骨组织修复材料
人工骨修复材料
人工骨修复材料人工骨修复材料是一种用于修复骨折或骨缺损的材料,它可以替代人体骨骼的功能,帮助骨折或骨缺损部位重新恢复正常结构和功能。
随着医学技术的不断进步,人工骨修复材料的种类和应用范围也在不断扩大,成为骨科手术中不可或缺的重要组成部分。
人工骨修复材料的种类多种多样,包括金属材料、生物陶瓷材料、生物高分子材料等。
金属材料如钛合金具有良好的生物相容性和机械性能,适用于骨折固定和骨缺损修复。
生物陶瓷材料如羟基磷灰石具有类似骨组织的化学成分和结构,能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
生物高分子材料如聚乳酸具有良好的降解性能和生物相容性,适用于骨折愈合后逐渐降解并被人体吸收。
人工骨修复材料的应用范围广泛,可以用于骨折固定、骨缺损修复、人工关节置换等多种骨科手术中。
在骨折固定中,人工骨修复材料可以通过内固定或外固定的方式帮助骨折部位稳定,并促进骨折愈合。
在骨缺损修复中,人工骨修复材料可以填充骨缺损部位,促进骨组织的再生和修复。
在人工关节置换中,人工骨修复材料可以作为人工关节的支架,帮助恢复关节的功能。
人工骨修复材料的研究和应用对于骨科医学具有重要意义。
它不仅可以帮助患者恢复骨折或骨缺损部位的功能,还可以减轻患者的痛苦,提高生活质量。
同时,人工骨修复材料的不断创新和改进也为骨科手术提供了更多的选择,使手术效果更加理想。
在使用人工骨修复材料时,医生和患者需要注意选择合适的材料和手术方法,并严格遵守医嘱,以确保手术效果和患者的安全。
此外,对于人工骨修复材料的研究和开发也需要不断加大投入,提高材料的生物相容性、力学性能和降解性能,以满足临床的实际需求。
总之,人工骨修复材料在骨科医学中具有重要的地位和作用,它的研究和应用对于改善患者的生活质量和促进医学进步都具有重要意义。
希望未来能够有更多的科研人员和医生投入到人工骨修复材料的研究和临床应用中,为患者带来更多的福音。
人工骨修复材料
人工骨修复材料
人工骨修复材料是一种用于骨折、骨缺损或骨病变修复的生物材料,它能够替代真实骨骼组织,促进骨骼愈合和再生。
在临床实践中,人工骨修复材料已经得到广泛应用,并取得了显著的疗效。
本文将对人工骨修复材料的种类、特点及应用进行介绍。
首先,人工骨修复材料主要分为生物活性材料和生物惰性材料两大类。
生物活性材料是指能够促进骨细胞生长和骨组织再生的材料,如羟基磷灰石、β-三钙磷酸钙等;生物惰性材料则是指对骨细胞无刺激作用,主要用于填充和支撑作用,如氢氧化钙、聚乳酸等。
不同的材料具有不同的特点和适应范围,医生会根据患者的具体情况选择合适的材料进行修复。
其次,人工骨修复材料具有多种优点。
首先,它们能够有效促进骨细胞的增殖和分化,加速骨组织的再生和愈合过程。
其次,这些材料具有良好的生物相容性,不易引起排异反应,有利于患者术后恢复。
此外,人工骨修复材料还具有较好的机械性能,能够提供足够的支撑和稳定,有利于骨折或骨缺损部位的愈合。
最后,人工骨修复材料在临床应用中具有广泛的适用范围。
它们不仅可以用于骨折愈合、骨缺损修复,还可以应用于骨肿瘤切除术后的骨缺损修复、骨关节置换术后的骨修复等领域。
在这些领域的应用中,人工骨修复材料能够有效提高手术效果,减少患者的痛苦,并降低并发症的发生率。
总的来说,人工骨修复材料作为一种重要的生物材料,在骨科领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步和临床实践的不断积累,人工骨修复材料的种类和性能将会得到进一步的提升,为患者的康复和健康提供更好的支持和保障。
希望本文的介绍能够对人工骨修复材料的相关研究和临床应用有所帮助,促进其更好地发展和应用。
2024年骨修复材料市场前景分析
2024年骨修复材料市场前景分析1. 背景介绍随着人口老龄化和骨关节疾病的持续增加,骨修复材料的需求逐渐增长。
骨修复材料是指可以用于修复或替代骨组织的材料,包括金属、陶瓷、聚合物等不同类型。
目前,骨修复材料市场已经成为一个庞大且具有潜力的市场。
2. 骨修复材料市场现状分析2.1 市场规模根据市场调研报告显示,全球骨修复材料市场规模在过去几年稳步增长。
预计到2025年,市场规模将达到数十亿美元。
这主要得益于人口老龄化以及骨关节疾病发病率上升的趋势。
2.2 市场供需情况骨修复材料市场的供需关系较为平衡。
在供应端,市场上有许多知名制造商提供各种类型的骨修复材料,包括金属材料、生物材料和聚合物材料等。
在需求端,医院和诊所等健康医疗机构的需求稳定增长,推动了市场的发展。
3. 骨修复材料市场发展趋势3.1 技术进步推动市场发展随着科技的不断进步,骨修复材料的研究和开发也在不断提升。
新的材料和技术的引入不仅提高了骨修复材料的性能和可靠性,还推动了市场的发展。
3.2 增长潜力巨大的新兴市场在发展中国家和地区,骨关节疾病的发病率不断上升,骨修复材料市场具有巨大的增长潜力。
这些市场对于低成本、高性能的骨修复材料有着强烈需求,吸引了更多的制造商进入。
3.3 自体骨修复材料的兴起自体骨修复材料是指从患者自身身体中获取的骨组织,经过处理后再进行移植。
这种材料具有较低的排斥反应风险,因此具有很大的应用潜力。
随着技术的进步,自体骨修复材料在市场上的份额将逐渐增加。
4. 骨修复材料市场面临的挑战4.1 法规和监管限制骨修复材料是一种特殊的医疗材料,需要符合严格的法规和监管要求。
这些要求可能会增加制造商的成本,并对产品的研发和上市时间产生一定的影响。
4.2 价格竞争压力由于市场竞争激烈,骨修复材料的价格往往受到压制。
制造商需要在保证产品质量的前提下,寻求降低成本的方法,以提高竞争力。
4.3 潜在风险和不确定性骨修复材料的使用涉及到患者的健康和生命安全,因此存在潜在风险和不确定性。
β-磷酸三钙、磷酸钙、硫酸钙、陶瓷骨的区别
在探讨β-磷酸三钙、磷酸钙、硫酸钙和陶瓷骨之前,让我们先了解这些材料的特性和用途。
β-磷酸三钙是一种具有良好生物相容性和生物活性的骨修复材料,被广泛应用于骨科手术和牙科领域。
磷酸钙是一种常见的骨密度增强剂,用于治疗骨质疏松症和骨折。
硫酸钙也是一种常见的骨密度增强剂,用于治疗钙和维生素D缺乏引起的低钙血症。
而陶瓷骨是一种人工合成的骨替代材料,具有高强度和生物相容性。
