2024年6月8日发(作者：)

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仿生骨简介

篇一：骨仿生材料的进展

骨仿生材料的进展

摘要：人口老龄化，疾病以及交通事故等造成大量的人体骨组织损伤和丢失。

现在人类致力于研究以生物大分子及其衍生物为模板进行复合材料的仿生合成，

这些生物大分子主要有生物活性玻璃、胶原蛋白、透明质酸、磷酸丝氨酸等。

此外很多学者还在利用自组装法制备纳米羟基磷灰石/胶原（HA/COL)复合物,但

是将这些材料用于人类时，需要考虑生物组织工程细胞相容性，所以人类采用

人工合成材料生物活性玻璃陶瓷(BGC)与双相羟基磷灰石(HA/B-TCP)为支架材料,

与聚-DL-乳酸(PDLLA)复合后再复合I型胶原及重组合人类骨形态发生蛋白,与

兔骨膜成骨细胞复合培养以确定其相容性，同时还存在另一种问题，一些人造

骨缺乏力学强度，尚不能在四肢负重部位修损。 关键词:骨 仿生材料 组织相

容性 负重组织工程骨

一、前言

目前，由于交通事故、疾病、人口老龄化造成的人体骨组织缺损、骨丢失、骨

折、骨质疏松症已经引起广泛关注。尽管自体骨具有优异的骨组织修复能力，

但其来源有限，无法做到临床上大规模的应用。在这种背景下，骨仿生材料的

研制开始蓬勃发展。但是骨组织修复材料的分子仿生设计合成目前还处于初期

阶段,各种方法还不成熟，理想的有机基质模板的分子结构和组装方式及理想的

矿化方式还有待研究。很多学者采用有机分子调控无机相生长的策略,从生物分

子调控水平上去理解骨的形成和矿化过程，并探究负重组织工程骨的新型支架

的仿生学设计，同时组织工程细胞相容性的问题也在一直困扰着

人们。

二、正文

针对以上生物组织细胞相容性以及负重组织工程骨的问题，许多学者通过实验

给出了有效的解决方法或发表了建设性的意见。

采用冷冻干燥和仿生矿化技术自制 4 种仿生复合骨组织工程三维支架材料分别

是生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸、生物活性玻璃/胶原蛋白/磷

酸丝氨酸、生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸、生物活性玻璃/胶原蛋白。将小

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鼠胚胎成骨细胞种植于自制 4 种支架及 58S 生物玻璃支架上。培养 1，3，5

d 后，MTT 法测定各组材料上成骨细胞活性，铁氰化钾法检测各组材料上细胞

的碱性磷酸酶活性。倒置相差显微镜观察细胞动态变化，扫描电镜观察细胞形

貌特征及其在材料上的生长情形。成骨细胞活性和碱性磷酸酶活性测定结果表

明，生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸组>生物活性玻璃/胶原蛋白

/磷酸丝氨酸组>生物活性玻璃/胶原蛋白/透明质酸组>生物活性玻璃/胶原蛋白

组>58S 生物玻璃组，组间差异均有显著性意义（P 均< 0.05），生物活性玻璃

/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸组和生物活性玻璃/胶原蛋白/磷酸丝氨酸组的

碱性磷酸酶活性比较差异无显著性意义（P > 0.05）。生复合支架生物活性玻

璃/胶原蛋白/透明质酸/磷酸丝氨酸具有促进成骨细胞黏附、生长、分泌与迁移

等作用，细胞相容性好，与天然骨基质的生物效应相类似。

这四种材料除了有很好的组织细胞相容性外，还需考虑其生物安全性。所以科

学家对这 4 种新型仿生骨组织工程支架材料进行生物

安全性试验：全身急性毒性试验观察小鼠中毒症状，按 50 mL/kg 尾静脉注射

4 种材料的浸提液。支架材料加入新鲜兔血进行溶血试验，离心后取上清液，

测定吸光度值，计算溶血率。兔脊柱两侧皮内注射浸提液观察皮肤刺激反应。

全身急性毒性试验结果表明，4 组小鼠无死亡，无明显毒性表现、体质量下降

等不良反应。溶血试验结果表明，4 组支架材料的溶血率均＜5%，满足医用生

物材料的应用要求。皮内刺激反应试验结果表明，4 组均未见任何刺激反应，

无红斑、焦痂、水肿等皮肤反应现象，表明这四种生物材料生物安全性能良好。

但是到现在为止还不能解决负重组织工程骨的早期力学性能不足问题。目前很

多学者在探讨负重组织工程骨的新型支架的仿生力学设计、多孔纯镁支架的仿

生形态学设计和多孔纯镁支架仿人骨材料表面涂层的仿生技术，以及其他负重

组织工程骨候选支架仿生技术和外科人工金属植入物仿生表面涂层技术，但是

结果都不理想。

生物医学仿生技术在组织工程骨和外科人工植入物中广泛地应用研究，给现代

医学，特别是骨组织工程和整形外科技术发展提供了巨大的机遇，同时带来了

前所未有的挑战：①为解决负重组织工程骨早期力学强度足问题，仿生涂层的

多孔纯镁新型支架是临床试用前研究最佳候选方案。②仿生涂层的多孔纯钛支

架，可能作为上述研究的其他选择。③多孔β-TCP/HAP双相生物陶瓷支架压缩

强度较低，可能不足以解决上述问题，利用仿生技术对整体修饰或改性可能是

有前景的。④多孔生物高分子聚合物支架，可以利用仿生技术对整体修饰或改

性以改善力学性能，到目前为止还不能解决负重组织工程骨的早

期力学性能不足问题。⑤外科植入物金属，以及多孔生物金属、生物陶瓷、生

物高分子聚合物等组织工程骨支架表面，均可利用仿生涂层技术进行表面修饰

或改性。

三、参考文献：

自组装法仿生骨材料的制备及性能分析 徐 宁，陈玉云，许国华，叶晓健；

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组织工程骨和外科人工植入物的仿生技术研究雷万军，李秉哲 曹谊林，Karl

Ulrich Kainero，彭淑鸽，崔 磊，周宁生；

仿生纳米纤维支架促进骨组织再生 雷 波，马晓龙；

仿生复合人工骨材料的组织工程细胞相容性研究 樊征夫 杨志明 彭文珍 解慧

琪 秦廷武；

四种仿生骨组织工程支架材料的细胞相容性张梅霞，杨春蓉，姚 瑶，闵少雄，

李 妙，靳安民；

四种新型仿生骨组织工程支架材料生物安全性评价 张梅霞，姚 瑶，李 妙，靳

安民；

骨组织修复材料仿生合成的研究现状窦晓晨,李全利,周 健

篇二：仿生机构的分类及其结构简介

仿生机构的分类及其结构简介

摘 要

仿生机构是由刚性构件、柔韧构件、仿生构件以及动力元件等人为实物组合而

成的机槭系统。仿生机构按照机构所能实现的运动功能可划分为仿鸟飞行机构、

仿蛇爬行机构、多足步行机构、尾鳍推进机构等。本文针对以上四种类型的仿

生机构进行了简要说明并分别举例介绍了其结构形式。

关键词 仿生机构；类型；结构

目录

摘

要...................................................................

...................................... 1

第1章 仿生机构概

述 ..................................................................

............ 2

1.1 引

言 ..................................................................

............................... 2

1.2 仿生机构的概念及组

成 .................................................................

2