功能型骨组织工程支架修复结核性骨缺损

中国组织工程研究第20卷第30期2016–07–15出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchJuly15,2016Vol.20,No.30ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH4539·综述·孙效虎，男，1973年生，甘肃省庆阳市人，汉族，副主任医师，主要从事关节外科研究。通讯作者：甄平，博士，教授，主任医师，硕士生导师，解放军兰州军区总医院全军骨科中心，甘肃省兰州市730050中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)30-04539-08稿件接受：2016-06-08功能型骨组织工程支架修复结核性骨缺损孙效虎1，袁景1，张宇2，乔永杰3，曹雪飞3，孟磊3，高展望3，甄平3(1庆阳市人民医院骨二科，甘肃省庆阳市745000；2甘肃省第二人民医院骨科，甘肃省兰州市730000；3解放军兰州军区兰州总医院全军骨科中心，甘肃省兰州市730050)引用本文：孙效虎，袁景，张宇，乔永杰，曹雪飞，孟磊，高展望，甄平.功能型骨组织工程支架修复结核性骨缺损[J].中国组织工程研究，2016，20(30):4539-4546.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.30.019ORCID:0000-0003-3122-4042(甄平)文章快速阅读：文题释义：抗结核骨组织工程支架：一般由抗结核药物和骨组织工程支架构成。抗结核药物一般制备成具有长期、稳定释放的缓释药物系统，以满足彻底杀灭结核杆菌的需要，同时其释放和降解时间要与结核性骨缺损修复的时间匹配。在修复结核骨缺损过程中材料的吸收降解和新骨形成要达到速度一致，在抗结核杆菌的过程中，抗结核药物要长期缓慢释放，既不能因为抗结核药物浓度过低丧失抗结核作用，也不能由于抗结核药物浓度过高而造成细胞毒性，影响成骨细胞生长，同时还要保证结核菌清除彻底。抗结核骨组织工程支架的局限性：目前，研制的抗结核性骨组织工程支架还未达到临床需求。首先，针对结核分枝杆菌的多药物联合治疗常需3或4种抗结核药物的联合使用，而目前抗结核性骨组织工程支架只能达到联合2种药物；其次，抗结核治疗疗程常需6-12个月，现有的抗结核性骨组织工程支架药物释放时还不能满足该需求；制备抗结核性骨组织工程支架材料的文献居多，但应用此种材料在结核动物模型进行的验证实验缺失。摘要背景：随着抗结核功能型骨组织工程支架研究的深入，结核性骨缺损修复成为当前研究热点之一。目的：评价抗结核功能型骨组织工程支架的制备、药物缓释性能和成骨性能。方法：应用计算机检索PubMed数据库、中国期刊全文数据库、万方数据库中，相关功能型骨组织工程支架修复结核性骨缺损的文章，中文检索词为“骨组织工程支架，结核，骨缺损”，英文检索词为“Bonetissueengineeringscaffold，Tuberculosis，Bonedefect”。结果与结论：抗结核功能型骨组织工程支架具有较好的药物缓释性能、组织相容性、成骨性能及抗结核杆菌性能，能长时间稳定释放药物，增强局部应用抗结核药的效果，解决临床上结核性骨缺损修复困难易复发的难题。目前，研制的抗结核性骨组织工程支架还未达到临床需求。首先，针对结核分枝杆菌的多药物联合治疗常需3或4种抗结核药物的联合使用，而目前抗结核性骨组织工程支架只能达到联合2种药物；其次，抗结核治疗疗程常需6-12个月，现有的抗结核性骨组织工程支架药物释放时还不能满足该需求；制备抗结核性骨组织工程支架材料的文献居多，但应用此种材料在结核动物模型进行的验证实验缺失。关键词：生物材料；缓释材料；骨组织工程支架；骨结核；骨缺损；功能型；结核性骨缺损；修复；制备；缓释系统；成骨性能；国家自然科学基金主题词：结核，骨关节；支架(骨科)；组织工程基金资助：国家自然科学基金(81371983)：多孔β-TCP负载聚乳酸羟基乙酸共聚物抗结核药物缓释微球的构建及其抗结核成骨作用研究功能型骨组织工程支架的进展此问题的已知信息：临床上，结核性骨缺损修复困难，近年来，功能型骨组织支架在修复结核性骨缺损方面取得了不少成就文章增加的新信息：抗结核功能型骨组织材料植入体内后既能修复骨缺损，还能起到预防或治疗导致骨缺损的原发性疾病。它除了具备良好的骨诱导性、骨传导性及成骨性外，还能杀灭或抑制局部感染灶中的常规致病菌或结核杆菌，达到预防或治疗的目的临床应用的意义：功能型骨组织材料修复结核性骨缺损为临床结核性骨缺损的修复提供一个新的治疗方案，使手术步骤化繁为简，减少或避免了患者自体骨移植孙效虎，等.功能型骨组织工程支架修复结核性骨缺损P.O.Box10002,Shenyang110180’sHospitalofQingyangCity,Qingyang,745000,GansuProvince,ChinaCorrespondinganthor:ZhenPing,M.D.,Professor,Master’ssupervisor,Chiefphysician,PLAOrthopedicsCenter,LanzhouGeneralHospitalofLanzhouMilitaryAreaCommandofChinesePLA,Lanzhou730050,GansuProvince,ChinaFunctionalbonetissueengineeringscaffoldusedtorepairtuberculosisbonedefectSunXiao-hu1,YuanJing1,ZhangYu2,QiaoYong-jie3,CaoXue-fei3,MengLei3,GaoZhan-wang3,ZhenPing3(1SecondDepartmentofOrthopedics,People’sHospitalofQingyangCity,Qingyang,745000,GansuProvince,China;2DepartmentofOrthopedics,SecondPeople’sHospitalofGansuProvince,Lanzhou730000,GansuProvince,China;3PLAOrthopedicsCenter,LanzhouGeneralHospitalofLanzhouMilitaryAreaCommandofChinesePLA,Lanzhou730050,GansuProvince,China)AbstractBACKGROUND:Repairingtuberculosisbonedefecthasbecomearesearchfocuswiththedevelopmentofanti-tuberculosisfunctionalbonetissueengineeringscaffold.OBJECTIVE:Toevaluatethepreparation,drugreleaseperformanceandosteogenicpropertiesoftheanti-tuberculosisfunctionalbonetissueengineeringscaffold.METHODS:PubMed,ChineseJournalFull-textDatabase,Wanfangdatabasesweresearchedbycomputerforarticlesaddressingfunctionalbonetissueengineeringscaffoldforrepairoftuberculosisbonedefect.Thekeywordswere“bonetissueengineeringscaffold;tuberculosis;bonedefect”inEnglishandChinese.RESULTSANDCONCLUSION:Theanti-tuberculosisfunctionalbonetissueengineeringscaffoldhasgooddrugdelivery,biocompatibility,osteogenicpropertiesandanti-tuberculosisproperties.Asagoodchoicetoavertbonedefectrelapse,thescaffoldenablesalongandstabledrugreleaseintobonedefectstoenhancethetherapeuticefficacyofanti-tuberculosisdrugstopically.Giventhetechnicaldeficiencies,wecanonlycombinetwodrugswiththeanti-tuberculosisbonetissueengineeringscaffold,althoughthecombineduseofthreeorfouranti-tuberculosisdrugsispreferred.Additionally,acompletecourseofanti-tuberculosistreatmentoftenlastsfor6-12months,whichcannotbeachievedbytheexistinganti-tuberculosisbonetissueengineeringscaffold.Uptonow,theeffectofthisscaffoldhasnotyetbeenconfirmedinanimalmodels,althoughhowtopreparethisscaffoldhasbeenreported.Subjectheadings:Tuberculosis,Osteoarticular;Braces;TissueEngineeringFunding:theNationalNaturalScienceFoundationofChina,No.81371983Citethisarticle:SunXH,YuanJ,ZhangY,QiaoYJ,CaoXF,MengL,GaoZW,ZhenP.Functionalbonetissueengineeringscaffoldusedtorepairtuberculosisbonedefect.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(30):4539-4546.0引言Introduction中国是结核病高负担国家，2015年全球发病率仅次于印度和印度尼西亚，发病绝对数量占全球结核病人数量9.6%[1]。在国内，结核病发病率也始终处于前列。在所有结核患者中，有10%-15%是肺外结核，而肺外结核居首位的是骨与关节结核[2-3]。骨结核最常用的治疗方法是外科手术清除骨结核病灶[4]。而结核病灶清除后，留有的骨缺损称为结核性骨缺损[5-6]。目前，国内医疗市场尚无修复结核性骨缺损置入材料制式产品。近年来，在修复普通骨缺损方面，涌现出了很多新材料，也有很多新工艺，并有企业生产的制式产品[7-8]。但这些产品在修复结核性骨缺损方面有许多不尽人意的地方，诸如：材料只有修复骨缺损作用而没有抗结核作用；结核性骨缺损比一般骨缺损恢复慢，而材料的吸收降解和成骨填充作用不能达到很好匹配等[8]。在修复结核性骨缺损方面，还处于研究阶段，许多学者构建了许多新材料，但也不免有抗结核药物成分单一，药物释放不稳定，浓度过大影响成骨作用，浓度过小不能杀灭结核杆菌，而且造成机体耐药性增加等问题。功能型骨组织工程支架能修复骨缺损，还能在置入后起到预防或治疗导致骨缺损的原发性疾病，如感染、结核、肿瘤等。它除了具备良好的骨诱导