骨修復(fù)材料知識引入高中化學(xué)的探討

王梓赫

摘 要 骨修復(fù)是臨床醫(yī)學(xué)中非常重要的內(nèi)容，醫(yī)學(xué)科研組開始選用一些比較新型的材料來代替異體骨跟自體骨。據(jù)不完全統(tǒng)計，我們生活中因為安全事故造成的骨科疾病，致使功能障礙的人有超過300萬人，目前，骨移植已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)第二大需求量，僅次于輸血。我們高中的化學(xué)知識中有關(guān)于骨修復(fù)類似的內(nèi)容，本文便是探討如何借助高中化學(xué)對骨修復(fù)材料進行創(chuàng)新，以求更好地為醫(yī)學(xué)服務(wù)。

關(guān)鍵詞 骨科修復(fù)材料 高中化學(xué) 知識引入探討

中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：A

骨骼有支撐身體和造血等功能，是人體的重要組成部分。然而，我們的骨骼也有很多的問題出現(xiàn)，影響著我們的身體健康，比如骨骼缺損、骨質(zhì)疏松、關(guān)節(jié)炎等。在臨床醫(yī)學(xué)的治療中，我們通常會選用自體骨或異體骨移植，但是這樣會引發(fā)多種并發(fā)癥，例如自體骨移植容易感染，而異體骨移植又有排異效應(yīng)。所以，我們需要利用高中所需的知識，制作一些跟自體骨和異體骨有相同功能的修復(fù)材料，到目前來看，在臨床醫(yī)學(xué)上已取得了一些成效。

1生物活性玻璃

生物活性玻璃是醫(yī)學(xué)上比較常用的一種修復(fù)材料，同時也是高中化學(xué)應(yīng)用的醫(yī)學(xué)的一個典型例子。我們都知道，普通玻璃的成分是硅酸鹽，而生物活性玻璃的成分有SiO2，Na2O，CaO和P2O5，這幾種成分有利于把硅灰石跟潔凈磷灰石分離，提升了玻璃的強度。而且，生物活性玻璃能夠與人體骨骼相結(jié)合，最主要的是能夠促進骨骼細(xì)胞的迅速分化，以此使得骨骼再生，甚至都可能會超過自體骨的再生能力。在上個世紀(jì)六十年代，有位學(xué)者提出了一種觀點，就是生物活性玻璃不能用于人體大面積的骨骼修復(fù)，后期的實驗將玻璃（含有80%的SiO2，17%的CaO和3%P2O5）加進人體模擬體液（成分與血漿基本相似）中，在七天之后，玻璃的標(biāo)稱上附著一些類似球形的顆粒物，這些顆粒物都比較小，其中鈣磷比為1：2，接近生物體中的鈣磷比。通常情況下，磷灰石在體液中是出于過飽和的狀態(tài)，再加上玻璃中的鈣離子溶出，形成磷灰石晶體。在電子顯微鏡下，我們發(fā)現(xiàn)玻璃上的磷灰石晶體與人體骨骼中的磷灰石基本相似。由此可以說明，骨骼能生在玻璃上，但是只能用于小面積的修復(fù)。

在玻璃的表面，堿金屬離子會自動溶解，隨后硅酸鹽與磷灰石產(chǎn)生催化反應(yīng)，當(dāng)水接觸玻璃的時候，鈣離子與鈉離子會溶解成凝膠層，鈣離子產(chǎn)生晶核誘導(dǎo)鈣、磷酸離子形成羥基磷灰石，這就是骨骼修復(fù)的過程。

2羥基磷灰石

羥基磷灰石（簡稱HA）是比較典型的一種治療骨骼修復(fù)的生物活性材料，也是人體骨骼中主要的無機成分，其分子式為Ca10（PO4）6（OH）2。在醫(yī)學(xué)上，羥基磷灰石能有效的預(yù)防齲齒病，因為其能與牙釉質(zhì)相容，其礦化液沉淀，能夠防止鈣離子的流失。借其參照，我們可以將其用于骨骼修復(fù)。將羥基磷灰石植入人體內(nèi)后，某些結(jié)締組織能因其生成骨細(xì)胞，但是在某些急劇彎曲的地方，羥基磷灰石比較容易“折斷”。所以，我們需要一種比較硬的材料與其相結(jié)合。在上個世紀(jì)80年代的時候，有專家發(fā)現(xiàn)了一種既有組織相容性又有力學(xué)特定的物質(zhì)—HA-聚乙烯（簡稱PE）。經(jīng)實驗所得，40%的羥基磷灰石均勻受熱與HA-聚乙烯相結(jié)合是最好的一種修復(fù)材料。

只有了解了人體骨骼的成分，才可以“對癥下藥”，找出一種適合修復(fù)人體骨骼損傷的方法。按化學(xué)角度上來說，我們可以在研究過程中選用填充資料的時候使用有機高分子，然后加入羥基磷灰石，使其能促進修復(fù)材料的融合，這便是我們需要的理想型材料。

3有序硅基介孔材料

介孔材料在化學(xué)工業(yè)、生物技術(shù)和環(huán)境能源方面被廣泛應(yīng)用，有序介孔的合成有很多種方法，歸其核心方法還是溶膠-凝膠法，所以，在醫(yī)學(xué)上也有很多的應(yīng)用案例，但在骨骼修復(fù)過程中有兩個重要性問題：一是高感染率；二是修復(fù)遲滯。這是醫(yī)學(xué)上明令杜絕的副作用，所以我們學(xué)生沒有單獨用它在做實驗，而是跟多種材料相結(jié)合。我們一般將有序介孔材料作為基體，從材料組成和生物活性因子等多角度進行研究。其實，最早的是介孔陶瓷材料的引入，在過去，陶瓷技術(shù)迅速發(fā)展。現(xiàn)如今已經(jīng)出現(xiàn)了多種基于陶瓷、金屬和聚合材料的醫(yī)療設(shè)備。因其孔徑較小，一般大于2nm小于50nm，這個孔隙利于與機體體液進行反應(yīng)，接著就可以得到納米磷灰石。納米磷灰石的表面積比較開放，生物活性強，孔隙負(fù)載能力也比其他更有優(yōu)勢，它的孔隙中能負(fù)載多種分子，而且在活體中能夠控制釋放其負(fù)載物，有獨特的傳遞功能。

M41S系列硅基介孔材料的孔徑比著普通的介孔陶瓷材料更小，分布也十分均勻，使其能自主控制藥物的釋放量，正因為如此，鈦和蛋白質(zhì)才能進行局部釋放，這能在骨骼修復(fù)時起到支架的作用。在臨床試驗中，硅基介孔材料有相容性，能夠促進形成羥基磷灰石，在釋放蛋白質(zhì)的時候，新的組織細(xì)胞的產(chǎn)生，進而修復(fù)骨骼。

綜上所述，在臨床醫(yī)學(xué)上，傳統(tǒng)的骨骼修復(fù)有很大的副作用，我們必須要建造新的骨骼修復(fù)材料，把治療副作用降到最低。借助高中化學(xué)中所學(xué)的知識，創(chuàng)新骨修復(fù)材料是醫(yī)學(xué)研究的大方向?；诨瘜W(xué)實驗的研究，深入了解骨修復(fù)的全過程，發(fā)揮出其明顯的優(yōu)勢。

參考文獻

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