生物材料在骨科的应用进展

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1、生物材料在骨科的应用进展生物材料是指“以医疗为目的,用于和活组织接触以形成功能的无生命材料”,包括具有生物相容性的材料。在骨科应用的生物材料按其性质主要分为,医用金属材料、医用高分子材料和医用无机非金属材料等,现就其应用综述如下。1医用金属材料骨科生物金属材料是指能够植入人体,治疗骨骼疾病、替换骨组织,恢复骨骼的正常生理功能的一种生物惰性材料,由于具有较高的强度和韧度,金属材料是骨科中应用最多的植入材料,广泛用于骨科的各类疾病的治疗,金属作为一种植入材料一般要求是:①有足够的力学强度和抗疲劳性能;②有极好的耐腐蚀性能,无磁性;③材料必须无毒、无致癌性与

2、过敏反应;④应具有良好的光洁度[1]。现在常用于临床的医用生物金属材料主要包括医用不锈钢、钴基合金、医用形状记忆合金等。1.1医用不锈钢:根据临床对硬度,韧度的要求,医用不锈钢的材料有多种,最好的不锈钢合金是316L型,一直作为器具材料广泛使用。具有较好的机械性质,易于加工制造且价格便宜,但同钴基合金相比有较大的局部腐蚀敏感性[2],主要用于接骨板、骨螺钉、人工关节等。  生物材料在骨科的应用进展生物材料是指“以医疗为目的,用于和活组织接触以形成功能的无生命材料”,包括具有生物相容性的材料。在骨科应用的生物材料按其性质主要分为,医用金属材料、医用高分子

3、材料和医用无机非金属材料等,现就其应用综述如下。1医用金属材料骨科生物金属材料是指能够植入人体,治疗骨骼疾病、替换骨组织,恢复骨骼的正常生理功能的一种生物惰性材料,由于具有较高的强度和韧度,金属材料是骨科中应用最多的植入材料,广泛用于骨科的各类疾病的治疗,金属作为一种植入材料一般要求是:①有足够的力学强度和抗疲劳性能;②有极好的耐腐蚀性能,无磁性;③材料必须无毒、无致癌性与过敏反应;④应具有良好的光洁度[1]。现在常用于临床的医用生物金属材料主要包括医用不锈钢、钴基合金、医用形状记忆合金等。1.1医用不锈钢:根据临床对硬度,韧度的要求,医用不锈钢的材料

4、有多种,最好的不锈钢合金是316L型,一直作为器具材料广泛使用。具有较好的机械性质,易于加工制造且价格便宜,但同钴基合金相比有较大的局部腐蚀敏感性[2],主要用于接骨板、骨螺钉、人工关节等。1.2合金类:主要包括①钴基合金:钴基合金具有良好的耐磨性和抗蚀性,适于长期应用于体内承载条件苛刻的植入,是目前医用金属材料中最优良的材料之一,已列入ISO国际标准,但缺点是机械性能低于不锈钢,而且加工困难、产量低、价格贵,常被选择为永久性植入材料。多用于骨折固定和制作人工关节。②钛合金:具有优于前两种材料的机械性能,质轻,组织相容性良好,生物界面结合牢固,在机体内

5、有极高的惰性和抗腐蚀性,是理想的植入材料,缺点是耐磨损性差和难以加工。钛合金微型钢是颌骨骨折复位内固定的首选内固定物[3],目前对膝、髋等大的人工关节多使用钛合金。③如钴、镍、铬及钼合金,是通过多步骤精制而成的一种新型植入材料。其抗腐蚀性和生物相容性与锻造的钴铬合金相似,机械强度大,具有不锈钢和钴铬合金的许多优点,作为骨折内固定物有广阔的应用前景。④镍钛记忆合金:该材料有形状记忆效应,其理化性能表现为强度高,耐磨、耐腐蚀、无磁、无毒等特点,而且其硬度和刚度跟人体骨组织最接近,被认为是最理想的生物内固定植入材料。金属材料普遍的缺点是植入人体后,长期存在人

6、体,金属中某些元素离子进入人体组织液、血液、器官,如铬、镍离子对人体具有致敏作用,甚至诱导机体发生癌变,另外长期受力的金属还会发生金属受力疲劳和内部结构的改变,从而引起远期手术的失败等问题。是其普遍缺陷。2医用高分子材料2.1非生物降解型高分子材料,如聚乙烯、聚丙烯等,具有稳定性好,不发生降解,交联或物理磨损等,而且有良好的机械性能,对机体不产生明显毒副作用,主要用于制作组织工程软、硬组织,人工器官等。如硅橡胶是含有硅原子的特种合成橡胶的总称,无毒、无味、通气性能好,能耐高温低温,具有良好的生理惰性和抗凝血性能,有弹性,宜清洗、灭菌,在骨外科可作引流管

7、、人工腱鞘等。利用辐射接枝改性技术可制成医用硅橡胶水凝胶膜,该材料具有高纯度、亲水性、吸水后形成稳定的水凝胶及生物相容性优良等特点。在治疗骨关节损伤疾患和肌腱断裂手术中植入该膜,可预防组织粘连[4]。高密度聚乙烯:其用于制造人工髋臼的分子量多在200~500万左右,其摩擦系数低,约为0.03~0.06,抗冲击性强,耐磨性强,年磨损率约为0.1~0.2mm,是目前国际上普遍用于制造人工关节的较好材料。2.2生物降解型高分析材料有聚酯类、胶原、甲壳素、纤维素等,其中最主要的是聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)及其混聚物,聚酯类似一类亲水性非常强的高分子

8、降解材料。聚酯类能在体内降解,最终被分解代谢成CO2和H2O2从人体排出。PLA具有一定机械强

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