引用本文： 宋天喜, 胡艷麗, 崔云, 何志敏, 朱金亮, 王秀梅, 仇志燁. 仿生礦化膠原人工骨在兔脊柱后外側融合中的應用研究. 中國修復重建外科雜志, 2018, 32(9): 1137-1143. doi: 10.7507/1002-1892.201804119 復制
天然骨具有復雜的分級結構，在超微結構水平上羥基磷灰石（hydroxyapatite，HA）納米晶粒與膠原分子間呈現有序排列結構，形成礦化膠原復合成分和微結構。其中，膠原在骨組織中主要屬于Ⅰ型膠原蛋白，以膠原纖維的形式存在[1]。雖然膠原纖維的抗壓性和彈性均較差，HA 結晶脆而易碎，但兩者結合后，其性質會發生根本變化，使骨組織既具有堅實的強度，又具備足夠的彈性，機械性能和生理功能都得到極大提高，成為人體理想的結構材料[2-3]。
基于清華大學材料學院崔福齋教授的生物礦化機制發現以及具有自主知識產權的體外仿生礦化技術，北京奧精醫藥科技有限公司設計生產了仿生礦化膠原人工骨修復材料 “骼金”[4]。該人工骨修復材料主要成分為 Ⅰ 型膠原蛋白和 HA，具有微觀多孔結構，孔隙率>70%，孔徑 50～500 μm，與人體松質骨近似。其具備優異的骨傳導性，并參與骨代謝，與人體骨骼有類似的重塑過程[5-6]。
脊柱后外側融合也被稱為后外側溝槽脊柱融合，是一種在脊柱后外側橫突和棘突之間的“溝槽”部位放置骨移植物[7]，獲得脊柱融合的方法，多用于臨床脊柱骨修復或再生的組織工程醫療器械產品的臨床前研究和開發。本研究通過建立兔脊柱后外側融合模型，分別植入自體骨、單純骼金人工骨修復材料和骼金人工骨修復材料復合骨髓，觀察和評價新骨長入、融合及材料降解情況，為該仿生礦化膠原人工骨的下一步研究及用于臨床脊柱融合提供可靠的理論依據。
1 材料與方法
1.1 兔脊柱后外側融合模型制備及分組
20 周齡普通級雄性新西蘭大白兔 27 只，體質量（5.0±0.5）kg，由北京隆安實驗動物養殖中心提供。按文獻[8-10]方法制備兔脊柱后外側融合模型。實驗動物以復方氯胺酮（0.1 mL/kg）肌肉注射麻醉，腰骶去毛消毒，作后背部正中切口，兩側椎旁正中切開淺層肌肉，充分顯露 L5、L6 節段，用電毛刺剝離橫突并暴露松質骨。將動物隨機分為 3 組，每組 9 只。各組分別于骨缺損處植入 1.5 mL 自體髂骨（自體骨組，A 組）、1.5 mL（30 mm×10 mm×5 mm）單純骼金人工骨修復材料（單純材料組，B 組）和 1.5 mL（30 mm×10 mm×5 mm）骼金人工骨修復材料復合兔自體骨髓（按 1∶1 比例混合，材料復合骨髓組，C 組），置于兩側椎弓根床的去皮質橫突之間，然后用 2-0 縫合線閉合筋膜切口，3-0 縫合線縫合皮膚，再以 3～4 mm 間隔放置皮膚釘。術后 3 d 肌肉注射青霉素（160 萬 U/d）預防感染。
1.2 觀測指標
1.2.1 大體觀察
術后 14 d 內觀察動物進食、切口愈合、軀體脊柱活動等情況。術后 4、8、12 周采用手觸法觀察植骨區表觀硬度，即用手輕揉兔 L4、5、L5、6 和 L6、7 的活動程度。如無活動判定為融合，有活動則判定為未融合。
1.2.2 影像學觀察
術后 4、8、12 周每組取 3 只動物，過量麻醉處死后完全剔除軟組織、肌肉，切取椎體標本。采用 X 線機（Siemens 公司，德國）觀察骨缺損修復和融合情況，植骨區有連續骨小梁長入判定為融合，其他情況判定為未融合；測試條件：距離 100 cm，60 kVp 及 300 mA，曝光 0.03 s。采用 Lightspeed Ultra 16 CT 機（GE 公司，美國）行三維 CT 檢查（100 kV，350 mA），在 3 個平面（冠狀面、矢狀面和軸向視圖）使用 Mimics 軟件（Materialise 公司，比利時）創建三維模型，觀察評價新生骨是否在體內形成。
1.2.3 組織學觀察
