金属在骨科领域的骨科植骨材料应用
2023-05-12
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无机材料
1.金属，聚合物
以钛合金为主的金属材料具有机械强度高、理化性能稳定、生物相容性好、耐磨、耐疲劳等特点。钛合金是一种缺乏骨诱导性的生物惰性材料，不能与宿主骨组织化学结合，只形成致密的纤维膜。而且弹性模量大，机械机械适应性差，容易导致应力集中、松动、脱落、失败。
金属材料在临床上被广泛应用于骨科领域，其中为常见的使用方式就是与其他种类的材料复合使用。一种常见的组合方式是将金属材料与椎间融合器进行复合使用。这样不仅可以保持椎间融合器的支撑作用，同时还可以利用金属材料的优势，在脊柱外科手术过程中发挥更大的作用。
然而，在这种复合使用的过程中，我们也需要注意到一些问题。一个重要的问题是如何保持金属材料的稳定性。在手术中，我们需要使用牢固的钢板来将金属材料固定在椎体上，以确保其在使用过程中的稳定性。同时，为了避免出现椎体间隙的过度膨胀，我们还需要在金属材料与椎间融合器之间留一定的空隙。
此外，在椎间融合的过程中，我们还可以采用一些生物材料来协同作用，其中常用的就是BMP。在与BMP进行联合使用的同时，金属材料不仅可以保持其固有的优势，而且还可以与BMP相互协同，进一步促进椎间融合的情况。
因此，综合考虑，金属材料与其他材料的复合使用可以在骨科手术中发挥更加优异的效果，进一步促进椎间融合的情况。当然，在实践中还需要我们对使用情况进行及时监测，以确保手术效果的安全与可靠。
聚合物聚合物具有与人体组织中天然聚合物胶原蛋白、纤维粘附剂等相似的化学结构，弹性模量也低于金属和陶瓷，更接近骨组织的性能，具有生物相容性和良好的机械适应性。但这些材料会引起无菌性炎症，机械强度不足，部分材料的降解产物和残留有机溶剂对身体有毒，植入后产生纤维囊，降解速度与骨速度不协调。
根据植入生物体的降解，可降解和非降解分为两类。目前常用的临床聚合物材料有聚四氟乙烯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚甲基丙烯酸甲酯等。
2.生物陶瓷材料
陶瓷是一种晶体材料，由金属离子和非金属离子组成，并与离子键结合。根据骨条的应用生物活性，分为生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷。氧化铝等惰性陶瓷缺乏生物活性，不能与宿主骨形成有机化学界面，经常导致材料下宿主骨的吸收，被废弃。钙磷陶瓷羟基磷灰石和磷酸三钙在生物活性陶瓷的研究和应用中为广泛和活跃。它们的主要成分是钙和磷离子，类似于无机骨。它对骨骼的修复作用主要体现在骨传导上，可以为新骨骼的形成提供支撑。
羟基磷灰石是自体骨的主要化学成分(hydroxylapatite，HA)，约占人体骨组织的70%。脱蛋白后留下的异种骨和异体骨无机物质为HA，与人体骨组织结构一致。它是临床上常用的骨替代材料。羟基磷灰石是一种不吸收的生物活性陶瓷，是一种晶体结构。摩擦系数和导热性与正常骨相似，具有良好的生物相容性。该物质具有骨引导性，可直接与宿主骨形成稳定坚硬的骨复合体，但缺乏骨诱导性。
虽然生物活性陶瓷具有良好的生物相容性、化学稳定性和通过离子交换与骨组织的强化学结合，但这些材料的大缺陷是脆性大、抗弯强度低、易开裂、不易吸收。一般只用于修复需要较小负荷的骨缺损，如支撑植骨，或肿瘤切除后填充空腔。