠 (12–13%), 硫酸软骨素钠 (5–5.4%) (当显示两个结果时, 第一个值源于Ref. [52]第二个值源于Ref. [53])

Biopexs-R

粉末: a-TCP, TetCP, DCPD, HA, Mg3(PO4)2, NaHSO3

磷灰石

溶液: H2O, 丁二酸钠 (12–13%), 硫酸软骨素钠 (5–5.4%) (当显示两个结果时, 第一个值源于Ref. [52]第二个值源于Ref. [53])

Kyphon

KyphOsTM

粉末: a-TCP (77%), Mg3(PO4)2 (14%), MgHPO4 (4.8%), SrCO3 (3.6%)

磷灰石

溶液: H2O, (NH4)2HPO4 (3.5 M) [54]

Skeletal Kinetics

CallosTM [55]

粉末: nfa

磷灰石

溶液: nfa

Shanghai Rebone Biomaterials Co, Ltd

Rebone

粉末: TetCP, DCP

磷灰石

溶液: H2O [56]b

Synthes-Norian

Norians SRS

粉末: a-TCP (85%), CaCO3 (12%) MCPM (3%)

磷灰石

Norians CRS

溶液: H2O, Na2HPO4 [4,57]c

Norians SRS Fast Set Putty

粉末: nfa

磷灰石

Norians CRS Fast Set Putty

溶液: nfa

chronOSTM Inject

粉末: b-TCP (73%), MCPM (21%), MgHPO4 3H2O (5%),MgSO4 (o1%), Na2H2P2O7 (o1%)

钙磷石

溶液: H2O, sodium hyaluronate (0.5%) [43]

Kasios

Eurobones

粉末: b-TCP (98%), Na4P2O7 (2%)

钙磷石

溶液: H2O, H3PO4 (3.0 M), H2SO4 (0.1 M) [58]

CalciphOs

VitalOs

组成 1: b-TCP (1.34 g), Na2H2P2O7 (0.025 g), H2O, salts (0.05 MpH 7.4 PBS 溶液)

钙磷石

组成 2: MCPM (0.78 g), CaSO4 2H2O (0.39 g), H2O, H3PO4 (0.05 M) [59]d

图 1 Pubmed中关于磷酸钙水泥的关键文章数量

构或者PMMA水泥相应性质的改变。比如，只能用移植后的CPC来评估它的生物反

应。又因材料的用于医疗领域、CPC具有可再吸收性能，要规定严格的指标：水泥和

它的被吸收产物都要具有生物相容性。

本来用于测试PMMA和建筑水泥的方法被应用于CPCs性能的测定中，例如：维卡软化点测试用于测定凝结时间、Brasilian测试用于测定直径的拉长强度。但是，并非所有的方法都可以适用于CPCs，比如维卡测试和Brasilian测试就不能测定机械强度低的CPCs。它的某些特性需要设计新的测试方法，比如：CPCs（例如含水糊剂）必须在含水环境中硬化，但不能在体液中分解。

尽管对CPCs的研究收获了大量的资料，但尤其在材料科学领域中，是否要进一步深入研究是有待商讨的问题。实际上，上一段内容已经给出了提示说明进一步研究是必须的。即使有了大量出版的文献，明确了一些水泥的基本性质，如凝结时间，断裂力学（微孔的影响、疲劳性能等），但和其他材料之间的凝聚情况还未可知。其次，一种新的粉磨无定形磷酸钙合成方式被提出，使凝结反应更加可控，或者还能优化药物释放系统，开辟新的方式。CPCs能用作合成具有大表面面积的磷酸钙颗粒和多孔块状结构，成为强有效的药物载体或者生物性能活跃的材料。不容忽视的是，水泥的最新发展成果和能够临床应用的水泥种类之间存在较大的断层：必须关注和考虑临床医生的需求，并整合

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