術后各時間點 X 線片觀察后，將各組標本置于 4% 多聚甲醛固定 24 h，再將標本沿著兩側植骨區的矢狀面和冠狀面，使用硬組織切片機（Leica 公司，德國）先切成 3～4 mm 薄片，采用 70%、90%、100% 梯度乙醇脫水、10%EDTA 脫鈣液脫鈣、樹脂包埋后，分層切片 5 μm，常規 HE 染色，Olympus x71 光學顯微鏡（Olympus 公司，日本）100 倍鏡下，沿著 4 個垂直交叉方向視野隨機攝取圖片，觀察新生骨形成及骨缺損修復和融合情況。
2 結果
2.1 大體觀察
實驗過程中無動物死亡。術后前 7 d A、B 組各 1 只呈消瘦狀態，此后動物的行為活動、精神狀況、食欲和食量均恢復正常；動物安全度過圍手術期。動物的外觀體征、大小便性狀、腺體分泌、體質量和體溫等在手術前后均無明顯變化。
術后 12 周標本大體觀察示，各組橫突間新生骨與周圍骨質彼此結合，B 組骨質界限模糊；A、C 組較難以區分新生骨與周圍骨質界限，彼此之間結合牢固。見圖 1。
植骨區表觀硬度觀察顯示，術后 4 周各組均未發現明顯植骨融合情況。術后 8 周時 A、B、C 組分別有 3 只（50.0%，3/6）、2 只（33.3%，2/6）、4 只（66.7%，4/6）達植骨融合，12 周時分別有 5 只（83.3%，5/6）、4 只（66.7%，4/6）、5 只（83.3%，5/6）達植骨融合；各時間點 C 組融合率均與 A 組相似，且高于 B 組。
2.2 影像學觀察
X 線片觀察示：術后 4 周各組均未見骨小梁長入，橫突間骨質未融合。術后 8、12 周，A 組已有明顯的骨小梁長入，橫突間骨質界限模糊，形成骨融合；B 組已有明顯新生骨生成，材料與新生骨間可以觀察到骨融合；C 組材料與新生骨融為一體更明顯，兩者間界線也更模糊。術后 8 周 A、B、C 組融合率分別為 50.0%（3/6）、33.3（2/6）、50.0%（3/6），12 周分別為 83.3%（5/6）、66.7%（4/6）、83.3%（5/6），C 組融合率均與 A 組相似，且均高于 B 組。見圖 2。
三維 CT 觀察示：術后 4、8 周，B 組植骨區域有明顯新生骨形成，新生骨與周圍骨之間仍有界限；A、C 組植骨部位顯示出更多新生骨。12 周各組橫突間骨質界限模糊，A、C 組比 B 組有更完全的骨融合，C 組骨融合效果接近 A 組。見圖 3。
2.3 組織學觀察
HE 染色示，術后 4 周，A 組主要以類骨質形式出現，有少量新生骨形成；B 骨仍可見未降解的材料，材料空隙間有大量類骨質和膠原結締組織填充，少量新生骨從邊緣長入；C 組新生骨從邊緣長入材料，類骨質也填充于材料間隙內。8 周，A 組出現大面積成熟的板層狀新生骨，沿新骨規則排列的紡錘狀成骨細胞，骨細胞填充于骨陷窩內；B 組材料降解產物少見，主要被大片狀成熟骨和類骨質及結締組織等填充，與 A 組骨修復效果相仿，無明顯差異；C 組材料幾乎完全降解，由大片新生骨修復填充替代。12 周，各組植骨區域出現大面積成熟板層骨覆蓋，材料已完全降解，與宿主骨邊緣界限消失且緊密結合在一起。見圖 4。
圖1
術后 12 周各組標本大體觀察
a. A 組；b. B 組；c. C 組
Figure1. General observation of specimens of 3 groups at 12 weeks after operationa. Group A; b. Group B; c. Group C
圖2
術后各時間點各組 X 線片觀察
從左至右依次為術后 4、8、12 周 a. A 組；b. B 組；c. C 組
Figure2. X-ray films observation of each group at different time points after operationFrom left to right for 4, 8, and 12 weeks after operation, respectively a. Group A; b. Group B; c. Group C
