摘要:
背景:骨具有壓電效應(yīng),可將其所受應(yīng)力轉(zhuǎn)化為骨表面的電信號,通過電信號調(diào)節(jié)骨的代謝與生長。具有生物電活性的壓電材料作為骨植入物能在受力時表面生成電荷,恢復(fù)損傷骨組織表面電勢從而達(dá)到促進(jìn)骨愈合的目的。目的:文章從壓電的角度介紹了骨的壓電效應(yīng),說明壓電材料促進(jìn)骨缺損修復(fù)的可行性以及壓電材料應(yīng)用于骨組織工程的研究進(jìn)展,并闡述壓電材料促進(jìn)成骨的機(jī)制,以期為骨缺損修復(fù)提供新的思路。方法:以“Piezoelectric effect,Piezoelectric materials,Piezoelectric ceramic,Piezoelectric polymers,Osteogenesis,Bone tissue engineering,Scaffolds,Bone defect,energy harvester”為英文檢索詞,以“壓電效應(yīng)、壓電材料、壓電陶瓷、壓電聚合物、成骨、骨組織工程、細(xì)胞支架、骨缺損、能量采集器”為中文檢索詞,在PubMed,Web of Science,ScienceDirect,中國知網(wǎng)和萬方數(shù)據(jù)庫中檢索篩選出88篇文獻(xiàn)進(jìn)行歸納總結(jié)。結(jié)果與結(jié)論:①壓電材料具有因受力形變而產(chǎn)電的自發(fā)電特性,能模擬骨組織的細(xì)胞外基質(zhì)的生物電微環(huán)境,可制備成生物支架,在不依賴于生長因子和藥物的情況下給予骨組織電刺激,增強(qiáng)骨修復(fù)功能,在骨缺損的治療中具有應(yīng)用前景。②壓電材料通過刺激細(xì)胞電壓門控鈣通道、α5β1整合素、促進(jìn)局部血流增加等途徑促進(jìn)成骨。③目前尚未發(fā)現(xiàn)任何單一壓電材料可滿足組織工程的壓電材料的特征,因此壓電陶瓷與壓電聚合物相結(jié)合,壓電材料與生物活性材料相結(jié)合的壓電復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生,其中壓電陶瓷-有機(jī)物復(fù)合材料,保留了壓電陶瓷的壓電性能優(yōu)異和生物相容性良好優(yōu)點(diǎn)的同時更易于加工,其生物相容性和促進(jìn)骨細(xì)胞貼附、礦化等功能更強(qiáng),是當(dāng)前治療骨缺損效果最好的壓電材料;④雖然壓電材料能模擬骨組織的生物電微環(huán)境來促進(jìn)成骨,但由于對壓電材料影響骨細(xì)胞的機(jī)制尚未明確,以及不同骨組織微環(huán)境各不相同,因此限制了壓電材料在臨床的應(yīng)用,隨著材料研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步和對壓電材料作用于細(xì)胞的研究愈發(fā)深入,壓電材料有望為骨缺損的修復(fù)提供新的思路。