可注射性骨水泥--综述
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
-：
• 抗压强度低，脆性大 • 未经过改性和优化的普通磷酸钙骨水泥通常可注射性能不好,不能满足骨科微创手术
的要求,且其力学性能较差,不能用于承重部位。
这种材料能取代生物相容性差的PMMA 骨水泥,因此成为研究热点。研究主要包括各种 类型磷酸钙陶瓷(CPC) 生物活性骨水泥配方的筛选及优化,调和剂的选择,磷酸钙生物活 性骨水泥水化固化的动力学、影响因素及反应最终产物的测定和磷酸钙生物活性骨水 泥生物相容性的研究等。
PMMA骨水泥产品
国内产品： TJ骨水泥（天津） 骨固着剂（四川） 高效能骨水泥（上海） SH-1型骨水泥（上海）
国外产品 CMW (Howmedica) Coriplast 3 (Corin) OsteoBond (Zimmer) Osteopal (Biomet) Palacos （Biomet） Simplex P (Howmedica) Sulfix-6 (Sulzer) Zimmer LVC (Zimmer)
为改进PMMA 与骨结合状况,将PMMA 改为多孔结构,使骨组织长入骨水泥后,修复 体得到生物学固定,在一定程度上减缓了松动发生。王善沅等将该网孔结构骨水 泥材料作为甲氨喋呤(MTX ,一种广谱抗肿瘤药物) 的载体,进行了药物释放速度的 试验。并将庆大霉素加入具有网孔结构的PMMA 中,在人工髋关节置换手术中作 了60例临床应用。该骨水泥具有小孔,孔径在0.1 - 150.μm 之间,大孔孔径在150μm 以上,大孔占所有孔洞面积的10 - 20 %。结果表明,载有庆大霉素的网孔结构PMMA 骨水泥,其界面剪切应力强度比普通骨水泥高30 %。临床使用表明,具有网孔结构 负载庆大霉素的PMMA 骨水泥是目前一种高效、低毒、比较理想的骨水泥,对预 防感染和减少假体下沉有良好作用。有网孔的载药PMMA ,具有载药和骨水泥双 重功能,若将磷酸钙陶瓷粉末加入其中,磷酸钙陶瓷的活性不被掩盖,有利于发挥后 者的骨传导作用,更能加强界面结合,防止假体松动下沉。
PMMA骨水泥本身的组分、理化性能等数十年来没有根本性的变化
磷酸钙骨水泥
磷酸钙生物活性骨水泥（CPC）又称羟基磷灰石骨水泥它是由两种或两种以上磷酸钙粉 末,加上调和剂,调成糊状注入修复部位,能在人体内环境和温度下硬化,其成分最终转化 为HA。是一种新型的人工骨材料，可用于人体骨缺损的修复。
+：
• 在生理条件下具有自固化能力及降解活性、成骨活性的无机材料 • 具有良好的生物相容性、 骨传导性和骨替代性 • 这种骨水泥可组合成与天然骨类似的组成, • 植入人体后可参加新陈代谢使骨组织生长,逐步重建成耐久的承重骨。
液相为甲基丙烯酸甲酯
MMA为无色液体，在一定条件下能自行聚合 固化成聚合体PMMA
共混（放热） 固化
聚合反应
+： PMMA 骨水泥成型容易,使用方便 -： PMMA属于生物惰性材料，不能与宿主骨组织形成有机的化学界面结合，
另外凝固聚合过程中产生热量、单体的细胞毒性作用、可操作时间有限等 不足也限制了其临床应用
第三代骨水泥技术：离心搅拌/真空搅拌，骨水泥枪填充 调制过程中不会有碎屑脱落而混入骨水泥 减少固化骨水泥中空泡的目的
PMMA骨水泥不足
假体磨损：不仅可磨损聚乙烯，也能磨损金属假体 心血管系统反应：低血压、猝死等 假体松动：除与聚乙烯碎屑有关外，还和骨水泥碎屑有关 骨组织损伤：聚合时产热 细胞毒性：主要是单体 降低局部抗感染力，骨-骨水泥界面是细菌易繁殖区 过敏反应：主要是单体
丙烯酸骨水泥
• 自1996 年英国医生Charnley首次将聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA) 用于固定矫 形移植体以来,PMMA 骨水泥的应用对人工关节的发展起过巨大推动作用,并 在骨缺损、骨癌刮除后的空洞填充修复中得到了广泛应用。
PMMA
固相为聚甲基丙烯酸甲酯ຫໍສະໝຸດ Baidu
PMMA粉末为5 um~130 um直径的小球。无 气味，性能稳定。
▪ 相同——基本成分 目前市售的各种品牌的骨水泥其基本成分均是相 同的，即甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。
▪ 差别——添加成分 各种品牌的骨水泥其添加成分有极大的差别。 如促进剂、阻抑剂、显影剂、抗生素、抗癌药、 骨粉、HA等。
PMMA骨水泥技术
第一代骨水泥技术：手工搅拌，指压填充
第二代骨水泥技术：手工搅拌，骨水泥枪填充
磷酸钙骨水泥 硫酸钙骨水泥 丙烯酸骨水泥
+胶原、珊瑚…
复合
复合材料和组织 工程材料
复合物
单一材料在生物学及力 学角度大多都存在缺陷
理想的可注射性骨水泥[1]
•生物相容性好 •固化过程放热少 •组成、结构、性能与人体骨组织 相近的生物活性骨水泥
[1] Low KL, Tan SH, Zein SH, Roether JA, Mourino V, Boccaccini AR. Calcium phosphate-based composites as injectable bone substitute materials. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2010;94:273-86.