圖3
術后各時間點各組三維 CT 觀察
從左至右依次為術后 4、8、12 周 a. A 組；b. B 組；c. C 組
Figure3. Three-dimensional CT observation of each group at different time points after operationFrom left to right for 4, 8, and 12 weeks after operation, respectively a. Group A; b. Group B; c. Group C
圖4
術后各時間點各組組織學觀察（HE×100）
從左至右依次為術后 4、8、12 周 a. A 組；b. B 組；c. C 組
Figure4. Histological observation of each group at different time points after operation (HE×100)From left to right for 4, 8, and 12 weeks after operation, respectively a. Group A; b. Group B; c. Group C
3 討論
在骨科臨床，不論是四肢長骨缺損還是脊柱融合等情況，自體骨一直是首選的植入材料，然而取自體骨會造成較多臨床并發癥[1]。對于大尺寸骨缺損，自體骨量往往不足；取自體骨還會造成新傷口，對于老年及一般情況欠佳患者尤其痛苦；取自體骨往往會延長手術時間和增加出血量。同種異體骨也是臨床常用植骨材料，但存在免疫排斥反應和較高的疾病傳播風險，容易造成延遲愈合、形成假關節，還存在醫學倫理學等問題。人工合成骨材料經過數十年發展，目前已研發出許多種類、不同特點的材料，包括聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，HA、磷酸鈣生物陶瓷，磷酸鈣、硫酸鈣骨水泥，可降解聚酯（如聚乳酸、聚己內酯等），不可降解聚合物（如尼龍 66、聚乙烯等），以及多種材料的復合材料等。這些人工合成骨材料開始用于臨床，但在生物相容性、生物可降解性、骨傳導性等方面存在問題，尚不能很好地滿足臨床骨缺損修復要求。
仿生礦化膠原人工骨修復材料[4]是一種 Ⅰ 型膠原和 HA 復合的仿生材料，通過體外仿生礦化專利技術模擬天然骨組織的礦化過程，即以膠原分子為模板，引導鈣離子、磷離子在膠原分子上和分子間的特定位點形成 HA 晶核，并調控 HA 晶體的 c 軸沿膠原纖維的方向生長，其中的 HA 是弱結晶的納米級微粒，呈周期性有序排列在膠原纖維之間和表面。該仿生礦化膠原人工骨修復材料具有與人體天然骨基質一致的化學組成和微觀結構，從而能夠為骨細胞在成骨過程中發揮生理活性提供良好的微環境，有利于引導骨組織再生。仿生礦化膠原人工骨的轉化醫學產品骼金系列礦化膠原人工骨修復材料已在臨床應用近百萬例，引導骨再生修復效果接近自體骨。
在近幾年臨床中，骼金系列礦化膠原人工骨在不同科室被應用于不同適應證，并均取得了很好的臨床效果。如 Feng 等[11]將該材料用于拔牙窩位點保留時，在成骨高度方面優于非納米級 HA/膠原骨（對照組），能夠有效地保留拔牙后的牙槽脊高度。Qiu 等[12]和 Yu 等[13]將該材料用于顱骨重建切開鉆孔的填充，能夠引導顱骨缺損的再生修復。Peng 等[14]使用該材料治療肱骨近端骨質疏松性骨折，證實其可以加速老年患者肱骨近端骨折愈合，提高療效，減少并發癥的發生。Wang 等[15]、Jiang 等[16]、Wu 等[17]在椎體成型臨床觀察中發現，礦化膠原改性聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥可以有效降低相鄰椎體二次骨折的發生，并提高了骨水泥的骨整合能力。Ghate 等[18]將該材料應用于跖骨楔關節塌陷及半脫位患者，證實了其是自體植骨融合內固定術的優良替代方式。Kou 等[19]將該材料用于長骨骨不連的治療，患者愈合良好。
