骨科創(chuàng)傷修復材料的種類特點及其研究應用

材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/141人骨簡介數(shù)量：206功能：保護、支持、造血、貯存、運動等功能。構成：骨主要由骨質(zhì)、骨髓和骨膜三部分構成，里面容有豐富的血管和神經(jīng)組織。成分：骨是由有機物和無機物組成的。有機物主要是蛋白質(zhì)，使骨具有一定的韌度；而無機物主要是鈣質(zhì)和磷質(zhì)使骨具有一定的硬度。骨質(zhì)第1頁/共15頁12021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/142骨創(chuàng)傷指骨頭因外力而受到傷害。骨折、脫位、骨缺損等均屬于骨創(chuàng)傷。隨著材料的發(fā)展，骨創(chuàng)傷的修復材料也逐漸進步：第2頁/共15頁22021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/143天然骨材料：自體骨

即傷者自身的骨頭，易被患者接受，但會造成患者的二次損傷和痛苦。異體骨

取材方便，但存在免疫排斥和疾病傳播等生物安全性隱患。天然骨衍生支架

珊瑚骨

烏賊骨

脫蛋白骨……

第3頁/共15頁32021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/144醫(yī)用金屬材料：

金屬材料有較高的強度和韌性，耐腐蝕性、耐磨性、可鍛性和再現(xiàn)性好，澆鑄成型不降低強度；但金屬材料生物相容性差，而且物理性能方面與人骨有較大差別，沒有很好的兼容性。第4頁/共15頁42021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/145醫(yī)用生物陶瓷：生物惰性陶瓷

氧化鋁、氧化鋯是常見的兩個種類。

在其周圍會形成不同厚度的纖維組織包被，不利于骨的生長。生物活性陶瓷

主要指磷灰石（AP），目前包括羥基磷灰石（HA）和磷酸三鈣（TCP）等。HA應用最為廣泛，具有生物活性、骨引導作用，但單純的HA強度低、脆性大，韌性差。第5頁/共15頁52021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/146醫(yī)用高分子材料：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥可用于骨填充，聚乙醇酸（PGA）作為可吸收螺釘用于骨固定,可降解的聚乳酸（PLA）用于骨針、骨板等骨外科部件。高聚物曾被廣泛應用于骨修復，但由于其降解速率不易控制，難與骨生長速度達到一致；且高聚物因老化，生物降解作用等影響，某些力學性質(zhì)容易喪失，其產(chǎn)物可能具有一定毒性，對人體不夠安全。第6頁/共15頁62021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/147醫(yī)用復合材料：高分子材料之間的復合高分子材料與無機材料之間的復合材料與生物活性物質(zhì)之間的復合納米材料的復合綜合生物相容性、人體適應性、力學相容性等因素，使得材料在性能上相互取長補短，提高骨修復材料的整體性能。醫(yī)用復合材料具有良好的應用前景。

第7頁/共15頁72021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/148天然骨衍生支架材料天然珊瑚FulinChen等用孔隙率36％、孔徑150～220btm的天然珊瑚復合兔骨髓間充質(zhì)干細胞在骨成形誘導蛋白(rhBMP2)誘導下作為修復骨缺損模板，2個月后有新骨生成，并且保持了植入物的最初形狀。

對于各種不同的骨損傷、缺損，在臨床中植人物都需要制成一定的形狀，所以骨衍生支架材料的快速成型已經(jīng)成為骨組織工程需要解決的問題，隨著成型技術的進步，大批量低成本的成型支架材料會得到更廣泛的應用。第8頁/共15頁82021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/149仿生納米骨修復和重建材料納米HA/膠原中國醫(yī)學科學院生物醫(yī)學生物學工程研究所和清華大學等單位對HA/膠原仿生骨材料開展了較好的研究。采用控制析出法制備的納米HA/膠原復合骨材料，膠原蛋白占總量的35%，與天然骨成分接近，從透射電鏡的暗場像測得HA的晶體尺寸為2-10nm。在家兔的頜骨與頂骨的實驗性骨創(chuàng)上植入該種材料后，發(fā)現(xiàn)明顯刺激和加快了骨創(chuàng)愈合，骨新生活躍，10周時形成骨島連接，12周時達到骨性橋接；而同期空白對照組創(chuàng)區(qū)僅在邊緣處有少量新骨形成，骨再生不活躍，甚至形成骨端封閉，無進一步關閉骨創(chuàng)的可能

第9頁/共15頁92021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/1410目前國內(nèi)開發(fā)的納米磷灰石與膠原復合材料開始進入臨床試用階段。主要存在的問題是：磷灰石與膠原的復合材料成型困難、熱穩(wěn)定性差，力學強度比人體自然骨低，一般用于對不承力骨部位的修復膠原主要來源于動物組織，使用前不易對動物膠原組織的疾病，病毒等進行檢測，從而導致疾病傳播和免疫排斥反映等問題。第10頁/共15頁102021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/1411基因療法BMP載體材料

注射型纖維蛋白膠(FG)，磷酸鈣骨水(CPC)，重組合異種骨(RBX)在ACL重建術中促進腱-骨愈合的效果

實驗主題之一：兔骨髓基質(zhì)干細胞在復合骨形態(tài)發(fā)生蛋白三種載體材料上增殖和分化的對比對比研究

實驗方法：不同復合材料對BMSC增殖的影響不同復合材料對BMSC堿性磷酸酶（ALP）活性的影響不同復合材料對BMSC的I型膠原表達的影響(RT-PCR)第11頁/共15頁112021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/1412

借助組織學觀察、生物力學檢測、Micro-CT等分析方法,發(fā)現(xiàn)具有三維立體結構多孔隙的固態(tài)支架載體RBX負載BMP后不僅可以為ACL重建提供初始的協(xié)同固定作用,而且對于BMP作用的放大及促進骨生長的作用均優(yōu)于其他兩種注射型支架材料。此研究為今后應用固態(tài)三維立體多孔性載體支架材料促進腱-骨界面的愈合提供了基礎?；虔煼ㄓ兄己玫陌l(fā)展前景，尋找到良好的載體將BMP蛋白基因載入到骨髓間充質(zhì)干細胞，必將推動基因療法在骨創(chuàng)傷修復領域的發(fā)展。第12頁/共15頁122021/10/10星期日材料種類、特點概述研究應用進展總結2024/4/1413

市場上的骨修復材料種類繁多，大致可以分為：天然骨材料，醫(yī)用金屬材料，醫(yī)用生物陶瓷材料，醫(yī)用高分子材料，醫(yī)用復合材料。目前，我國骨創(chuàng)傷修復材料市場中仍然是醫(yī)用金屬材料占重要比重，生物醫(yī)用材料存在數(shù)量少，品種不全，產(chǎn)品質(zhì)量不高等問題，無法滿足市場需求。

隨著科技發(fā)展和新材料的研究，骨創(chuàng)傷修復領域會有突破性進展。目前，全球骨科器材市場已達數(shù)百億美元，骨修復材料的研究前景十分廣闊。第13頁/共15頁132021/10/10星期日

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