因使用骨水泥而发生休克、肺栓塞、心肌梗死和猝死的病例，国内外均有报道。虽 然这些并发症极少发生，但危害极大，应引起高度重视。 为了预防和减少骨水泥应用过程中全身性反应的发生，充填骨水泥前，应通知麻醉 医师，注意观察血压变化，必要时可适当地采用升压措施 真空搅拌、脉冲加压冲洗和骨水泥枪由深至浅注入骨水泥可以减少单体、空气、血 凝块和脂肪颗粒等进入血液，减轻毒性作用和降低栓塞的可能性。
可注射性骨水泥
Question
• 什么是可注射性骨水泥？ • 常见的注射性骨水泥有哪些？ • 作为可注射性人体替代骨需要满足什么要求？ • 骨水泥应用技术有哪些？ • 应用在哪些方面？
可注射性骨水泥
骨水泥是在骨矫形修复过程中,用于填补缺损和固定移植体的材料。
可注射性骨水泥
人工合成无机材 料
人工合成有机生 物大分子
PMMA骨水泥复合物
虽然PMMA 骨水泥成型容易,使用方便,但由于其生物相容性差,与人体骨是非骨性 结合,近年来研究人员不断对PMMA 骨水泥进行改进：
在PMMA 骨水泥中加入磷酸钙陶瓷粉末,可以提高PMMA 骨水泥的生物相容性。 但由于PMMA 密实不透,加入的磷酸钙陶瓷粉末,其活性可能被掩盖,不利于其与活 体组织发挥骨传导作用。
• 抗压强度低，脆性大 • 未经过改性和优化的普通磷酸钙骨水泥通常可注射性能不好,不能满足骨科微创手术
的要求,且其力学性能较差,不能用于承重部位。
这种材料能取代生物相容性差的PMMA 骨水泥,因此成为研究热点。研究主要包括各种 类型磷酸钙陶瓷(CPC) 生物活性骨水泥配方的筛选及优化,调和剂的选择,磷酸钙生物活 性骨水泥水化固化的动力学、影响因素及反应最终产物的测定和磷酸钙生物活性骨水 泥生物相容性的研究等。
PMMA骨水泥产品
国内产品： TJ骨水泥（天津） 骨固着剂（四川） 高效能骨水泥（上海） SH-1型骨水泥（上海）
国外产品 CMW (Howmedica) Coriplast 3 (Corin) OsteoBond (Zimmer) Osteopal (Biomet) Palacos （Biomet） Simplex P (Howmedica) Sulfix-6 (Sulzer) Zimmer LVC (Zimmer)
为改进PMMA 与骨结合状况,将PMMA 改为多孔结构,使骨组织长入骨水泥后,修复 体得到生物学固定,在一定程度上减缓了松动发生。王善沅等将该网孔结构骨水 泥材料作为甲氨喋呤(MTX ,一种广谱抗肿瘤药物) 的载体,进行了药物释放速度的 试验。并将庆大霉素加入具有网孔结构的PMMA 中,在人工髋关节置换手术中作 了60例临床应用。该骨水泥具有小孔,孔径在0.1 - 150.μm 之间,大孔孔径在150μm 以上,大孔占所有孔洞面积的10 - 20 %。结果表明,载有庆大霉素的网孔结构PMMA 骨水泥,其界面剪切应力强度比普通骨水泥高30 %。临床使用表明,具有网孔结构 负载庆大霉素的PMMA 骨水泥是目前一种高效、低毒、比较理想的骨水泥,对预 防感染和减少假体下沉有良好作用。有网孔的载药PMMA ,具有载药和骨水泥双 重功能,若将磷酸钙陶瓷粉末加入其中,磷酸钙陶瓷的活性不被掩盖,有利于发挥后 者的骨传导作用,更能加强界面结合,防止假体松动下沉。
PMMA骨水泥本身的组分、理化性能等数十年来没有根本性的变化
磷酸钙骨水泥