接下来,让我们逐一分析这些材料的区别:1. β-磷酸三钙β-磷酸三钙是一种具有良好生物活性和生物降解性的材料,可以促进骨细胞的增殖和骨组织的再生。
它的生物相容性非常好,不会引起免疫反应或排斥反应,被广泛应用于骨科手术和牙科领域。
它的主要优点是具有良好的吸收性和生物活性,能够促进骨组织的再生,是骨修复材料中的一种理想选择。
2. 磷酸钙磷酸钙是一种常见的骨密度增强剂,用于治疗骨质疏松症和骨折。
它是一种无机盐,主要包括羟磷灰石、草酸钙等成分。
它的主要作用是提高骨密度和骨强度,预防和治疗骨质疏松症。
它的优点是可以通过口服或注射的方式进行补充,比较方便和易用。
3. 硫酸钙硫酸钙也是一种常见的骨密度增强剂,用于治疗钙和维生素D缺乏引起的低钙血症。
它是一种有机盐,主要包括硫酸钙、骨粉等成分。
它的主要作用是补充钙质和维生素D,提高血钙水平,预防和治疗低钙血症。
它的优点是可以通过口服或注射的方式进行补充,比较方便和易用。
4. 陶瓷骨陶瓷骨是一种人工合成的骨替代材料,具有高强度和生物相容性。
它的主要成分是氧化锆、氧化铝等无机陶瓷材料,具有较好的生物相容性和稳定性,被广泛应用于骨科手术和义齿修复领域。
它的主要优点是具有高强度和较好的生物相容性,可以替代骨组织进行修复和重建。
总结而言,β-磷酸三钙、磷酸钙、硫酸钙和陶瓷骨都是具有良好生物相容性和生物活性的骨修复材料,但它们在成分、用途和特性上有所区别。
对于临床应用和临床选择,需要根据具体的病情和治疗需求进行综合考虑和选择。
生物医用人工骨修复材料研究现状
生物医用人工骨修复材料研究现状1.研究背景人体骨组织本身有一定的再生和自修复能力,但只限于小面积的骨缺损,并且随着年龄的增长、疾病、其他因素,这种能力会有所衰退。
其中,软骨是一种致密的结缔组织。
关节软骨缺乏血供以及受伤后未分化的细胞难以迁移到受伤部位,所以其自身修复的能力较差。
因此对于创伤、感染、肿瘤以及发育异常的个原因引起较大的骨缺损,单纯依靠骨组织自身的修复自然无法自然自愈,需要进行骨移植手术治疗。
常用人工骨修复材料分为四类,为金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料、复合材料[1]。
1.人工骨修复材料分类及特点2.1 金属材料用于人工骨的金属材料主要材料为不锈钢、钛合金、钴基合金,此外还有贵金属、纯金属钽、铌、锆。
金属材料的优点是力学强度高,缺点是可能有毒性、易腐蚀,应力遮挡效应,易造成骨质疏松[2]。
2.2 无机非金属材料无机非金属材料具有与天然骨良好的亲和性,可在人体内稳定存在,适合用作人体硬组织部位的替换材料。
磷酸钙、生物活性玻璃是骨修复研究中常用的无机非金属材料[3]。
磷酸钙有良好的生物降解性、理想的生物相容性和骨传导性。
磷酸钙表面能形成磷灰石层,与骨组织通过化学键稳定结合,进而提高与受损骨间的整合效果。
2.3 有机高分子材料骨组织工程研究中常用的有机高分子材料,根据来源可分为天然高分子与人工合成高分子两类。
其中,天然高分子包括胶原、纤维蛋白、丝素蛋白、甲壳素、透明质酸、海藻酸钠和壳聚糖等;人工合成高分子包括聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、羟基乙酸-乳酸共聚物(PLGA)和聚已内酯[4]。
胶原是天然骨中有机质的主要组成成分,具有良好的生物相容性。
它能为钙盐沉积提供位点,同时还能与调控细胞矿化的蛋白相结合,促进骨基质矿化。
但存在机械强度较低、降解过快等不可调控的缺陷。
2.4 复合材料复合材料是根据材料的优缺点,将两种或以上的不同材料进行复合制得,不仅兼具组分材料的性质,还可以得到单组分材料不具备的新性能。
骨修复材料
造孔剂法
增材制造 技术
光固化成 型
熔融沉积 型 注浆成型
泡沫浸渍法
相分离法(冷 冻干燥法)
• 生物活性陶瓷
羟基磷灰石, β-三磷酸钙 具有良好的生物相容性,同时具有骨传导性和骨诱导性。力 学性能良好,有生物可降解性。
羟基磷灰石 生物相容性,骨传导性好。 力学性能和韧性差不能用于承重部分,几乎不降解。 传统HA难诱导类骨羟基磷酸钙的沉积,利用纳米技术可显著 提高HA的生物活性。 β-三磷酸钙 力学性能差不能用于承重部分。 磷酸钙拥有良好的骨传导性,再吸收性和生物相容性,降解 速度。磷酸钙的形式多样,可复合其他材料增强其机械性能。
• 脱钙骨基质
取自供体的同种异体骨,包含胶原蛋白、非胶原蛋白、生长因子、少量磷酸钙 及细胞碎片
具有良好的骨传导能力、组织相容性和生物孔隙结构。
失去大量无机成分生物力学性能差。
金属材料
金属材料机械性能好耐腐蚀耐磨性好,但生物相容 性差,且在生物体内被腐蚀会造成金属离子释放。 • 不锈钢 • 钛及其合金
复合材料
• 多种材料之间的复合 • 制备技术与材料复合 • 组织工程技术与材料复合
综合生物相容性,力学相容性等因素,使材料同时具备多种 材料的优势,整体提高骨修复材料的性能。新型技术和不同 材料的整合拥有很好的前景。
三维多孔骨修复支架制备方法
气体发泡法
选择性激 光烧结 粉末粘结 成型
粒子沥滤法
传统制备
高分子材料
• 天然高分子材料
壳聚糖、胶原蛋白、明胶、透明质酸、藻酸盐和丝素蛋白 生物降解性和生物相容性良好。细胞粘附性好可作为支架材料应 用于组织工程。 大部分天然材料机械性能不好,降解速率过快。
• 人工合成高分子材料
人工合成的骨修复材料
动物试验
生物力学性能特点
Biomechanical Assessment of Bovine Bone and Bioactive Glass as Cancellous Bone Graft Materials
6 mm
材料和方法 动物模型: 新西南白兔 (2.0-3.0kg) 缺损: 如右图,自径6mm, 在外侧髁横穿股骨 试验方法: 固骼生® Bio-Oss® (钙磷物资) 正常骨对照 试验周期: 4到 12星期
一种全新的再生材料
完全人工合成 – 不用担忧(如用异体异源骨)病菌的传染,免受二次手术痛苦(如取自体骨). 骨传导作用 – 独特的表面性能提供良好的骨支架. 骨生长促进作用 – 固骼生的离子释放促进整个缺陷区域的成骨细胞的活性. 活化基因表达 –固骼生的离子释放产物活化骨细胞的基因表达(成骨作用的基因基础)。 临床证实 – 在广泛的临床研究和动物实验中其结果已得以证实.
