综述:骨修复与骨肉瘤治疗用可生物降解材料概述:从块状材料到支架材料

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Biomaterials Advances 5.5

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  这篇综述聚焦骨肉瘤(Osteosarcoma)治疗与骨修复难题。探讨现有治疗手段局限,介绍新型治疗方法,着重阐述铁(Fe)、锌(Zn)、镁(Mg)基可生物降解支架材料特性及优势,为相关研究与临床应用提供参考。

  

骨肉瘤现状


骨肉瘤是青少年和儿童中常见的恶性骨肿瘤,源于原始间充质细胞产生的恶性类骨质,易引发肺转移。其主要症状为疼痛,尤其在活动时明显,常导致肢体跛行和活动受限。目前常用的诊断方法包括磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT),这些方法有助于更清晰地观察骨皮质和髓腔。

骨肉瘤的传统治疗方式主要有新辅助化疗、手术切除和辅助化疗。然而,化疗存在严重的全身毒性、药物分布非特异性以及长期疗效下降等问题;手术可能导致大量骨和周围组织缺失,影响肢体功能甚至需要截肢;放疗因肿瘤的固有抗放射性而效果不佳,还可能损伤周围健康组织。近年来,出现了一些新的治疗方法,如局部给药系统、免疫治疗、光热疗法以及基于生物材料的支架治疗等,为骨肉瘤的治疗带来了新的希望。

骨肉瘤的诊断与治疗


在化疗出现之前,骨肉瘤主要通过手术切除治疗,但往往需要截肢,患者总体生存率低于 20%。随着全身化疗与手术相结合的治疗方式出现,骨肉瘤的治疗效果有了显著提升。当初步诊断怀疑患有骨肉瘤时,通常会进行活检以确诊,活检方式包括针吸(闭合)活检和切开(开放)活检。确诊后,病理学家会对肿瘤细胞进行评估并分级。

骨缺损的修复材料


治疗骨肉瘤造成的骨缺损需要组织工程解决方案,以促进受损区域的再生并增强抗肿瘤效果。骨缺损的大小与肿瘤大小相关,较大的肿瘤切除后会留下较大的骨缺损,愈合时间更长。目前用于骨缺损修复的材料有多种,其中骨移植和支架材料是重要的研究方向。

骨支架的特性


骨缺损与多种健康问题相关,如创伤、感染、肿瘤切除、骨质疏松等,因此开发有效的骨支架技术至关重要。骨支架可分为生物惰性支架和可生物吸收支架。生物惰性金属材料如 Ti6Al4V、不锈钢和钴铬合金等具有出色的机械稳定性,但不锈钢和钴铬合金在磨损或降解过程中可能释放有毒元素,限制了其在支架中的应用;钛合金因其优异的耐腐蚀性在支架应用方面受到广泛研究。

可生物吸收支架能够随着骨组织的形成逐渐被身体吸收,有效避免了传统金属生物材料在翻修手术、感染和机械磨损等方面的问题。目前研究的可生物吸收支架材料包括聚合物、陶瓷、金属及其组合。

铁基植入物和支架


纯铁(Fe)是一种可生物降解的金属,具有良好的机械性能和生物相容性,是人体必需元素。其较高的弹性模量使其具有较高的径向强度,但铁的降解速度过慢,无法满足有效组织修复的需求,需要提高其降解速率才能更适合作为可生物降解材料。

总结


骨肉瘤是一种侵袭性很强的恶性肿瘤,在儿童和青少年肿瘤相关死亡中占比较大。尽管目前临床应用了多种治疗方法,如手术、化疗和免疫治疗等,但仍面临诸多挑战,包括残留癌细胞复发、手术后不可修复的骨缺损以及全身治疗带来的严重副作用等。

未来展望


儿科患者对骨科植入物的需求差异较大,由于儿童处于生长发育阶段,传统固定尺寸的植入物无法适应其身体的生长,往往需要多次手术更换。可生物降解植入物在完成固定功能后可被身体吸收,为解决这一问题提供了可能,有望成为未来骨科植入物的重要发展方向。

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