為了進一步擴大礦化膠原人工骨的適用范圍，特別是與其他生物材料復合，以及在發育期患者骨缺損修復領域的應用，人們也開展了相應研究。如 Xia 等[20]為了改善仿生礦化膠原人工骨的臨床應用，將納米纖維肽水凝膠偶聯到仿生礦化膠原人工骨，形成模仿細胞外基質的生物活性支架（cnHAC）。Wang 等[21]和 Chen 等[22]研究了礦化膠原在幼羊顱骨修復上，材料的自體骨轉化速度與骨再生一致，可以有效替代鈦網等不可降解的材料，在小兒顱骨大面積功能重建上有著良好的前景。
本研究中用于兔脊柱后外側融合的仿生礦化膠原人工骨具有較高孔隙率（>70%）以及適宜細胞爬行和骨組織長入的孔徑大小（50～500 μm），是一種良好的支架材料，其仿生的成分和微觀結構決定了其良好的組織相容性和生物可降解性，特別適合成骨細胞的黏附、生長、增殖和分化，從而有利于引導骨缺損的再生修復。從術后 12 周影像學和組織學研究結果發現，仿生礦化膠原人工骨復合自體骨髓組較單純材料組有更好的新骨生成，融合效果和自體骨類似，進一步提示了仿生礦化膠原人工骨有利于誘導骨髓中富含的 BMSCs 成骨活性表達，且材料在引導骨再生過程中能逐漸被新生骨組織爬行替代，具有較強的誘導成骨和引導骨再生作用，效果接近自體骨，是優良的骨組織工程支架材料。
綜上述，仿生礦化膠原人工骨材料具有與人體天然骨相似的成分和微觀結構，有利于引導骨缺損的再生修復，是良好的人工骨修復材料和骨組織工程支架材料。在脊柱后外側融合研究中，仿生礦化膠原人工骨復合骨髓具有良好的骨誘導性和成骨引導作用，接近自體骨移植，比單純礦化膠原材料具有更好、更快的成骨效果。作為填充和修復人體骨缺損的新型仿生可降解生物材料，骼金系列礦化膠原人工骨有望在骨外科、整形外科、口腔科、神經外科等諸多領域的骨缺損修復臨床應用中發揮重要作用。
天然骨具有復雜的分級結構，在超微結構水平上羥基磷灰石（hydroxyapatite，HA）納米晶粒與膠原分子間呈現有序排列結構，形成礦化膠原復合成分和微結構。其中，膠原在骨組織中主要屬于Ⅰ型膠原蛋白，以膠原纖維的形式存在[1]。雖然膠原纖維的抗壓性和彈性均較差，HA 結晶脆而易碎，但兩者結合后，其性質會發生根本變化，使骨組織既具有堅實的強度，又具備足夠的彈性，機械性能和生理功能都得到極大提高，成為人體理想的結構材料[2-3]。
基于清華大學材料學院崔福齋教授的生物礦化機制發現以及具有自主知識產權的體外仿生礦化技術，北京奧精醫藥科技有限公司設計生產了仿生礦化膠原人工骨修復材料 “骼金”[4]。該人工骨修復材料主要成分為 Ⅰ 型膠原蛋白和 HA，具有微觀多孔結構，孔隙率>70%，孔徑 50～500 μm，與人體松質骨近似。其具備優異的骨傳導性，并參與骨代謝，與人體骨骼有類似的重塑過程[5-6]。
脊柱后外側融合也被稱為后外側溝槽脊柱融合，是一種在脊柱后外側橫突和棘突之間的“溝槽”部位放置骨移植物[7]，獲得脊柱融合的方法，多用于臨床脊柱骨修復或再生的組織工程醫療器械產品的臨床前研究和開發。本研究通過建立兔脊柱后外側融合模型，分別植入自體骨、單純骼金人工骨修復材料和骼金人工骨修復材料復合骨髓，觀察和評價新骨長入、融合及材料降解情況，為該仿生礦化膠原人工骨的下一步研究及用于臨床脊柱融合提供可靠的理論依據。
1 材料與方法
1.1 兔脊柱后外側融合模型制備及分組
