王斌 林劍浩 衛(wèi)小春**

（1.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院骨科，太原 030001；2.北京大學(xué)人民醫(yī)院骨關(guān)節(jié)科，北京 100004）

近些年，骨組織工程發(fā)展迅速，被視為自體骨或同種異體骨移植的替代[1]，同時(shí)可以克服骨移植所帶來的種種弊端：①自體骨移植時(shí)供區(qū)有限，供區(qū)疼痛；②異體骨移植時(shí)有發(fā)生感染、傳遞疾病的風(fēng)險(xiǎn)；③由于加工方法不一，導(dǎo)致結(jié)局不一致，且有免疫反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致受體區(qū)域無法愈合[2]。理想的骨組織工程材料可以解決上述骨移植所帶來的弊端，但需滿足以下幾點(diǎn)[3]：首先，良好的生物相容性、優(yōu)化的孔隙率、可降解性以及一定的抗機(jī)械壓力。其次，能夠釋放生物小分子，促進(jìn)血管生成等。隨著精準(zhǔn)醫(yī)療以及微創(chuàng)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，可注射性材料以其易于操作、創(chuàng)傷小的特點(diǎn)日益受到重視，本身也更符合支架制作的4F 原則[4]：Form（形狀），F(xiàn)unction（性能），F(xiàn)ormation（功能），F(xiàn)ixation（可植入性）。理想的可注射性材料還應(yīng)具備良好的注射性及塑形性，滿足手術(shù)需要，減少瘢痕產(chǎn)生，縮短愈合時(shí)間和手術(shù)時(shí)間，并發(fā)癥少，材料來源廣泛，價(jià)格低廉，易于消毒及保存等[5]。

1 可注射水凝膠

目前，最常用作可注射的材料是水凝膠[6]，其可通過物理交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián)快速成膠。水凝膠的基本特點(diǎn)：具備類細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)，其三維水化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能更好地模擬細(xì)胞外基質(zhì)的物理和化學(xué)微環(huán)境，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞的增殖、分化以及新生細(xì)胞外基質(zhì)的分泌，最終用于修復(fù)損傷組織。水凝膠具有良好的可注射性，滿足任何形狀與大小的缺損，已在藥物運(yùn)輸、細(xì)胞運(yùn)輸、組織工程、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[7,8]。水凝膠的缺點(diǎn)：首先，有限的孔隙率僅能滿足培養(yǎng)基、代謝產(chǎn)物、營養(yǎng)物質(zhì)的流通，不是保證細(xì)胞在其內(nèi)的增殖[9]。其次，在成膠過程中，水凝膠本身的機(jī)械強(qiáng)度、吸收強(qiáng)度難以控制，一定程度上限制其特定的應(yīng)用。

2 天然可注射水凝膠

天然水凝膠包括殼聚糖、透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）、膠原、明膠、纖維蛋白凝膠、海藻鹽等。天然水凝膠的缺點(diǎn)：缺乏機(jī)械強(qiáng)度，大規(guī)模獲取困難，不同生產(chǎn)批次的產(chǎn)品存在差異，降解時(shí)間難以控制，有傳播某些傳染性疾病的隱患、抗原性消除不確定等。

2.1 殼聚糖

殼聚糖是一種天然衍生氨基多糖類，其具有良好的生物相容性、可降解性、抗感染、抗真菌、抗癌、抗氧化等[10]。殼聚糖在弱酸環(huán)境中可與一些負(fù)離子相互作用或經(jīng)戊二醛交聯(lián)形成水凝膠，也可在體溫狀態(tài)時(shí)成膠，從而實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)注射[11]，進(jìn)而用于攜帶與保護(hù)細(xì)胞，方便細(xì)胞間營養(yǎng)物質(zhì)及代謝的流通[12]。然而，由于殼聚糖含有較多胺基和比較高的結(jié)晶度，導(dǎo)致其很難溶解于一般的有機(jī)溶劑，甚至是中性的水介質(zhì)中，只能酸溶或溶于酸性水溶液，極大限制了其應(yīng)用。同時(shí)和其他水凝膠一樣，殼聚糖的水凝膠力學(xué)性能較低[13]。