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Bioactive Glass Stimulates In Vitro Osteoblast Differentiation and Creates a Favorable Template for Bone Tissue Formation
成骨细胞的体外培养
实验程序 将固骼生块材料放入有细胞培养液和成骨细胞的培养皿中 恒温培养到22天 用EDTA溶液将表面细胞物质清洗掉 结果 直接观察到细胞在表面的吸附,3维骨组织在表面形成
骨促进作用
结果 – 组织学观察 在固骼生表面上,成骨细胞占据更密集而不像在其他试验材料上分散开 在固骼生培养面上,很多表面层汇集在一起。与羟基磷灰石和金属合金相比,在固骼生表面上,更大的细胞团形成,更显著的细胞表达.
同种异体骨修复材料
同种异体骨修复材料
同种异体骨修复材料是一种常用的骨科修复材料,其来源于同种异体供体的骨组织。
它具有良好的生物相容性和生物活性,可用于骨折愈合、骨缺损修复和骨移植等临床应用。
本文将对同种异体骨修复材料的特点、临床应用和发展前景进行探讨。
同种异体骨修复材料具有以下特点,首先,它来源于同种异体供体的骨组织,经过特殊的处理和灭活,去除了免疫原性,减少了排斥反应的发生。
其次,同种异体骨修复材料具有良好的生物相容性,能够与宿主骨组织有效结合,促进骨折愈合和骨缺损修复。
此外,同种异体骨修复材料还具有一定的生物活性,能够促进骨细胞增殖和分化,加速骨组织再生和修复过程。
在临床应用方面,同种异体骨修复材料被广泛应用于骨折愈合、骨缺损修复和骨移植等领域。
在骨折愈合中,同种异体骨修复材料可填充骨折部位,提供支撑和促进愈合。
在骨缺损修复中,同种异体骨修复材料可用于填充骨缺损部位,促进骨组织再生和修复。
在骨移植中,同种异体骨修复材料可作为移植物用于替代或修复受损骨组织,恢复骨结构和功能。
随着生物技术的不断发展,同种异体骨修复材料也在不断创新和改进。
未来,同种异体骨修复材料有望实现个性化定制,根据患者的具体情况进行定制化设计和制备,提高修复效果和生物相容性。
同时,同种异体骨修复材料还有望与干细胞、生长因子等生物材料相结合,形成多元化修复体系,提高修复速度和效果。
综上所述,同种异体骨修复材料具有良好的生物相容性和生物活性,广泛应用于骨科临床,未来有望实现个性化定制和与其他生物材料相结合,其发展前景十分广阔。
希望本文对同种异体骨修复材料的了解有所帮助,也希望同种异体骨修复材料能够为更多骨科患者带来健康和希望。
骨组织修复材料
骨组织修复材料生物材料――骨组织工程讨论组织工程(tissueengineering)是近年来正在兴起的一门新兴学科,组织工程一词最早是由美国国家科学基金会1987年正式提出和确定的。
它是应用生命科学和工程学的原理与技术,在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下结构与功能关系的基础上。
研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态生物替代物的科学。
组织工程的核心就是建立细胞与生物材料的三维空间复合体,即具有生命力的活体组织,用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代。
共基本原理和方法是将体外培养扩增的正常组织细胞,吸附于一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物,将细胞-生物材料复合物植入机体组织、器官的病损病分,细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的在形态和功能方面与相应器官、组织相一致的组织,而达到修复创伤和重建功能的目的。
骨组织构建构筑非政府工程骨的方式存有几种:①支架材料与成骨细胞;②支架材料与生长因子;③支架材料与成骨细胞提生长因子。
生长因子通过调节细胞增殖、分化过程并改变细胞产物的合成而作用于成骨过程,因此,在骨组织工程中有广泛的应用前景。
常用的生长因子有:成纤维细胞生长因子(fgf)、转化生长因子(tgf-ρ)、胰岛素样生长因子(igf)、血小板衍化生长因子(pdgf)、骨形态出现蛋白(bmp)等。
它们不仅可以单独促进作用,相互之间也存有着紧密的关系,可以无机采用。
目前国外重点研究的项目之一,就是计算机辅助设计并无机生长因子的非政府工程生物仿真下颌骨支架。
有人使用rhbmp-胶原和珊瑚羟基磷灰石(cha)复骨诱导性的骨移植、复原大鼠颅骨坏死,证实了无机人工骨具备较好的骨诱导性和骨传导性,可以早期与宿主骨融合,并推动宿主骨长大及新骨构成。
用rhbmp-胶原和珊瑚无机人工骨复原兔下颌骨坏死,结果显示:2个月时,复合人工骨修复缺捐赠的交果优于单纯珊瑚3个月时,与自体骨移植的修复交果无明显差异。
人工骨修复材料
人工骨修复材料人工骨修复材料是一种用于修复骨折或骨缺损的材料,它可以帮助恢复骨骼的结构和功能。
人工骨修复材料主要包含金属、陶瓷和聚合物等多种类型。
金属材料是人工骨修复材料中最常用的一种。
常见的金属材料有不锈钢、钛合金和镍钛合金等。
金属材料具有良好的韧性和强度,能够承受骨骼的力量,并保持骨骼的稳定性。
此外,金属材料也具有较好的生物相容性,不会对人体组织造成明显的刺激。
金属材料的缺点是密度较大,重量相对较重,可能会对一些患者造成不适。
陶瓷材料是一种脆性材料,常用于修复骨折。
陶瓷材料具有抗压强度高、耐磨、耐腐蚀等优点,可以提供良好的骨折固定效果。
此外,陶瓷材料还具有良好的生物相容性和生物惰性,不易引起炎症反应。
