陳文正 / 逢甲大學纖維與複合材料學系
鈣磷系骨泥簡介
鈣磷系骨泥(Calcium Phosphate Cement; CPC)，是一種泥狀的骨填補材料，商品名多為「注射式人工骨」或「泥狀人工骨」。其適應症是當骨頭因外科手術、外來應力之撞擊或腫瘤清除而造成骨缺損時，可用此類產品來填補，可為骨癒合手術提供替代物，用於暫時性填補，於骨骼癒合過程中逐漸降解被人體吸收，同時被新生骨所取代。
鈣磷系骨泥的歷史發展
鈣磷系骨泥的開發歷程起始於1980年代，當初是為了找到一種可符合骨缺損型態的填補材料，且希望透過注射的方式，將材料注入骨缺損處，減少手術傷口面積。最廣為使用的配方是1987年美國學者Brown 及 Chow使用的四鈣磷酸鹽(Tetracalcium Phosphate; TTCP)及二鈣磷酸鹽(Dicalcium Phosphate Anhydrate; DCPA)混合粉末，在粉末中加入稀磷酸根溶液後，材料可以自行硬化並反應生成氫氧基磷灰石(Hydroxyapatite; HA)。此過程是一連續性反應，當粉末接觸到水溶液後開始溶解，釋出鈣磷離子並與水溶液中的磷酸根離子產生沉澱析出反應，產生最終產物磷灰石。此過程會使粉末顆粒間長出晶體，使產品型態由泥狀逐漸硬化成符合骨缺損型態的塊狀材料(圖一)。多年來陸續發展出多種不同成分的鈣磷系骨泥，不論其產品成分為何，型態都為泥狀，成分則以磷酸鈣鹽類為主，皆可屬於鈣磷系骨泥的範疇。
圖一、鈣磷系骨泥的硬化反應過程(T為四鈣磷酸鹽；D為二鈣磷酸鹽)
過去鈣磷系骨泥已有多款市售商品，其共同處有：①產品內皆有粉劑與液劑(或稱硬化劑、調和液劑)，需在使用前混合才能得到鈣磷系骨泥；②產品皆具有良好的生物相容性，且可部分或完全被人體吸收，但由於各家廠商成分不盡相同，因此在材料物化性質、操作性及硬化時間、吸收時間等性質表現上也有所不同。
物化性質與改善方式
在材料性質部分，鈣磷系骨泥其產品初始形態要能維持泥狀，且要能被從針筒中注射出來，這也代表材料本身必須同時具備抗崩解性與可注射性的特性。但很可惜的是，現今的法規或材料的測試規範中，並沒有制式的測試方式，因此各家廠商或文獻的測試方法不盡相同。文獻指出，鈣磷系骨泥能輕鬆以100~300 N的力從針筒中推出(約等於刷牙的力道)，並順利穿過長度為10~15 cm，直徑為1.80~3.43 mm的金屬針頭(8~13 gauge)，即代表具有可注射性。
圖二為鈣磷系骨泥之可注射性測試，圖中是使用18 gauge的針頭，針頭直徑1.214 mm，可順利推出，代表此一鈣磷系骨泥具有良好的可注射性。若要改善可注射性，可以透過提高液劑含量、減少泥狀材料的黏稠性、使原有粉末細化、減少粉末粒徑、粉末顆粒盡可能接近球狀來改善可注射性。
圖三、鈣磷系骨泥之抗崩解性測試 (a)具抗崩解性；(b)不具抗崩解性
在改善可注射性的同時，也要考慮對於抗崩解性的影響。因此本實驗室的測試方法是將鈣磷系骨泥的粉末，混合硬化劑(或稱調和液劑)後，將材料置於注射針筒內，並將材料從針筒中注射至大量的水溶液中，此方式可同時測試可注射性與抗崩解性。同時觀察鈣磷系骨泥是否能維持針筒前端的圓柱型，若為圓柱型，代表此鈣磷系骨泥具有良好的抗崩解性。反之，若圓柱型散開成粉狀或碎片，則代表鈣磷系骨泥不具有抗崩解性，同時也是代表粉末與硬化劑產生硬化反應的速度不夠快，粉末間沒有晶體連結顆粒，導致遇到水溶液後會被沖散，產生相分離，也使鈣磷系骨泥不具有抗崩解性。(圖三)
若要改善抗崩解性，可以增加液劑的濃度或含量，這樣的改變會使鈣磷系骨泥硬化速度變快，但也會使抗壓強度降低；或是在粉劑中添加高分子，使粉末顆粒較容易聚集，也能改善抗崩解性，但因為會增加黏稠度，因此…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。