2.2 HA

HA 是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，是一種由氨基葡聚糖（glycosaminoglycans,GAG）組成的多糖?？赏ㄟ^熱凝膠化，也可與多種酰肼化合物及雙環(huán)氧化物交聯(lián)，還可通過碳二亞胺交聯(lián)、蛋白質(zhì)橋交聯(lián)、光交聯(lián)等共價(jià)交聯(lián)形成水凝膠[6]。HA 本身無免疫原性，目前被廣泛用于治療骨關(guān)節(jié)炎，還用于藥物傳遞[14]以及制作DNA 質(zhì)粒、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP)-2的載體[15]。HA 的缺點(diǎn)：純HA 易溶于水，吸收降解速度快，需要純化以除去雜質(zhì)和內(nèi)毒素。HA 的力學(xué)性能較差，在溫度超過90℃時(shí)容易受損，且不易被脫水，這些都限制了HA的使用[16]。

2.3 膠原

膠原本身是一個(gè)生物可吸收的、自然結(jié)構(gòu)的蛋白[17]，用來構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架。在體內(nèi)以膠原纖維的形式存在，肌腱與骨中超過90%的細(xì)胞外蛋白是膠原。膠原蛋白的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原，可通過物理（熱交聯(lián)、紫外線、C射線交聯(lián)）或化學(xué)（?；B氮、聚環(huán)氧化物）交聯(lián)[18]。膠原多采用化學(xué)交聯(lián)，如采用戊二醛交聯(lián)方法成膠，可在生物的發(fā)育、生長、細(xì)胞分化及黏附、化學(xué)趨向及抗原抗體結(jié)合反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，因而被廣泛用于細(xì)胞黏附，提高組織修復(fù)[19]以及組織工程與基因治療等。骨組織的細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix,ECM）為Ⅰ型膠原，實(shí)驗(yàn)證明其對成骨細(xì)胞吸附、生長，誘導(dǎo)干細(xì)胞成骨分化而發(fā)揮巨大作用[20]。膠原的缺點(diǎn)：其物理凝膠具有熱可逆性，力學(xué)強(qiáng)度差。單獨(dú)使用時(shí)缺乏一定的機(jī)械強(qiáng)度，難于塑形，理學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，因而常需與其他材料復(fù)合。

2.4 明膠

明膠是由膠原蛋白不可逆降解獲得的高分子量多肽混合物，由多種氨基酸組成。明膠不溶于冷水，可溶于熱水，可緩慢吸水膨脹軟化，吸收其重量5～10倍的水[21]。由于明膠是典型的兩親性聚電解質(zhì)，明膠水溶液在溫度降至35℃以下時(shí)形成可逆性凝膠[21]，是一種有一定硬度但不流動(dòng)的半固體彈性物質(zhì)，明膠也可以通過化學(xué)交聯(lián)。明膠多來源于動(dòng)物的骨、軟骨、皮膚等結(jié)締組織中的膠原蛋白，因此保持很好的生物相容性[22]。明膠的特點(diǎn)：成膜性好，具有表面活性，可降解，降解產(chǎn)物易被吸收而不產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，已經(jīng)在醫(yī)藥、生物材料領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[23]。明膠的缺點(diǎn)：與膠原類似，缺乏一定的機(jī)械強(qiáng)度，難于塑形，理學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，因而常需與其他材料復(fù)合[24]。

2.5 纖維蛋白凝膠

纖維蛋白凝膠是血液成分之一，可以用來介導(dǎo)細(xì)胞間的黏附和運(yùn)動(dòng)，是一種無毒、無免疫原性、具有良好生物相容性和生物降解性的物質(zhì)[25]。纖維蛋白凝膠由自身血液制備，避免了免疫原性問題，可直接用于臨床，具有取材簡單、制備方便、韌性好等優(yōu)點(diǎn)[26]，在組織工程心肌梗死的治療中具有很好的應(yīng)用前景[27]，還可作為核酸的轉(zhuǎn)運(yùn)載體[25]。纖維蛋白凝膠的大小和形狀能夠根據(jù)需要而塑形，是較理想的骨生長因子緩釋載體和細(xì)胞外基質(zhì)材料[28]。纖維蛋白凝膠的缺點(diǎn)：缺乏機(jī)械強(qiáng)度，大量獲取困難，無法控制降解時(shí)間，難以單獨(dú)作為組織工程的支架材料，需與其他材料相合成，如與BMP結(jié)合[29,30]。