然而,陶瓷材料的脆性导致其易碎,可能会在受到外力冲击时破裂,需要谨慎使用。
聚合物材料是一种轻质材料,常用于修复骨缺损。
聚合物材料可以提供良好的生物相容性和生物降解性,不会对人体组织造成明显的刺激,并能与周围组织良好地结合。
此外,聚合物材料还具有良好的弹性和韧性,可以承受骨骼的应力,并为骨骼提供良好的支撑。
然而,聚合物材料的力学强度较低,可能无法满足一些高强度骨折或骨缺损的修复需求。
除了以上几种常见的人工骨修复材料外,还有一些新型材料正在不断研究和发展中。
例如,生物活性玻璃材料是一种具有良好生物活性的材料,可以促进骨细胞增殖和骨组织再生。
纳米材料是一种具有微小尺寸和特殊性质的材料,可以改善材料的强度和生物活性。
这些新型材料有望在未来的人工骨修复领域得到应用。
综上所述,人工骨修复材料是一种重要的医疗材料,可以帮助恢复骨骼结构和功能。
金属、陶瓷和聚合物等多种类型的人工骨修复材料具有各自的特点和适用范围。
随着科技的不断进步,新型材料也将逐渐应用于人工骨修复领域,为患者提供更加安全有效的治疗方法。
生物材料在骨修复中的应用
生物材料在骨修复中的应用随着生物材料的不断发展,其在医学领域中的应用越来越广泛。
其中,生物材料在骨修复中的应用备受青睐。
骨是人体内最强硬的组织之一,但一旦受到严重的创伤或疾病侵袭,就会出现骨折、骨缺损等情况。
而生物材料在这些情况下能够起到重要的作用。
1. 生物陶瓷材料的应用生物陶瓷是一种高纯度陶瓷材料,它可以与骨组织完美地融合。
在骨折或骨缺损修复中,生物陶瓷材料可以被植入到人体内部,帮助恢复骨的形态和功能。
此外,由于其稳定性和亲和性,生物陶瓷可以经过长时间的使用而不会出现任何负面影响。
2. BMP的应用BMP即骨形态发生蛋白,是一种生长因子,可以促进骨组织的再生和修复。
在骨缺损修复中,将BMP注射到植入材料或患者的身体内,可以促进骨的再生和修复,快速恢复患者的正常生活。
此外,BMP还可以作为一种非常有效的替代物,帮助患者恢复骨组织的功能。
3. 纤维素材料的应用纤维素是一种天然的多糖物质,可以从植物、真菌等生物中提取。
在骨缺损修复中,将纤维素材料注射到植入材料或患者的身体内,可以促进骨组织的再生和修复。
纤维素材料与骨组织之间的完美融合,可以有效地防止植入物的松动和脱离,降低再次手术的几率。
4. 生物降解性材料的应用生物降解性材料在近年来的医学领域中得到了广泛的应用。
在骨缺损修复中,生物降解性材料可分解成为可吸收的材料,可以有效地再生骨组织和修复缺损处。
由于其稳定性和亲和性,生物降解性材料可以经过长时间的使用而不会出现任何负面影响。
综上所述,生物材料在骨修复中的应用有着广泛的发展前景。
随着生物材料的技术不断地更新和改进,它们在骨缺损修复中的应用也将不断增强。
在未来,生物材料将能够更好地帮助人们恢复骨组织的正常功能,从而提高生活质量。
骨修复材料发展历程
骨修复材料发展历程骨修复材料是指用于治疗骨折、骨缺损和骨疾病的材料,可以帮助骨骼恢复功能和形态。
其发展历程可以追溯到古代文明时期。
古代人类使用的第一种骨修复材料是天然材料,例如木材、动物骨骼和植物材料。
这些材料可以提供一定的支撑力和机械强度,但由于其生物活性较低,不易与骨骼结合,因此在修复过程中容易出现二次骨折和感染等并发症。
到了19世纪末,人们开始使用人工材料进行骨修复。
最早的一种人工骨修复材料是金属钢板和螺丝。
这些金属材料具有较高的强度和稳定性,被广泛应用于骨折的内固定。
然而,金属材料存在一些问题,如地肌萎缩和组织刺激,限制了其在骨修复中的应用。
20世纪70年代,随着生物学和材料科学的发展,人们开始研究生物材料用于骨修复。
最早的一种生物材料是羟基磷灰石(HA)陶瓷。
HA在骨骼组织中具有相似的成分和结构,能够与骨骼有效结合,并逐渐被体内的吸收和代谢所取代。
然而,由于其机械强度较低,限制了其在临床应用中的范围。
随后,继HA之后,钛合金和生物玻璃成为了主流的骨修复材料。
钛合金具有优异的生物相容性和力学性能,可以与骨组织有效结合,广泛应用于骨折的内固定和人工关节。
生物玻璃具有较高的生物活性,能够刺激骨细胞的增生和分化,促进骨骼再生。
然而,由于生物玻璃的成本高昂,应用范围受到一定限制。
近年来,纳米材料和生物可降解材料成为骨修复材料的研究热点。
纳米材料具有高比表面积和生物活性,可以提供更好的细胞黏附和增殖环境,促进骨细胞的增生和分化。
生物可降解材料则可以被体内的生物降解酶降解,逐渐被新生的骨骼所替代,减少了二次手术和并发症的风险。
目前,骨修复材料正朝着生物相容性好、生物活性高、促进骨骼再生的方向发展。
例如,人们正在研究利用干细胞和生物合成技术,制造功能性骨修复材料。
这些材料不仅可以提供机械支撑,还可以刺激干细胞的增殖和分化,促进骨骼再生,为骨折和骨缺损提供个性化的治疗方法。
总之,骨修复材料的发展经历了从天然材料到人工材料到生物材料的演变过程。
骨科生物医用材料
骨科生物医用材料骨科生物医用材料是骨科医学领域中的重要组成部分,它们在骨科治疗和修复中起着关键作用。
这些材料不仅可以用于骨折修复和关节置换手术,还可以用于骨缺损修复和骨肿瘤治疗等多个临床应用领域。
本文将介绍一些常见的骨科生物医用材料及其应用。
一、钛合金材料钛合金是目前最常用的骨科生物医用材料之一,具有良好的生物相容性和机械性能。
它广泛应用于骨折修复和关节置换手术中。
钛合金具有较低的密度和高的强度,可以减轻患者的负担,并提供良好的骨-材料界面。
二、生物陶瓷材料生物陶瓷材料是一类具有生物相容性和生物活性的无机非金属材料。
常见的生物陶瓷材料有羟基磷灰石、三氧化二铝和二氧化锆等。
它们可以用于骨缺损修复和关节置换手术中,能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
