新型磷酸镁钙骨水泥：骨折修复的新希望

为解决现有骨粘合剂的不足，研究人员评估新型磷酸镁钙骨水泥，发现其性能良好，有临床应用潜力。

　　在骨折治疗的领域中，粉碎性骨折常常是医生们面临的一大难题。这类骨折往往伴随着许多小的骨碎片或骨软骨碎片，就像摔碎的花瓶，那些细小的碎片很难用常规的克氏针（K-wires）或螺丝钉进行固定。比如在桡骨头粉碎性骨折中，一些小的骨软骨碎片，用传统固定方法会影响关节面，还容易导致碎片扭曲、断裂，很多时候这些碎片只能被丢弃，留下骨或软骨缺损，大大增加了创伤后关节炎的风险。

目前市场上虽然有多种骨粘合剂，但都存在着各种各样的问题。合成粘合剂，如基于氰基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或聚氨酯的粘合剂，虽然粘性强，但具有细胞毒性，而且不可降解；仿生骨粘合剂形成过程缓慢，在碱性环境中粘附能力有限，免疫反应也不确定；生物基粘合剂，像纤维蛋白胶（Tisseel?）等，机械强度不足，含戊二醛的胶水生物相容性欠佳；基于磷酸钙的粘合剂在水环境中缺乏机械强度和内聚力。这些缺点使得现有的骨粘合剂都无法满足临床需求，开发更理想的骨粘合剂迫在眉睫。

为了解决这些问题，来自德国维尔茨堡大学医院（University Hospital Würzburg）和格赖夫斯瓦尔德大学医学中心（University Medicine Greifswald）等机构的研究人员开展了一项关于新型磷酸镁钙骨水泥作为骨粘合剂的研究。该研究成果发表在《BMC Musculoskeletal Disorders》杂志上，为骨折修复带来了新的希望。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：首先是合成实验粘合剂，通过特定的烧结工艺制备了三种新型磷酸镁钙骨水泥（MPC_25、MPCa_22.5、HT-MPC），并与市售的氰基丙烯酸酯骨粘合剂（Glubran? 2）作对比。其次进行抗压强度测试，用混合的水泥浆制备长方体样本，在特定条件下养护后，使用材料测试机测定抗压强度。还构建了骨折模型，利用新鲜屠宰猪的胫骨，制成外侧平台劈裂骨折模型，模拟真实骨折情况进行实验。最后通过循环加载试验、失效载荷试验和扭矩试验等生物力学测试，评估不同骨粘合剂在不同加载条件下的性能。

下面来看具体的研究结果：

1. 抗压强度：10 分钟硬化后，MPC_25 的抗压强度为 0.2 ± 0.1MPa，MPCa_22.5 为 0.4 ± 0.2MPa，此时 HT-MPC 和 Glubran 未充分凝固无法测定。24 小时硬化后，MPC_25 为 7.7 ± 0.8MPa，MPCa_22.5 为 8.5 ± 2.1MPa，HT-MPC 达到 26.8 ± 9.5MPa，Glubran 为 5.9 ± 0.6MPa。结果表明，HT-MPC 的抗压强度最高，而且 MPC_25 和 MPCa_22.5 在 10 分钟时就能达到一定强度，具备更快凝固的临床优势。
2. 循环增加载荷至失效：在循环增加载荷测试中，MPC_25 的失效载荷均值为 125N ± 52N，MPCa_22.5 为 162N ± 40N，HT-MPC 为 101 ± 33N，Glubran 为 449 ± 136N。MPCa_22.5 在所有磷酸镁骨水泥中表现最佳，而 Glubran 的失效载荷最高，但它存在生物相容性问题。
3. 失效载荷与计算剪切强度：失效载荷方面，MPC_25 为 287 ± 126N，MPCa_22.5 为 295 ± 84N，HT-MPC 为 215 ± 83N，Glubran 为 1051 ± 375N，使用 2 根克氏针的对照组为 1043 ± 195N。计算剪切强度上，MPC_25 为 0.27 ± 0.12MPa，MPCa_22.5 为 0.26 ± 0.06MPa，HT-MPC 为 0.2 ± 0.07MPa，Glubran 为 0.96 ± 0.35MPa。所有骨粘合剂的剪切强度都高于临床应用所需的 0.2MPa 阈值。
4. 扭矩至失效：抵抗扭转载荷的均值，MPC_25 为 1.6 ± 1.4Nm，MPCa_22.5 为 2.2 ± 0.8Nm，HT-MPC 为 2.1 ± 1.2Nm，Glubran 为 7.1 ± 1.2Nm。Glubran 的扭矩至失效值最高，但综合来看，它并非理想的骨科创伤手术用骨粘合剂。

研究结论和讨论部分指出，虽然实验中的镁基骨粘合剂在一些性能指标上不如商业氰基丙烯酸酯粘合剂，但它们的粘合强度足以满足临床使用，并且具有生物相容性和可降解性的优势。例如，镁基骨粘合剂在体内能与新骨形成协同降解，不会引发炎症反应，还能促进成骨细胞活性。研究中使用的实验方法高度模拟了临床实际情况，使得研究结果更具临床相关性，但也存在一些局限性，如使用猪胫骨与人类胫骨存在差异、部分实验参数未充分优化、粉末与液体比例不同可能影响结果、未测定部分临床相关性能等。

总体而言，这项研究成功合成了基于磷酸镁和植酸或 o - 磷酸丝氨酸的生物相容性和可降解骨粘合剂，其粘附和内聚性能达到临床可接受水平，为骨科手术中固定小骨碎片提供了新的选择，值得进一步深入研究和开发。