20 周齡普通級雄性新西蘭大白兔 27 只，體質量（5.0±0.5）kg，由北京隆安實驗動物養殖中心提供。按文獻[8-10]方法制備兔脊柱后外側融合模型。實驗動物以復方氯胺酮（0.1 mL/kg）肌肉注射麻醉，腰骶去毛消毒，作后背部正中切口，兩側椎旁正中切開淺層肌肉，充分顯露 L5、L6 節段，用電毛刺剝離橫突并暴露松質骨。將動物隨機分為 3 組，每組 9 只。各組分別于骨缺損處植入 1.5 mL 自體髂骨（自體骨組，A 組）、1.5 mL（30 mm×10 mm×5 mm）單純骼金人工骨修復材料（單純材料組，B 組）和 1.5 mL（30 mm×10 mm×5 mm）骼金人工骨修復材料復合兔自體骨髓（按 1∶1 比例混合，材料復合骨髓組，C 組），置于兩側椎弓根床的去皮質橫突之間，然后用 2-0 縫合線閉合筋膜切口，3-0 縫合線縫合皮膚，再以 3～4 mm 間隔放置皮膚釘。術后 3 d 肌肉注射青霉素（160 萬 U/d）預防感染。
1.2 觀測指標
1.2.1 大體觀察
術后 14 d 內觀察動物進食、切口愈合、軀體脊柱活動等情況。術后 4、8、12 周采用手觸法觀察植骨區表觀硬度，即用手輕揉兔 L4、5、L5、6 和 L6、7 的活動程度。如無活動判定為融合，有活動則判定為未融合。
1.2.2 影像學觀察
術后 4、8、12 周每組取 3 只動物，過量麻醉處死后完全剔除軟組織、肌肉，切取椎體標本。采用 X 線機（Siemens 公司，德國）觀察骨缺損修復和融合情況，植骨區有連續骨小梁長入判定為融合，其他情況判定為未融合；測試條件：距離 100 cm，60 kVp 及 300 mA，曝光 0.03 s。采用 Lightspeed Ultra 16 CT 機（GE 公司，美國）行三維 CT 檢查（100 kV，350 mA），在 3 個平面（冠狀面、矢狀面和軸向視圖）使用 Mimics 軟件（Materialise 公司，比利時）創建三維模型，觀察評價新生骨是否在體內形成。
1.2.3 組織學觀察
術后各時間點 X 線片觀察后，將各組標本置于 4% 多聚甲醛固定 24 h，再將標本沿著兩側植骨區的矢狀面和冠狀面，使用硬組織切片機（Leica 公司，德國）先切成 3～4 mm 薄片，采用 70%、90%、100% 梯度乙醇脫水、10%EDTA 脫鈣液脫鈣、樹脂包埋后，分層切片 5 μm，常規 HE 染色，Olympus x71 光學顯微鏡（Olympus 公司，日本）100 倍鏡下，沿著 4 個垂直交叉方向視野隨機攝取圖片，觀察新生骨形成及骨缺損修復和融合情況。
2 結果
2.1 大體觀察
實驗過程中無動物死亡。術后前 7 d A、B 組各 1 只呈消瘦狀態，此后動物的行為活動、精神狀況、食欲和食量均恢復正常；動物安全度過圍手術期。動物的外觀體征、大小便性狀、腺體分泌、體質量和體溫等在手術前后均無明顯變化。
術后 12 周標本大體觀察示，各組橫突間新生骨與周圍骨質彼此結合，B 組骨質界限模糊；A、C 組較難以區分新生骨與周圍骨質界限，彼此之間結合牢固。見圖 1。
植骨區表觀硬度觀察顯示，術后 4 周各組均未發現明顯植骨融合情況。術后 8 周時 A、B、C 組分別有 3 只（50.0%，3/6）、2 只（33.3%，2/6）、4 只（66.7%，4/6）達植骨融合，12 周時分別有 5 只（83.3%，5/6）、4 只（66.7%，4/6）、5 只（83.3%，5/6）達植骨融合；各時間點 C 組融合率均與 A 組相似，且高于 B 組。
2.2 影像學觀察
X 線片觀察示：術后 4 周各組均未見骨小梁長入，橫突間骨質未融合。術后 8、12 周，A 組已有明顯的骨小梁長入，橫突間骨質界限模糊，形成骨融合；B 組已有明顯新生骨生成，材料與新生骨間可以觀察到骨融合；C 組材料與新生骨融為一體更明顯，兩者間界線也更模糊。術后 8 周 A、B、C 組融合率分別為 50.0%（3/6）、33.3（2/6）、50.0%（3/6），12 周分別為 83.3%（5/6）、66.7%（4/6）、83.3%（5/6），C 組融合率均與 A 組相似，且均高于 B 組。見圖 2。