三、生物聚合物材料生物聚合物材料是一类由天然或合成高分子化合物构成的材料。
常见的生物聚合物材料有聚乳酸、聚己内酯和聚酯氨基甲酸酯等。
它们具有良好的生物相容性和可降解性,在骨修复和组织工程中有广泛应用。
四、骨替代物骨替代物是一类可以代替真正骨组织的材料,常见的有羟基磷灰石和骨水泥等。
它们能够提供支撑和填充缺损骨组织的功能,促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
五、生物活性物质生物活性物质是一类能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生的物质。
常见的生物活性物质有生长因子、细胞因子和骨基质蛋白等。
它们可以通过植入或涂层的方式应用于骨修复和组织工程中,以提高骨组织的再生和修复效果。
总结起来,骨科生物医用材料在骨科治疗和修复中起着重要作用。
钛合金、生物陶瓷材料、生物聚合物材料、骨替代物和生物活性物质等不同类型的材料都具有特定的优势和应用范围。
它们的发展和应用将进一步推动骨科医学的进步,并为患者提供更好的治疗效果。
骨组织修复材料仿生合成
骨组织修复材料的仿生合成侯京朋长期以来, 缺损骨骼的再生修复一直是骨研究领域的重要内容。
近20年来, 骨的仿生制备已成为缺损骨骼修复研究的重要内容。
几乎所有优异的生物矿化材料都采取有机分子调控无机相生长的策略, 因此, 从生物分子调控水平上去理解骨的形成和矿化过程, 并在此基础上研究骨生物材料的合成是突破这一领域的关键。
1 分子仿生的原理受天然生物体结构和功能的启发, 采用仿生的思想进行生物材料的合成设计已有悠久历史。
传统的仿生学设计, 常采用材料合成的方法去模拟生物体系。
但是, 天然矿化组织都是由生物大分子(脂类、蛋白、多聚糖)和无机矿物组成的复合材料, 从宏观到微观、从分子到纳米都是自组装的有序等级结构。
这种结构主要是利用有机大分子(蛋白质、多糖、脂类等)自组装, 无机晶体核化、定向、生长和空间形态等方面的调控作用使其在纳米水平上表现出非凡的有序性, 这些都是传统的材料合成方法所无法实现的。
随着分子生物学、分子物理、化学和纳米技术的发展, 依据生物矿化过程的“有机基质调控”理论, 生物大分子的自组装和纳米合成技术的联合应用, 使仿生学进入了分子水平, 在此基础上形成一门新的分支学科———仿生材料化学。
2 骨组织修复材料仿生合成的现状2.1 自组装表面活性剂微囊仿生合成无机骨修复材料通过表面活性剂形成脂质小泡, 原位合成具有复杂微孔结构和精确表面形态的仿生无机材料。
Walsh等首次使用微乳方法合成了高度有序的无机仿生骨材料。
刘景洲以天然来源的卵磷脂为双亲分子, 正十四烷油相和水相形成的微乳胶为磷酸钙矿化的“模板”, 调控、诱导矿化。
获得由卵磷脂与羟基磷灰石(HA)共同构建的具有纳米结构的立体网状、空心棒状、空心球状产物, 制备了具有纳米微观结构的生物活性替代材料。
这些方法主要应用于合成无机生物材料, 而且必须去除表面活性剂。
2.2 钛材表面的仿生涂层钛及其合金与其他金属材料相比具有优良的机械性能, 具有较理想的生物学活性, 因而广泛应用于修复人体硬组织缺损的负荷区。
同种异体骨修复材料
同种异体骨修复材料同种异体骨修复材料是一种用于骨折修复和骨缺损修复的生物材料,它来源于同种异体骨组织,经过特殊处理后可以用于人体骨折和骨缺损的修复。
本文将对同种异体骨修复材料的来源、特点、应用和未来发展进行详细介绍。
来源。
同种异体骨修复材料来源于人体的同种异体骨组织。
这些骨组织通常来自于器官捐赠者或者骨科手术时切除的骨骼组织。
经过严格的筛选和处理,去除了潜在的病原体和免疫原性物质,保留了骨组织的生物活性成分和结构特征。
因此,同种异体骨修复材料在使用时不会引起排斥反应和免疫反应,具有较好的生物相容性。
特点。
同种异体骨修复材料具有以下特点:1. 生物活性,同种异体骨修复材料中保留了丰富的生物活性成分,如骨形成细胞、生长因子等,能够促进骨细胞的增殖和分化,加速骨折愈合和骨缺损修复。
2. 结构特征,同种异体骨修复材料的结构特征与人体骨组织相似,具有良好的生物仿生性,能够为新骨的生长提供良好的支撑和导向。
3. 安全性,经过严格的处理和检测,同种异体骨修复材料中的病原体和免疫原性物质已被有效去除,使用时不会引起感染和排斥反应,具有较高的安全性。
应用。
同种异体骨修复材料广泛应用于骨科手术中,包括骨折修复、骨缺损修复、骨肿瘤切除后的骨缺损修复等。
具体应用包括:1. 骨折修复,同种异体骨修复材料可用于复杂骨折的愈合,如胫骨远端骨折、骨盆骨折等。
2. 骨缺损修复,同种异体骨修复材料可用于骨缺损的填充和修复,如颌骨缺损、髋臼缺损等。
3. 骨肿瘤切除后的骨缺损修复,同种异体骨修复材料可用于骨肿瘤切除后的骨缺损修复,如恶性骨肿瘤切除后的髋臼缺损修复。
未来发展。
随着生物技术和医学技术的不断发展,同种异体骨修复材料在未来将有更广阔的应用前景。
未来发展的方向包括:1. 个性化定制,针对不同患者的骨折和骨缺损,可以定制化生产同种异体骨修复材料,以提高修复效果。
2. 生物活性因子的应用,将更多的生物活性因子引入同种异体骨修复材料中,以加速骨折愈合和骨缺损修复过程。
骨修复材料
骨修复材料骨修复材料是一种用于修复骨折或骨损伤的材料,起到辅助骨骼生长和骨组织再生的作用。
随着科技的不断进步和人们对健康生活的追求,骨修复材料的研发和应用也得到了飞速发展。
目前常用的骨修复材料主要包括人工骨骼替代材料、生物活性材料和生物降解材料。
人工骨骼替代材料是一种用于替代或修复受损骨骼的材料,常见的有金属材料和陶瓷材料。
金属材料如钛合金具有良好的力学性能和生物相容性,能够提供骨的结构支撑。
陶瓷材料如羟基磷灰石则具有类似骨骼的微观结构,有助于新骨生长。