2.6 藻酸鹽

藻酸鹽是藻酸的鹽類。藻酸鹽溶于水后通過離子交聯(lián)、自由基交聯(lián)，藻酸鹽呈溶膠狀態(tài)，分子量越大，形成的溶膠越黏稠[31]。其被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)，外帶熬制商品及藥品轉(zhuǎn)運(yùn)[32]。藻酸鹽的缺點(diǎn)：凝膠時(shí)間難以控制，導(dǎo)致最終結(jié)構(gòu)均一性差，機(jī)械性能不足。缺乏與細(xì)胞的特異性作用，缺乏對細(xì)胞的特異性吸附位點(diǎn)，不易被酶消化降解。

3 合成的可注射水凝膠

合成的可注射高分子及其復(fù)合物包括：聚乳酸（polylactide acid,PLA）、聚乙二醇（polyethylene gly‐col,PEG）、聚酸酐、聚富馬酸（polypropylene fumarate,PPF）、聚磷酸酯（polyphosphoester,PPE）、N-異丙基丙烯酰胺（N-isopropyl acrylamide,NIPAAm）等。合成的可注射水凝膠是一類生物相容性好的可降解材料，能夠在體內(nèi)分解成二氧化碳、甲烷、水及無機(jī)小分子。不同于傳統(tǒng)的可注射物，這些材料可因體溫、Ph值、光以及陽離子在局部發(fā)生交聯(lián)[33]。合成的可注射水凝膠擁有不同的孔隙率、孔徑、降解速率、機(jī)械性能，進(jìn)而可通過模塑、擠壓等加工成各種結(jié)構(gòu)形狀，其固化形成的三維網(wǎng)絡(luò)可為組織再生提供合適的力學(xué)強(qiáng)度。合成的可注射水凝膠的缺點(diǎn)：親水性差，細(xì)胞吸附力較弱，可引起無菌性炎癥，機(jī)械強(qiáng)度不足，殘留酸性降解產(chǎn)物的細(xì)胞毒作用，光引發(fā)交聯(lián)難以實(shí)現(xiàn)深層的原位固化；其次，體液對于自由基反應(yīng)易造成材料表面固化不完全。

3.1 PLA

PLA是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，分子中有一個(gè)不對稱碳原子，可形成不同構(gòu)型的聚合物[34]。其降解與吸收率取決于分子量、結(jié)晶度、鏈的取向以及植入物的尺寸等因素。PLA屬熱塑性塑料，其具備生物相容性、可降解性、良好的機(jī)械性能以及一定的抗拉性等。通過原位聚合技術(shù)可以在體內(nèi)構(gòu)建支架材料，因而在軟骨、骨、肌腱、小腸、氣管、心瓣膜等得到廣泛應(yīng)用。PLA 的缺點(diǎn)：純的PLA 硬而脆，加工難度大且不耐熱等，嚴(yán)重影響了其在注塑方面的應(yīng)用。整體費(fèi)用偏高。聚乳酸降解時(shí)間最長，植入體內(nèi)5年仍可能存在。

3.2 PEG

PEG 由環(huán)氧乙烷與水或乙二醇聚合而成。本品溶于水、乙醇和許多有機(jī)溶劑，有良好的吸濕性、潤滑性、粘連性。無毒，無刺激，通過可見光或紫外光交聯(lián)，形成水凝膠。該方法具備快速成膠、所成膠機(jī)械性能強(qiáng)、毒性小、操作簡易等優(yōu)點(diǎn)[35]。PEG是目前經(jīng)過FDA認(rèn)證，廣泛應(yīng)用于臨床的一類可注射性聚合物，多以水凝膠的狀態(tài)出現(xiàn)，凝固后形成多孔支架，廣泛應(yīng)用于不需要血管化的組織中，比如血管與軟骨。PEG的缺點(diǎn)：大分子單體合成的PEG在體外很少降解。