三維 CT 觀察示：術后 4、8 周，B 組植骨區域有明顯新生骨形成，新生骨與周圍骨之間仍有界限；A、C 組植骨部位顯示出更多新生骨。12 周各組橫突間骨質界限模糊，A、C 組比 B 組有更完全的骨融合，C 組骨融合效果接近 A 組。見圖 3。
2.3 組織學觀察
HE 染色示，術后 4 周，A 組主要以類骨質形式出現，有少量新生骨形成；B 骨仍可見未降解的材料，材料空隙間有大量類骨質和膠原結締組織填充，少量新生骨從邊緣長入；C 組新生骨從邊緣長入材料，類骨質也填充于材料間隙內。8 周，A 組出現大面積成熟的板層狀新生骨，沿新骨規則排列的紡錘狀成骨細胞，骨細胞填充于骨陷窩內；B 組材料降解產物少見，主要被大片狀成熟骨和類骨質及結締組織等填充，與 A 組骨修復效果相仿，無明顯差異；C 組材料幾乎完全降解，由大片新生骨修復填充替代。12 周，各組植骨區域出現大面積成熟板層骨覆蓋，材料已完全降解，與宿主骨邊緣界限消失且緊密結合在一起。見圖 4。
圖1
術后 12 周各組標本大體觀察
a. A 組；b. B 組；c. C 組
Figure1. General observation of specimens of 3 groups at 12 weeks after operationa. Group A; b. Group B; c. Group C
圖2
術后各時間點各組 X 線片觀察
從左至右依次為術后 4、8、12 周 a. A 組；b. B 組；c. C 組
Figure2. X-ray films observation of each group at different time points after operationFrom left to right for 4, 8, and 12 weeks after operation, respectively a. Group A; b. Group B; c. Group C
圖3
術后各時間點各組三維 CT 觀察
從左至右依次為術后 4、8、12 周 a. A 組；b. B 組；c. C 組
Figure3. Three-dimensional CT observation of each group at different time points after operationFrom left to right for 4, 8, and 12 weeks after operation, respectively a. Group A; b. Group B; c. Group C
圖4
術后各時間點各組組織學觀察（HE×100）
從左至右依次為術后 4、8、12 周 a. A 組；b. B 組；c. C 組
Figure4. Histological observation of each group at different time points after operation (HE×100)From left to right for 4, 8, and 12 weeks after operation, respectively a. Group A; b. Group B; c. Group C
3 討論
在骨科臨床，不論是四肢長骨缺損還是脊柱融合等情況，自體骨一直是首選的植入材料，然而取自體骨會造成較多臨床并發癥[1]。對于大尺寸骨缺損，自體骨量往往不足；取自體骨還會造成新傷口，對于老年及一般情況欠佳患者尤其痛苦；取自體骨往往會延長手術時間和增加出血量。同種異體骨也是臨床常用植骨材料，但存在免疫排斥反應和較高的疾病傳播風險，容易造成延遲愈合、形成假關節，還存在醫學倫理學等問題。人工合成骨材料經過數十年發展，目前已研發出許多種類、不同特點的材料，包括聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，HA、磷酸鈣生物陶瓷，磷酸鈣、硫酸鈣骨水泥，可降解聚酯（如聚乳酸、聚己內酯等），不可降解聚合物（如尼龍 66、聚乙烯等），以及多種材料的復合材料等。這些人工合成骨材料開始用于臨床，但在生物相容性、生物可降解性、骨傳導性等方面存在問題，尚不能很好地滿足臨床骨缺損修復要求。