这些人工骨骼替代材料可以通过手术植入体内,并与周围组织融合,起到支撑和稳定受损骨骼的作用。
生物活性材料是指具有生物活性的材料,可以刺激和促进骨组织再生。
常见的生物活性材料包括骨基质蛋白、生长因子和细胞。
骨基质蛋白是一种类似骨骼组织的蛋白质结构,可以吸附在人工骨骼替代材料表面,并刺激骨细胞生长和骨组织再生。
生长因子则是一种可以促进骨细胞增殖和分化的蛋白质,可以通过注射或植入的方式应用于骨修复中。
细胞治疗是一种将特定细胞植入体内,以促进骨组织再生的方法。
这些生物活性材料可以通过刺激骨细胞生长和分化,促进新骨的形成和修复。
生物降解材料是一种能够在体内逐渐降解和代谢的材料,常见的有可吸收缝线和生物降解性骨修复材料。
可吸收缝线在手术缝合后,随着时间的推移会逐渐被身体吸收和代谢,从而避免了二次手术取出缝线的过程。
生物降解性骨修复材料具有类似骨骼的力学性能和结构,可以在体内逐渐被降解和替代成新骨组织。
这些生物降解材料可以避免人工骨骼替代材料的二次手术取出,减轻患者的痛苦和手术风险。
总之,骨修复材料为骨骼损伤的治疗提供了新的选择。
未来随着科技的发展,骨修复材料的研发和应用将更加广泛和个性化,提高骨折和骨损伤的修复效果,减少手术创伤和术后并发症,为患者恢复健康提供更好的条件。
壳聚糖加强骨组织生物修复机理解析
壳聚糖加强骨组织生物修复机理解析骨组织是人体中最重要的结构之一,具有支撑身体、保护内脏和参与骨骼运动等重要功能。
然而,骨组织容易受到外界损伤和疾病的侵袭,导致骨折、骨质疏松和骨缺损等各种问题。
为了促进骨组织的愈合和修复,许多研究人员致力于寻找新的治疗方法和材料。
壳聚糖作为一种生物可降解的聚合物材料,已被广泛研究,其在骨组织生物修复中具有重要的作用。
壳聚糖是一种天然聚合物,主要存在于海洋生物中,如虾、蟹、贝壳等。
它具有生物相容性、生物降解性和生物可吸收性等优良特性,对人体无毒副作用,因此被广泛应用于医学领域。
壳聚糖加强骨组织生物修复的机理主要涉及以下几个方面:1. 促进骨细胞生长和增殖:研究表明,壳聚糖能够促进骨细胞的增殖和分化,从而提高骨组织的新生和修复。
壳聚糖可以通过调控一系列与骨细胞增殖和分化相关的信号通路来促进骨细胞的再生。
例如,壳聚糖可以通过激活Wnt/β-catenin信号通路和增加TGF-β1的分泌来促进骨细胞增殖和骨基质合成。
2. 促进骨基质沉积:壳聚糖可以促进骨细胞合成和分泌骨基质,从而增加新骨的沉积,并加强骨组织的力学性能。
壳聚糖可以通过刺激骨细胞产生胞外基质蛋白、胶原蛋白和骨基质硫酸葡聚糖等物质,促进骨基质的形成和沉积。
3. 促进血管生成:血管生成是骨组织修复过程中必不可少的一步,壳聚糖通过促进血管内皮细胞的增殖和迁移,以及诱导血管生成因子的表达,可以增加新生血管的密度和分布,提供充足的血液供应和氧气供应,促进骨组织的修复和再生。
4. 抗炎作用:壳聚糖具有抑制炎症反应的作用,可以通过抑制炎性介质的释放和炎症信号通路的调节,减轻骨组织受损区域的炎症反应,促进骨组织的修复和再生。
5. 促进骨组织再生的免疫调节作用:壳聚糖可以调节免疫反应,并促进骨组织再生。
壳聚糖可以通过调节T细胞的分化和功能、调节巨噬细胞的活化和极化等机制,促进骨组织的修复和再生。
总之,壳聚糖作为一种生物可降解的材料,在骨组织生物修复中具有重要的作用。
羟基磷灰石促骨机理
羟基磷灰石促骨机理
羟基磷灰石(Hydroxyapatite,简称HAP)是一种常见的生物陶瓷材料,具有优异的生物相容性和生物活性,被广泛应用于骨修复和组织工程领域。
其促骨机理主要包括以下几个方面:
1. 生物相容性,羟基磷灰石的化学成分类似于人体骨组织,因此能够与周围骨组织良好结合,不易引起排斥反应,有利于促进骨组织生长。
2. 生物活性,羟基磷灰石具有良好的生物活性,能够与周围组织发生化学反应,促进骨细胞的附着、增殖和分化,有利于新骨形成。
3. 微观结构,羟基磷灰石具有多孔结构,有利于细胞的侵入和生长,提供了良好的生长环境,有利于骨组织的再生和修复。
4. 机械性能,羟基磷灰石具有一定的机械强度和稳定性,能够提供良好的支撑和保护作用,有利于受损骨组织的修复和再生。
总的来说,羟基磷灰石通过其生物相容性、生物活性、微观结
构和机械性能等方面的特点,能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生,从而实现对骨损伤的修复和治疗。
这些机理使得羟基磷灰石成为一种重要的骨修复材料,在临床应用中发挥着重要作用。
羟基磷灰石促进骨修复的原理
羟基磷灰石促进骨修复的原理
羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)是一种与人体骨骼组织相似的无机矿物质,具有许多优秀的生物学特性。
它被广泛应用于骨修复领域,能够促进骨骼的再生和修复。
羟基磷灰石促进骨修复的原理主要有以下几个方面:
1. 生物相容性:羟基磷灰石与人体骨组织具有相似的成分和结构,不会引起免疫反应或排斥反应。
当羟基磷灰石植入体内时,能够与周围骨组织形成良好的结合,为骨细胞提供一个适宜的生长环境。
2. 促进细胞增殖和分化:羟基磷灰石的表面具有丰富的疏水性和亲水性基团,能够吸附骨细胞和干细胞,促进其增殖和分化。
此外,羟基磷灰石的微观结构和孔隙度也能够提供良好的细胞外基质支持,促进细胞的附着和生长。
3. 提供骨结构支撑:羟基磷灰石具有类似骨骼结构的微观形态和孔隙结构,能够为新生骨提供支撑和导向作用。
羟基磷灰石的多孔结构能够促进骨细胞的内生性生长,使新生骨与羟基磷灰石形成良好的连接。
4. 缓释生物活性物质:羟基磷灰石可以作为药物载体,将生物活性物质(如生长因子、抗生素等)吸附或包埋其中,并缓慢释放。