3.3 聚酸酐

聚酸酐是一類新型的醫(yī)用高分子材料，其合成方法有熔融縮聚、開環(huán)聚合、界面聚合、溶液聚合等[36]。分子中含有的酸酐鍵具有不穩(wěn)定性，能水解成羧酸，其各自結(jié)晶度不同，導(dǎo)致其溶解性不同。常通過紫外光或可見光交聯(lián)，用以改善力學(xué)性能。聚酸酐較脆，交聯(lián)后的聚酸酐具有較高的力學(xué)強(qiáng)度以及相對較慢的降解速度，引起的炎癥反應(yīng)小，多用于骨釘及可吸收填充物，也可用于骨組織工程支架材料[37]。聚酸酐的缺點(diǎn)：單獨(dú)的聚酸酐較脆，其降解為表面溶蝕作用，無定型區(qū)更易發(fā)生表面溶蝕和降解，其降解呈自加速現(xiàn)象，需通過添加不同的物質(zhì)來控制其降解[38]。

3.4 PPF

PPF（1，2-丙二醇酯）是一種疏水性的線性分子，主鏈中的酯基在生理?xiàng)l件下可水解，因而具有生物降解性能，可通過光或熱引發(fā)原位交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于可注射骨修復(fù)材料。PPF 為不飽和聚酯，聚酯材料的疏憎水性導(dǎo)致細(xì)胞的黏附性較差，不具有成骨活性，有必要通過接枝一些小分子來改善材料的親水性，同時(shí)提高材料的成骨活性。

3.5 PPE

PPE 的分子結(jié)構(gòu)上與生物高分子如核酸及磷壁酸等具有相似性，磷酸酯鍵在生理?xiàng)l件下可水解或酶促分解，因而具有良好的生物相容性和可降解性。某些PPE甚至是水溶性的，可通過光或離子引發(fā)交聯(lián)形成PPE 水凝膠。改性后可具備PPE 所具備的可注射性、原位交聯(lián)固化能力以及可降解性能，同時(shí)改善PPE的親水性能，提高生物相容性。其廣泛應(yīng)用于骨組織工程[39]。

3.6 NIPAAm

NIPAAm 是丙烯酰胺衍生物單體，是一種最具代表性的溫敏性聚合物。該聚合物的水溶液在低臨界溶解溫度（lower critical solution temperature,LCST）下呈溶液態(tài)，高于LCST形成凝膠[40]。通過NIPAAm的接枝修飾可改善或提高細(xì)胞在凝膠內(nèi)的生存能力和細(xì)胞形態(tài)，促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化和細(xì)胞外基質(zhì)的分泌。

4 骨水泥

骨水泥已廣泛應(yīng)用于生物工程領(lǐng)域及臨床，其擁有不用的種類、孔隙率、孔徑大小以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[1]。對于可注射性骨水泥可分成四類：硫酸鈣（calcium sulfate cement,CSC）、磷酸鈣（calcium phosphate,CPC）、丙烯酸骨水泥及其合成的產(chǎn)物。理想的骨水泥應(yīng)具備：①方便注射以及在注射過程中保持一致性；②合適的凝固時(shí)間；③較低的壞死風(fēng)險(xiǎn)；④合適的抗拉力、抗壓力以及抗剪切力；⑤與周圍骨的破度相同；⑥在X線下易識別；⑦良好的生物相容性；⑧吸收速率與骨形成速率相仿；⑨大的孔隙率方便代謝，血管化以及骨整合。骨水泥的凝固時(shí)間分為初凝時(shí)間及終凝時(shí)間，初凝時(shí)間是指骨水泥從調(diào)和開始到失去塑形性，但還不具備機(jī)械強(qiáng)度的時(shí)間；終凝時(shí)間是指骨水泥從調(diào)和開始到完全失去塑形性且完全具備機(jī)械強(qiáng)度的時(shí)間[41]。

4.1 CSC

CSC是由硫酸鈣二水化合物組成的礦物質(zhì)，目前醫(yī)用多為半水硫酸鈣（calcium sulfate hemihydrate,CSH），微溶于水，溶于酸和銨鹽。CSC 具有可塑性、原位自固化、良好的生物相容性。其具有來源廣泛、較強(qiáng)的骨傳導(dǎo)活性，良好的微孔性等優(yōu)勢，是理想的骨移植替代材料。CSC無細(xì)胞毒性，體外細(xì)胞培養(yǎng)研究證實(shí)成骨細(xì)胞可貼附在CSC表面生長，因此具有潛在的骨誘導(dǎo)活性，該機(jī)制與硫酸鈣溶解過程中局部微環(huán)境有關(guān)[42]。另外，CSC 還可以為血管和成骨細(xì)胞的長入提供骨引導(dǎo)性的基礎(chǔ)。CSC的缺點(diǎn)：降解速率較快，遠(yuǎn)快于新生骨的生成速率，無法提供短期體內(nèi)的機(jī)械支撐。CSC骨水泥由于其較低的生物活性，其在治療早期與骨組織缺乏較好的化學(xué)鍵結(jié)合力[43]。