仿生礦化膠原人工骨修復材料[4]是一種 Ⅰ 型膠原和 HA 復合的仿生材料，通過體外仿生礦化專利技術模擬天然骨組織的礦化過程，即以膠原分子為模板，引導鈣離子、磷離子在膠原分子上和分子間的特定位點形成 HA 晶核，并調控 HA 晶體的 c 軸沿膠原纖維的方向生長，其中的 HA 是弱結晶的納米級微粒，呈周期性有序排列在膠原纖維之間和表面。該仿生礦化膠原人工骨修復材料具有與人體天然骨基質一致的化學組成和微觀結構，從而能夠為骨細胞在成骨過程中發揮生理活性提供良好的微環境，有利于引導骨組織再生。仿生礦化膠原人工骨的轉化醫學產品骼金系列礦化膠原人工骨修復材料已在臨床應用近百萬例，引導骨再生修復效果接近自體骨。
在近幾年臨床中，骼金系列礦化膠原人工骨在不同科室被應用于不同適應證，并均取得了很好的臨床效果。如 Feng 等[11]將該材料用于拔牙窩位點保留時，在成骨高度方面優于非納米級 HA/膠原骨（對照組），能夠有效地保留拔牙后的牙槽脊高度。Qiu 等[12]和 Yu 等[13]將該材料用于顱骨重建切開鉆孔的填充，能夠引導顱骨缺損的再生修復。Peng 等[14]使用該材料治療肱骨近端骨質疏松性骨折，證實其可以加速老年患者肱骨近端骨折愈合，提高療效，減少并發癥的發生。Wang 等[15]、Jiang 等[16]、Wu 等[17]在椎體成型臨床觀察中發現，礦化膠原改性聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥可以有效降低相鄰椎體二次骨折的發生，并提高了骨水泥的骨整合能力。Ghate 等[18]將該材料應用于跖骨楔關節塌陷及半脫位患者，證實了其是自體植骨融合內固定術的優良替代方式。Kou 等[19]將該材料用于長骨骨不連的治療，患者愈合良好。
為了進一步擴大礦化膠原人工骨的適用范圍，特別是與其他生物材料復合，以及在發育期患者骨缺損修復領域的應用，人們也開展了相應研究。如 Xia 等[20]為了改善仿生礦化膠原人工骨的臨床應用，將納米纖維肽水凝膠偶聯到仿生礦化膠原人工骨，形成模仿細胞外基質的生物活性支架（cnHAC）。Wang 等[21]和 Chen 等[22]研究了礦化膠原在幼羊顱骨修復上，材料的自體骨轉化速度與骨再生一致，可以有效替代鈦網等不可降解的材料，在小兒顱骨大面積功能重建上有著良好的前景。
本研究中用于兔脊柱后外側融合的仿生礦化膠原人工骨具有較高孔隙率（>70%）以及適宜細胞爬行和骨組織長入的孔徑大小（50～500 μm），是一種良好的支架材料，其仿生的成分和微觀結構決定了其良好的組織相容性和生物可降解性，特別適合成骨細胞的黏附、生長、增殖和分化，從而有利于引導骨缺損的再生修復。從術后 12 周影像學和組織學研究結果發現，仿生礦化膠原人工骨復合自體骨髓組較單純材料組有更好的新骨生成，融合效果和自體骨類似，進一步提示了仿生礦化膠原人工骨有利于誘導骨髓中富含的 BMSCs 成骨活性表達，且材料在引導骨再生過程中能逐漸被新生骨組織爬行替代，具有較強的誘導成骨和引導骨再生作用，效果接近自體骨，是優良的骨組織工程支架材料。
綜上述，仿生礦化膠原人工骨材料具有與人體天然骨相似的成分和微觀結構，有利于引導骨缺損的再生修復，是良好的人工骨修復材料和骨組織工程支架材料。在脊柱后外側融合研究中，仿生礦化膠原人工骨復合骨髓具有良好的骨誘導性和成骨引導作用，接近自體骨移植，比單純礦化膠原材料具有更好、更快的成骨效果。作為填充和修復人體骨缺損的新型仿生可降解生物材料，骼金系列礦化膠原人工骨有望在骨外科、整形外科、口腔科、神經外科等諸多領域的骨缺損修復臨床應用中發揮重要作用。