这种缓释的方式可以提供持续的生物学刺激,促进骨细胞的增殖、分化和骨基质的沉积。
总的来说,羟基磷灰石能够通过其生物相容性、促进细胞增殖和分化、提供骨结构支撑以及缓释生物活性物质等方面的作用,促进骨修复的进行。
在临床应用中,羟基磷灰石可以作为骨修复材料,用于骨折愈合、骨缺损修复、人工关节置换等领域,为患者提供更好的治疗效果和生活质量。
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生物材料——骨组织工程讨论组织工程(Tissue Engineering)是近年来正在兴起的一门新兴学科,组织工程一词最早是由美国国家科学基金会1987年正式提出和确定的。
它是应用生命科学和工程学的原理与技术,在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下结构与功能关系的基础上。
研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态生物替代物的科学。
组织工程的核心就是建立细胞与生物材料的三维空间复合体,即具有生命力的活体组织,用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代。
共基本原理和方法是将体外培养扩增的正常组织细胞,吸附于一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物,将细胞-生物材料复合物植入机体组织、器官的病损病分,细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的在形态和功能方面与相应器官、组织相一致的组织,而达到修复创伤和重建功能的目的。
骨组织构建构建组织工程骨的方式有几种:①支架材料与成骨细胞;②支架材料与生长因子;③支架材料与成骨细胞加生长因子。
生长因子通过调节细胞增殖、分化过程并改变细胞产物的合成而作用于成骨过程,因此,在骨组织工程中有广泛的应用前景。
常用的生长因子有:成纤维细胞生长因子(FGF)、转化生长因子(TGF-ρ)、胰岛素样生长因子(IGF)、血小板衍化生长因子(PDGF)、骨形态发生蛋白(BMP)等。
它们不仅可单独作用,相互之间也存在着密切的关系,可复合使用。
目前国外重点研究的项目之一,就是计算机辅助设计并复合生长因子的组织工程生物仿真下颌骨支架。
有人采用rhBMP-胶原和珊瑚羟基磷灰石(CHA)复骨诱导性的骨移植、修复大鼠颅骨缺损,证实了复合人工骨具有良好的骨诱导性和骨传导性,可早期与宿主骨结合,并促进宿主骨长大及新骨形成。
用rhBMP-胶原和珊瑚复合人工骨修复兔下颌骨缺损,结果显示:2个月时,复合人工骨修复缺捐赠的交果优于单纯珊瑚3个月时,与自体骨移植的修复交果无明显差异。
目前,用组织工程骨修复骨缺损的研究,已从取材、体外培养、细胞到支架材料复合体形成等都得到了成功。
有人用自体骨髓、珊瑚和rhBMP-2复合物修复兔下颌骨缺损,结果表明:术后3个月,单独珊瑚组及空白对照组缺损未完全修复;珊瑚-骨髓组和珊瑚-rhBMP-2组及单独骨髓组已基本修复了缺损;而骨髓、珊瑚和rhBMP-2复合物组在2个月时缺损即可得到修复。
我们用骨基质成骨细胞与松质骨基质复合物自体移植修理工复颅骨缺损的动物实验,也取得了满意的治疗效果。
带血管蒂的骨组织工程是将骨细胞种植于预制带管蒂的生物支架材料上,将它作为一种细胞传送装置。
我们将一定形状的thBMP-2、胶原、珊瑚复合物植入狗髂骨区预制骨组织瓣,3个月时,复合物已转变成血管化骨组织。
组织工程骨的构建又可以分为体内构建和体外构建两种形式,体内构建是将成骨细胞-支架复合物植入体内,修复骨缺损。
体外构建则是通过体外组织培养的方法应用水降解支架材料,接种成骨细胞,构建骨组织。
体外构建虽然具有一些在体内构建难以实现的优点,但是在传统的静态培养条件下不能建造出厚度大于0.7cm的骨组织。
生物反应器和灌注培养系统的先后出现,改善了细胞、组织在体外培养的条件,有助于模拟体内环境、获得营养、排除代谢产物和物质交换,和促进组织工程产品实现商品化。
一、骨组织工程支架材料1、人工骨的支架材料功能人的骨头在人体中起一支撑人体重量,维持人体力学平衡的功能,因此,人工骨的组织工程支架材料必须具备以下两个功能。
(1)有一定机械强度以支撑组织的高强度材料,以保证材料植入人体后,有支撑体的重量,不改变骨骼形状。
(2)有一定生物活性可诱导细胞生长、分化,并可被人体降解吸收。
在组织工程出现以前的第一种功能的材料为非降解性材料,仅起到支撑固定的作用。
存在的一个问题是:在骨头愈合后,必须进行第二次手术取出这种材料。
第二种功能的材料主要是给细胞提供三维生长空间,其本身具有生活性,可诱导细胞分化生长和血管的长入,以形成活的骨组织,使其具有人骨的功能和作用。
以上两面三刀个对骨支架材料要求的条件可以归结为:组织工程支架材料是具有一定强度并具有生物活性的可降解材料。
2、人工骨支架材料研究进展人工骨支架材料可分为两类,即生物降解和非生物降解型。
早期的人工骨支架材料都是非生物降解型的,这类材料有:高聚物(碳素纤维,涤纶,特氟隆),金属材料(不锈钢,钴基合金,钛合金),生物惰性陶瓷(氧化铝,氧化锌,碳化硅),生物活性陶瓷(生物玻璃,羟基磷灰石,磷酸钙)等。
这些材料的特点是机械强度高(耐磨、耐疲功、不变形等,生物惰性(耐酸碱、耐老化、不降解)。
但存在二次手术问题,因此人们开始研究使用可生物降解并具有生物活性的材料,这类材料有纤维蛋白凝胶、胶原凝胶、聚乳酸、聚醇酸及其共聚体、聚乳酸和聚羟基酸类、琼脂糖、壳聚糖和透明质酸等多糖类。
目前研究和使用的骨组织支架材料是降解材料或降解和非降解材料的结合。
