生物材料在骨科的應用進展

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1、生物材料在骨科的應用進展生物材料是指“以醫(yī)療為目的，用于和活組織接觸以形成功能的無生命材料”，包括具有生物相容性的材料。在骨科應用的生物材料按其性質主要分為，醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用高分子材料和醫(yī)用無機非金屬材料等，現(xiàn)就其應用綜述如下。1醫(yī)用金屬材料骨科生物金屬材料是指能夠植入人體，治療骨骼疾病、替換骨組織，恢復骨骼的正常生理功能的一種生物惰性材料，由于具有較高的強度和韌度，金屬材料是骨科中應用最多的植入材料，廣泛用于骨科的各類疾病的治療，金屬作為一種植入材料一般要求是：①有足夠的力學強度和抗疲勞性能；②有極好的耐腐蝕性能，無磁性；③材料必須無毒、

2、無致癌性與過敏反應；④應具有良好的光潔度[1]?，F(xiàn)在常用于臨床的醫(yī)用生物金屬材料主要包括醫(yī)用不銹鋼、鈷基合金、醫(yī)用形狀記憶合金等。1.1醫(yī)用不銹鋼：根據(jù)臨床對硬度，韌度的要求，醫(yī)用不銹鋼的材料有多種，最好的不銹鋼合金是316L型，一直作為器具材料廣泛使用。具有較好的機械性質，易于加工制造且價格便宜，但同鈷基合金相比有較大的局部腐蝕敏感性[2]，主要用于接骨板、骨螺釘、人工關節(jié)等。1.2合金類：主要包括①鈷基合金：鈷基合金具有良好的耐磨性和抗蝕性，適于長期應用于體內(nèi)承載條件苛刻的植入，是目前醫(yī)用金屬材料中最優(yōu)良的材料之一，已列入ISO國際標準，

3、但缺點是機械性能低于不銹鋼，而且加工困難、產(chǎn)量低、價格貴，常被選擇為永久性植入材料。多用于骨折固定和制作人工關節(jié)。②鈦合金：具有優(yōu)于前兩種材料的機械性能，質輕，組織相容性良好，生物界面結合牢固，在機體內(nèi)有極高的惰性和抗腐蝕性，是理想的植入材料，缺點是耐磨損性差和難以加工。鈦合金微型鋼是頜骨骨折復位內(nèi)固定的首選內(nèi)固定物[3]，目前對膝、髖等大的人工關節(jié)多使用鈦合金。③如鈷、鎳、鉻及鉬合金，是通過多步驟精制而成的一種新型植入材料。其抗腐蝕性和生物相容性與鍛造的鈷鉻合金相似，機械強度大，具有不銹鋼和鈷鉻合金的許多優(yōu)點，作為骨折內(nèi)固定物有廣闊的應用前

4、景。④鎳鈦記憶合金：該材料有形狀記憶效應，其理化性能表現(xiàn)為強度高，耐磨、耐腐蝕、無磁、無毒等特點，而且其硬度和剛度跟人體骨組織最接近，被認為是最理想的生物內(nèi)固定植入材料。金屬材料普遍的缺點是植入人體后，長期存在人體，金屬中某些元素離子進入人體組織液、血液、器官，如鉻、鎳離子對人體具有致敏作用，甚至誘導機體發(fā)生癌變，另外長期受力的金屬還會發(fā)生金屬受力疲勞和內(nèi)部結構的改變，從而引起遠期手術的失敗等問題。是其普遍缺陷。2醫(yī)用高分子材料2.1非生物降解型高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯等，具有穩(wěn)定性好，不發(fā)生降解，交聯(lián)或物理磨損等，而且有良好的機械性能，

5、對機體不產(chǎn)生明顯毒副作用，主要用于制作組織工程軟、硬組織，人工器官等。如硅橡膠是含有硅原子的特種合成橡膠的總稱，無毒、無味、通氣性能好，能耐高溫低溫，具有良好的生理惰性和抗凝血性能，有彈性，宜清洗、滅菌，在骨外科可作引流管、人工腱鞘等。利用輻射接枝改性技術可制成醫(yī)用硅橡膠水凝膠膜，該材料具有高純度、親水性、吸水后形成穩(wěn)定的水凝膠及生物相容性優(yōu)良等特點。在治療骨關節(jié)損傷疾患和肌腱斷裂手術中植入該膜，可預防組織粘連[4]。高密度聚乙烯：其用于制造人工髖臼的分子量多在200～500萬左右，其摩擦系數(shù)低，約為0.03～0.06，抗沖擊性強，耐磨性強，

6、年磨損率約為0.1～0.2mm，是目前國際上普遍用于制造人工關節(jié)的較好材料。2.2生物降解型高分析材料有聚酯類、膠原、甲殼素、纖維素等，其中最主要的是聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)及其混聚物，聚酯類似一類親水性非常強的高分子降解材料。聚酯類能在體內(nèi)降解，最終被分解代謝成CO2和H2O2從人體排出。PLA具有一定機械強度和良好的加工性能。PGA可支架誘導促進成骨細胞的黏附增殖和分化，但其降解過快，且降解產(chǎn)物積聚會造成局部PH值下降，導致細胞中毒死亡。PGA與PLA形成的混聚物可通過二者的比例來調節(jié)其機械強度和降解速率[5]。聚酯類生物降

7、解材料可以制成棒、針、螺釘、接骨板等，受其降解速度限制，固定部分在愈合期間不能承受較大的應力。是目前組織工程中廣泛應用的支架，臨床上多用于固定骨折愈合相對較快的骨骼，亦可用于關節(jié)鏡下膝前十字韌帶的損傷后重建、半月板損傷的修復，在骨組織工程學領域也是一種很有前景的細胞培養(yǎng)支架材料[6]，但不適于長骨干骨折固定，因其臨床愈合所需時間較長，骨折斷端應力大。生物降解材料作為內(nèi)固定材料，在手術操作過程中不易割傷軟組織，即使在加壓情況下也不會損傷松質骨[7]，在所固定的組織愈合之前能夠保持足夠的強度，可隨著骨組織的愈合機械強度適當衰減，使骨折斷端得到正常

8、的應力刺激，沒有金屬材料存在的應力遮擋、腐蝕反應等缺點，可使患者避免清除植入物的第2次手術，亦不影響MR或CT等影像學復查，使用起來比金屬制品要安全和方便。但如果內(nèi)