4.2 CPC

CPC 是一種非陶瓷的羥基磷灰塵石類人工骨生物材料，由固相與液相按一定比例混合而成，在短時(shí)間內(nèi)自行固化，最終生成與骨組織無機(jī)成分相似的磷灰石。CPC具有良好的生物相容性、降解活性以及成骨誘導(dǎo)活性[44]，CPC 在臨床上的應(yīng)用較CSC 更為普遍，現(xiàn)已廣為使用。作為可注射材料，CPC 骨水泥已經(jīng)作為上市產(chǎn)品。CPC 骨水泥固化放熱量小[45]，在體內(nèi)逐步被組織吸收并產(chǎn)生骨再生效果，具有直接引導(dǎo)骨形成的作用。其最終降解產(chǎn)生大多為沉積的羥基磷灰石（hydroxyapatite,HA）和二水磷酸氫鈣。CPC的缺點(diǎn)：固化時(shí)間長，黏結(jié)性能差，抗水性能不足，初凝階段接觸體液易崩解，未固化的微納米粉體一旦進(jìn)入心血管系統(tǒng)則會(huì)造成血管堵塞。機(jī)械性能較差而需要通過CPC-纖維結(jié)合提高其拉伸強(qiáng)度[46]。

4.3 HA

HA 是一種經(jīng)典的骨修復(fù)材料。HA 的特點(diǎn)：生物相容性好、免疫原性低、成骨活性佳等優(yōu)點(diǎn)。其成骨機(jī)制：植入人體后，在體液作用下釋放材料表面的鈣和磷，被機(jī)體組織吸收，并與人體骨組織形成牢固的化學(xué)鍵合，生長出新組織。HA 的缺點(diǎn)：單一組成的塑形性能較差、體內(nèi)降解較慢，固型性能不佳，不適合于注射使用[47]?？勺⑸湫圆牧现泻械募{米微粒有助于宿主與注射物之間產(chǎn)生反應(yīng)，同時(shí)使其更具有生物相容性以及骨傳導(dǎo)性，有利于骨組織整合，更適合細(xì)胞生長[48]。HA 還可以提高材料的機(jī)械性能，如抗張力、抗壓縮力、抗剪切力以及抗斷裂的韌性，使骨植入體的扭轉(zhuǎn)模量、拉伸模量和拉伸強(qiáng)度均得到提高。HA 可以釋放離子或者藥物到周圍，用以加強(qiáng)成骨細(xì)胞募集、黏附、增殖、分化[49]。

4.4 硅酸鈣（calcium silicate，CS）

CS 骨水泥作為一種含有硅的生物活性材料。傳統(tǒng)CS應(yīng)用于磷灰石的表面刺激體液及其余磷酸化液體反應(yīng)（通過釋放硅離子很快形成一層羥基磷灰石層）[50]，可以提高單純HA 的體內(nèi)生物活性。同時(shí)，CS浸析物不會(huì)影響細(xì)胞代謝活動(dòng)，可用于體外干細(xì)胞的誘導(dǎo)[51]。另外，CS 對于干細(xì)胞的增殖及成骨均有效。CS的缺點(diǎn)：材料斷裂強(qiáng)度低、彈性模量高，可通過制備與有機(jī)聚合物相結(jié)合的生物活性復(fù)合材料來解決[52]。

5 生物玻璃（bioglass，BG）

BG 可通過釋放鈣、磷、鍶離子促進(jìn)成骨細(xì)胞黏附、增殖、分化與礦化[53]，與骨或軟組織形成牢固的化學(xué)鍵合，具有良好的生物相容性和成骨誘導(dǎo)活性。BG 產(chǎn)生的離子可以激活一系列成骨分化基因（如巨噬細(xì)胞集落刺激因子、血管內(nèi)皮生長因子、胰島素樣生長因子）來促進(jìn)增殖，保持活性與礦化，以及促進(jìn)新生血管形成的作用。目前對于BG 材料主要制備成固態(tài)，而可注射性CPC-BG 材料，經(jīng)驗(yàn)證可用于骨再生以及良好的骨長入[54]。通過添加BG 延長凝固時(shí)間，以提高可注射性，增加機(jī)械應(yīng)力與即時(shí)穩(wěn)定性，還可以加快吸收時(shí)間。