组织工程面临的挑战利用细胞和合成聚合物建造新器官存在着可怕的障碍,但却是可以克服的。
组织工程正成为医学科学中欣欣向荣的新领域,仅仅在几年前,大多数科学家认为人类组织只能通过从捐献者那里直接移植或利用由塑料、金属和计算机芯片制造的完全人工部件进行替换。
许多人认为完整的生物人工器官——由活细胞与自然的或人工的聚合物融合创造的混合物——永远不能制造出来,人类移植器官的短缺问题只能通过某种程度利用来自动物的器官而获得解决。
然而,现在世界各地实验室进行的创新性和富于想象力的工作表明,制造生物混合器官是完全可行的。
开发组织工程产品的生物技术公司的销售额己接近40亿美元,并且每年的开支为此额的25%以上。
不过,在这些投资通过可靠地减轻许多组织中的疾病所引起的人类痛苦而得到回报之前,组织工程必须克服某些重大的困难。
现成的细胞确定细胞的可靠来源是组织工程的首要前提。
动物细胞是个可能的来源,但确保它们具有安全性依然是个令人关注的问题,因为免疫系统对其排斥的可能性很高。
基于这些原因,人类细胞是首选对象。
最近,对人类胚干细胞一一能够发育成一系列组织从而形成人的细胞——的鉴别提供了解决此问题的一种方法。
但是,从能够操纵培养中的胚干细胞到能够生产可用于创造或修复特定器官的完全分化细胞,研究人员还有很长的路要走。
一个更直接的目标是从组织中分离出所谓的起源细胞。
这种细胞向专化方向走了几步,但因为它们尚未完全分化,因而具有足够的灵活性可以补充几种不同类型的细胞。
例如,克利夫兰临床诊所Arnold I.Caplan及其同事已从人类骨髓中分离出起源细胞,这种细胞在实验室中经过促导能够形成构成骨的成骨细胞或组成软骨的软骨细胞。
与此类似的是,北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校Lola Reid已在成人的肝中鉴别出了小卵形起源细胞,这种细胞在培养物中经过操纵后能够形成成熟的肝细胞(此细胞产生胆汁并消除毒素)或者衬垫胆管的上皮细胞。
培养“万能供体”细胞系可能又是一种方法。
为了得到这种细胞,科学家要除掉或利用其他分子去盖住细胞表面的将供体细胞视为“异己”的蛋白质。
马萨诸塞州Diacrin公司现正采用这种策略制造人类移植可以接受的某些类型的猪细胞。
Diacrin公司还计划利用“掩盖”技术使细胞在不相配的人供体之间进行移植。
该公司已获主管部门批准,就某些肝病开始进行掩盖人类肝细胞的人类试验。
从原理上讲,这些万能供体细胞不会遭到受体排异;它们能从来自许多不同组织的多种类型细胞中产生,并在培养物中不停生长直至需要之时。
但尚不清楚万能供体细胞在大规模临床试验中的表现如何。
寻找生产细胞和组织的最佳途径远非一帆风顺的事情。
科学家只鉴定出了几种引导胚干细胞和起源细胞分化为专化细胞的生化信号,我们还不能从骨髓中分离出于细胞和起源细胞的培养物而同时又不让结缔组织细胞如成纤维细胞混入其中。
(成纤维细胞是不需要的东西,因为它们分裂迅速并会超过干细胞培养物的生长。
)此外,科学家必须开发出在所谓生物反应器中大量培育细胞的更加先进的方法,生物反应器是安装了将营养物、气体(如氧气和二氧化碳)和废物控制在适当数量水平的搅拌器和传感器的培养室。
现有的方法产生的细胞数量常常太少,或者产生的组织片常常比需要的薄。
不过,新的解决方案已经出现。
几年来,研究人员努力培育足够厚的软骨片以适合于医疗应用,例如取代膝盖中损伤的软骨。
但是一旦软骨生长超过了一定的厚度,中心的软骨细胞就会离生长载体过远而吸收不到营养物和气体,无法对生长调节化学和物理信号作出反应,或者不能排去废物。
麻省理工学院Gordana Vunjak—Novakovic 和Lisa Freed在生物反应器中的三维聚合物载体中培养软骨细胞,从而解决了这一问题。
该载体相对疏松的结构和生物反应器的搅拌作用确保所有细胞均匀地附着于载体材料并得到培养媒体的滋润。
随着组织在生物反应器中的生长,使其机械特性达到最佳将是极为关键的问题,因为许多组织在受到扩展、拉动或压缩作用时会作出反应,进行重构或改变它们的总体结构。
例如,当组织工程软骨在把正在发育的组织暴露给流体作用力的变动的转动器皿中进行培养时,它就会变得更大,从而包含更多的形成细胞外基质的胶原和其他蛋白质基质。
基质是类似蜘蛛网的网状结构,作用是支撑细胞生长和构成组织。
)以这种方式培育的软骨,包含了细胞外基质蛋白质,从而使其更稳固,更持久,对外力更易作出生理反应。
同样,加州大学圣迭戈分校John A.Frangos也揭示,在生物反应器中搅拌的珠状胶原媒体上培育的成骨细胞比在平坦的静止盘中培育的成骨细胞形成更多的骨无机物。
现在杜克大学的Lawrn E.Niklason证实,如果让组织工程小动脉的培养基产生脉动(类似于搏动心脏所产生的血压),那么这些由内皮细胞(血管衬)和平滑骨细胞构成的管状组织工程小动脉就能展现更接近于自然管的机械特性。
另外几个小组(包括我们小组在内)正在开发培养骨骼肌和心肌的方法,这些组织随着物理应力而变得越来越强健。
全关节植入材系由一金属像钛合金、不锈钢,钴铬合金和由超高分子量聚乙烯聚合的关节表面所组成。
另外,弥补物可藉由骨泥来支撑与固定,其成分为聚甲基乙基酸甲酯(PMMA)。
植入失败是由于骨泥松脱和随后发生植入材连接皮质骨相互移动。
植入材松脱的原因,包括植入材与邻近的组织之间发生摩擦和微小移动形成磨损粒子,磨损粒子被发现于环绕植入材四周的组织中,此和局部发炎反应相关,将导致纤维组织形成或骨组织吸收和并发弥补物松脱。
由全关节置换手术中产生金属离子的迁移释放和巨噬细胞影响附近及远处的淋巴结组织曾被报导。
含有钴和铬或钛合金和聚乙烯粒子的巨噬细胞被证实与粒子迁移至淋巴结和并发淋巴结扩散有关。
另外,聚甲基丙烯酸甲酯骨泥粒子藉由一慢性发炎反应证实与无菌的松脱有关。