锂生物材料

中国粉体网讯  骨骼由胶原蛋白和矿物质（包括钙磷灰石晶体）组成，是全球第二常见的移植器官，可为机体提供刚性、强度和弹性。多种类型的骨缺损已成为临床面对的主要挑战，对骨修复材料的需求也日益增加。为了克服这一难题，迫切需要寻找一种无毒、环保、价格低廉的替代材料以重建骨骼连续性及稳定性。

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锂（Lithium，Li）是一种常见的金属元素，既往研究表明，含Li化合物与甲状腺激素释放密切相关。另外，Li还可引起钙磷代谢紊乱，进而导致高钙血症及肾脏疾病的发生。而甲状腺激素和血清钙浓度与骨代谢高度相关，二者共同参与成骨。因此，利用Li及其相关生物医学材料来实现骨组织再生修复成为了一种新思路和新方法。

Li与Li生物材料

Li离子（Li⁺）作为细胞内的主要阳离子，是生命必需的微量元素之一，其具有抗自杀、抗病毒、免疫调节和神经保护作用。许多研究表明，含Li化合物的应用可降低骨折和骨质疏松的风险，在人类骨骼健康中起着重要作用。因此，Li及其相关生物材料作为一种潜在的骨修复材料受到了广泛关注。

在生物医学领域，Li生物医用材料主要包括含Li元素的骨基质材料、含Li生物支架材料、含Li水凝胶等。

Li生物材料在骨缺损修复中的应用

（1）含Li骨基质材料

骨基质的分子组成主要由无机成分羟基磷灰石、磷酸钙和有机成分I型胶原（COL-1）组成。骨基质合成的相关材料因其良好的骨传导性而被广泛用作骨替代品。Hurle等制备掺杂Li⁺磷酸钙的新型骨水泥，通过检测碱性磷酸酶（ALP）活性和COL-1表达证明其在调节成骨细胞的增殖和分化方面具有重要作用，并通过上调脂肪干细胞中晚期成骨标志物的表达来促进骨缺损修复，且该骨水泥可以通过控制掺入Li⁺浓度控制水泥的凝固时间。

（2）含Li水凝胶材料

可注射水凝胶能够以微创的方式进行局部注射，然后进行自我修复，恢复其机械性能，通常作为递送药物、离子、生长因子、干细胞或非编码RNA的载体，进一步刺激骨再生。Wu等开发出的Li改性生物玻璃水凝胶是专门用于糖尿病患者的骨缺损修复材料，这种水凝胶具有抗炎和成骨的双重作用，以协同调控糖尿病微环境中的骨再生。

（3）含Li生物支架材料

研究表明，掺杂离子（Mg²⁺、Sr²⁺、Ce³⁺、Co²⁺、Zn²⁺等）的方法可以赋予生物支架材料新的生物学功能，提供促成骨和抗破骨细胞生成的双重治疗作用。He等合成的Li₂Mg₂(PO₄)₂生物陶瓷支架比不含Li的生物陶瓷支架更具有高强度和刺激成骨和血管生成的特点。

（4）含Li纳米涂层材料

纳米技术可以帮助药物在纳米尺度上充分释放，以达到治疗目的。纳米结构还可以装载多种药物，如抗骨质疏松症药物、抗癌药物和抗生素，并用作局部药物递送系统。Liu等利用微弧氧化（MAO）技术在AZ91镁合金上镀上一层Li化物的纳米多孔涂层（Li-MAO），通过体内与体外试验证实，与单纯AZ91或MAO组相比，Li-MAO组具有更好的耐腐蚀性、生物相容性、血管生成和成骨能力。

（5）含Li生物高分子材料

生物高分子材料通过加入金属离子、抗菌肽，在解决置入物相关感染和置入物-骨界面之间的骨结合问题。Li等制备出一种负载Li⁺和抗菌肽的多功能PEEK生物材料（SPEEK Li-AMP），赋予PEEK表面抗菌（大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）和骨整合的双重生物活性，这使得这种材料在关节置换术后感染造成的骨缺损修复中具有一定应用价值。

Li生物医学材料的优势

通过掺入功能性元素到生物材料中，以改变生物材料的理化性质，而Li⁺已证明具有成骨潜力，因此通过新型医用生物材料和Li的组合表现出优异的机械性能和良好的成骨能力。以下优势使得含Li生物材料在骨缺损修复中的应用前景广泛，可适应各种复杂的骨缺损。

（1）通过改变Li⁺浓度来达到可调控性；

（2）Li⁺释放的缓释性，可在特殊条件下适应缺损形状的可塑性；

（3）孔隙率高，负载药物能力强，与成骨相关药物具有协同作用；

（4）Li生物材料机械强度高。

小结：

现有的含Li生物材料大多具有良好的生物相容性以及刺激成骨和血管生成的能力，可期望应用于骨缺损修复的骨组织工程。但目前Li生物修复材料尚处于细胞及动物试验阶段，在骨再生治疗领域缺乏足够的临床研究来证实现有的研究结果，未来应积极研究最佳的Li修复材料进而实现有效的骨缺损修复，进一步促进临床转化。

参考来源：

成杰，丁银亮等.锂生物材料在骨缺损修复的研究进展

唐国柯，文根等.骨缺损修复生物材料的研究进展

（中国粉体网编辑整理/青黎）

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