6 聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）

PMMA的特性：粉末狀的PMMA與液體混合后可以注入，后迅速發(fā)生聚合反應(yīng)，占據(jù)缺損區(qū)域。PMMA的優(yōu)點(diǎn)：可操作性較好，具有良好的生物性能，生物相容性良好。可以通過添加氧化鋯以及硫酸鋇增加顯影，可以添加抗生素來增加抗感染能力。其通過滲入骨小梁間隙提供把持力。PMMA的缺點(diǎn)：由于現(xiàn)場固化會(huì)達(dá)到90 攝氏度甚至更高溫，可能引起周圍組織壞死，且不可降解，易導(dǎo)致骨吸收，影響骨折愈合，殘留單體及引發(fā)劑存在細(xì)胞毒性。且其與周圍骨小梁不產(chǎn)生反應(yīng)，因此也不被人體吸收。但上述缺點(diǎn)可以通過與其他物質(zhì)結(jié)合而得到改善，如添加BG[55]或與甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷結(jié)合提高其生物活性[56]。另外，PMMA 的另一個(gè)缺點(diǎn)是硬度比松質(zhì)骨高很多，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力遮擋效應(yīng)，最終減弱周圍宿主骨量。此外，PMMA使用時(shí)并發(fā)癥較多，如低血壓、心臟驟停，還有諸如血管栓塞、高熱等。

7 總結(jié)

單一使用一種材料構(gòu)建的可注射性材料作用比較有限，其中生物類材料雖消除了部分抗原性，具有多孔性，但力學(xué)強(qiáng)度欠佳，降解過快。鈣磷陶瓷類雖有三維孔隙結(jié)構(gòu)，骨親和力強(qiáng)，材料表面微堿環(huán)境有利于成骨細(xì)胞貼和增殖，但脆性大，降解難控制。天然高分子雖有良好的生物相容性，有利于成骨細(xì)胞貼附、增殖和分化，但缺乏機(jī)械強(qiáng)度，難以單獨(dú)作為成骨細(xì)胞的支架材料。學(xué)者們正不斷嘗試將其他的一些天然或合成的生物性能良好的材料進(jìn)行有效的交聯(lián)，力圖發(fā)揮各自材料的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)對方的缺點(diǎn)，構(gòu)建一種能發(fā)揮多種功效、智能的、復(fù)合型可注射支架材料。

理想的可注射支架材料應(yīng)具備合適的孔隙率及孔徑大小，能夠成為骨類生長因子良好的載體，并且具備可調(diào)控的釋放速率，促進(jìn)成骨細(xì)胞黏附、增殖、分化，發(fā)揮其最大的成骨潛能。目前大多數(shù)可注射性材料關(guān)注的方向多為可注射性和機(jī)械性能，對于細(xì)胞與材料的相容性以及細(xì)胞的最大存活度關(guān)注較少，目前，經(jīng)潛心研究設(shè)計(jì)的一種有助于最大程度保證細(xì)胞存活的微冰膠支架[57,58]，適合于細(xì)胞載荷，從而避免在水凝膠成膠過程中對細(xì)胞的損害，而且可以為細(xì)胞增殖提供更廣的空間。多孔的冰膠可以設(shè)定體積與形狀，而且相對更堅(jiān)固，有助于作為可注射性材料中良好的細(xì)胞載體。細(xì)胞可以提前種植到材料內(nèi)，進(jìn)行體外培養(yǎng)，最大程度避免將種植細(xì)胞直接暴露在缺血與炎癥環(huán)境內(nèi)。這類微冰膠同時(shí)可以保護(hù)細(xì)胞在注射過程中免受機(jī)械損傷，最大程度保證細(xì)胞的體內(nèi)存活率，而且極大減少了所需細(xì)胞的數(shù)量。應(yīng)用制作微冰膠的技術(shù)可以用于制作骨修復(fù)材料，最大程度滿足合成材料的生物特性及成骨誘導(dǎo)特性[59]。