一种理想的骨移植材料不仅是暂时的替代缺失骨,而且能提供一个使宿主骨和血管网再生愈合的框架结构。并应具有支架可充当载体的作用,给新骨、血管和软组织生长与骨碎片的连接提供支持,在骨与移植材料之间形成一个骨桥加强移植部位的稳固。
另外,还应能和宿主组织相互作用,募集甚至促进成骨性干细胞的分化。其结构特征也会影响生物学的反应,从而影响成骨作用的过程。不同骨移植材料的机械行为很大程度上随孔隙结构改变,机械因素调节许多类型的细胞,包括成骨细胞和骨细胞因子。通过动力传导过程,可使机械的压力改建成为生物学的信号和生理学的反应。而且,机械刺激近来显示出刺激骨祖细胞的成骨性分化。骨移植材料的微孔性对生物活性有明显的影响。证据提示,这是通过复合增强血管发生作用和细胞粘附作用,推测是通过吸附蛋白或骨移植材料内微孔的诱获产生的吸附作用。
硫酸钙是一种能快速吸收后遗留硫酸钙网状结构的材料,并促进骨再生。在光学显微镜下可看到骨小梁的存在,没有硫酸钙残留物。透射电镜显示,与移植物表面相接触的面积,有许多成熟骨细胞的特征。在材料表面的成熟骨有无定形的层面和类骨质样骨缝的分离,并且多孔性的网状结构有利于成骨细胞及血管长入。这些作用或许能够从上述理论中得到答案。
硫酸钙作为支架在骨组织工程中更多的是发挥着载体的作用。作为局部植入的载体具有几个优点:(1)良好的耐受性;(2)空间填充特性,吸收速度与新骨形成速度相当;(3)生物吸收完全;(4)骨传导作用。尤其是在感染的病例中,硫酸钙复合抗菌素也能够作为一种局部抗生素释放装置,被作为一种生物可降解的释放系统负载抗生素实施给药。经动物实验,含妥布霉素硫酸钙在治疗伴有感染情况下,作为一种生物可降解的局部抗生素释放系统具有潜在效用。
硫酸钙作为载体复合骨髓间充质细胞衍生的成骨细胞和人重组骨形态蛋白在腰椎融合术中的治疗效果说明硫酸钙是一种良好可供选择的材料。等用万古霉素/DBM-硫酸钙骨移植替代物治疗33例踝关节内跟骨骨折并伴有中心部位松质骨缺损的病人获得了较好的效果。等对一个24岁伴有绿脓杆菌和奇异变形杆菌导致慢性跟骨骨髓炎的妇女,经过广泛彻底清创去除坏死骨手术后,应用含妥布霉素硫酸钙释放系统治疗,3个月后,实验室检查,包括全血细胞计数、血沉和C-反应蛋白都正常。
2年后,患者达到全重量支撑功能,感染没有再复发,观察到自体骨和硫酸钙完全渗入到宿主骨。等用浸渍过妥布霉素的硫酸钙治疗感染的胫骨骨不连,随访3年,各自的胫骨显示较好的结合,并且没有再出现感染,认为妥布霉素浸渍过的硫酸钙是一种处理受感染的胫骨骨不连可选择的方法。