可降解生物医用金属在骨折内固定修复应用的研究进展*
机械性能,镁合金,金属材料,1理想的生物可降解金属材料,2可降解镁合金,3可降解锌合金,4小结
黄艺聪 周盟 姚森 贾高智 康斌**(1.北京大学深圳医院骨关节科,广东深圳 518036;2.骨科生物材料国家地方联合工程研究中心,广东深圳 518036)
骨折创伤导致的肌肉骨骼疾病已经成为致残的主要原因之一,全世界骨折患者的数量仍在不断增加[1]。因骨折部位不同、损伤机制不同以及骨折类型的复杂性[2,3],使其在临床治疗上成为一个棘手的问题。目前内固定是不稳定骨折、非手术治疗失败骨折等的主要治疗方法。骨折愈合过程是骨重建其正常功能结构、恢复生物力学及生物学特性的过程,通常需要使用内固定物固定骨折,为骨愈合提供必要的条件。
临床常用内固定材料主要为钛合金、钴合金、不锈钢等耐腐蚀金属材料,虽然具有较强的屈服强度(表1),但是与天然皮质骨的杨氏模量(5~20 GPa)不匹配[4,5]。骨折愈合后,因内植物材料机械强度过大,与骨之间的弹性模量不匹配从而产生“应力遮蔽”效应,局部骨质流失,甚至骨质疏松,导致内植物耐久性下降[6,7]。长期植入可能引发炎症和潜在的复杂的过敏反应[8]。英国一份调查报道显示当地60%的骨科医师认为对于16 岁及以下的骨折患者,需要在骨折愈合后取出骨折内固定物,从而减少对骨骺发育的影响[9]。Sanderson等[10]认为承重骨在骨折愈合后应及时取出骨折内固定物。在我国,大部分患者选择在骨折愈合后采取二次手术取出内固定物,但这也将会给患者带来二次手术伤害、手术风险、经济负担[11]。
表1 正常骨组织与骨植入物材料金属的机械性能
针对不可降解的骨折内固定物的不足,近几十年有学者寻找传统耐腐蚀金属内植物的替代物,具有可降解性能的生物材料获得越来越多的关注。目前可降解的生物金属材料研究热点主要集中在镁合金材料上[12-14]。近十年来,锌合金材料逐渐得到关注,有望成为新的可应用于临床的内固定材料。本文收集、归纳生物医用镁合金及锌合金在骨折内固定应用的研究及进展,进行综述。
1 理想的生物可降解金属材料
理想、可降解的骨科金属材料应具有以下性质:①良好的机械性能,在骨折、骨缺损早期提供应力支持;②可降解性,在骨折愈合后能完全降解;③良好的生物安全性,无细胞毒性[15,16]。
目前可降解生物材料的主要类别有生物陶瓷、可降解的高分子材料以及具有可降解性能的金属 ......
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