磷酸钙生物活性骨水泥（CPC）又称羟基磷灰石骨水泥它是由两种或两种以上磷酸钙粉 末,加上调和剂,调成糊状注入修复部位,能在人体内环境和温度下硬化,其成分最终转化 为HA。是一种新型的人工骨材料，可用于人体骨缺损的修复。
+：
• 在生理条件下具有自固化能力及降解活性、成骨活性的无机材料 • 具有良好的生物相容性、 骨传导性和骨替代性 • 这种骨水泥可组合成与天然骨类似的组成, • 植入人体后可参加新陈代谢使骨组织生长,逐步重建成耐久的承重骨。
液相为甲基丙烯酸甲酯
MMA为无色液体，在一定条件下能自行聚合 固化成聚合体PMMA
共混（放热） 固化
聚合反应
+： PMMA 骨水泥成型容易,使用方便 -： PMMA属于生物惰性材料，不能与宿主骨组织形成有机的化学界面结合，
另外凝固聚合过程中产生热量、单体的细胞毒性作用、可操作时间有限等 不足也限制了其临床应用
第三代骨水泥技术：离心搅拌/真空搅拌，骨水泥枪填充 调制过程中不会有碎屑脱落而混入骨水泥 减少固化骨水泥中空泡的目的
PMMA骨水泥不足
假体磨损：不仅可磨损聚乙烯，也能磨损金属假体 心血管系统反应：低血压、猝死等 假体松动：除与聚乙烯碎屑有关外，还和骨水泥碎屑有关 骨组织损伤：聚合时产热 细胞毒性：主要是单体 降低局部抗感染力，骨-骨水泥界面是细菌易繁殖区 过敏反应：主要是单体
丙烯酸骨水泥
• 自1996 年英国医生Charnley首次将聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA) 用于固定矫 形移植体以来,PMMA 骨水泥的应用对人工关节的发展起过巨大推动作用,并 在骨缺损、骨癌刮除后的空洞填充修复中得到了广泛应用。
PMMA
固相为聚甲基丙烯酸甲酯ຫໍສະໝຸດ Baidu
PMMA粉末为5 um~130 um直径的小球。无 气味，性能稳定。
▪ 相同——基本成分 目前市售的各种品牌的骨水泥其基本成分均是相 同的，即甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。
▪ 差别——添加成分 各种品牌的骨水泥其添加成分有极大的差别。 如促进剂、阻抑剂、显影剂、抗生素、抗癌药、 骨粉、HA等。
PMMA骨水泥技术
第一代骨水泥技术：手工搅拌，指压填充
第二代骨水泥技术：手工搅拌，骨水泥枪填充
磷酸钙骨水泥 硫酸钙骨水泥 丙烯酸骨水泥
+胶原、珊瑚…
复合
复合材料和组织 工程材料
复合物
单一材料在生物学及力 学角度大多都存在缺陷
理想的可注射性骨水泥[1]
•生物相容性好 •固化过程放热少 •组成、结构、性能与人体骨组织 相近的生物活性骨水泥
[1] Low KL, Tan SH, Zein SH, Roether JA, Mourino V, Boccaccini AR. Calcium phosphate-based composites as injectable bone substitute materials. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2010;94:273-86.
因使用骨水泥而发生休克、肺栓塞、心肌梗死和猝死的病例，国内外均有报道。虽 然这些并发症极少发生，但危害极大，应引起高度重视。 为了预防和减少骨水泥应用过程中全身性反应的发生，充填骨水泥前，应通知麻醉 医师，注意观察血压变化，必要时可适当地采用升压措施 真空搅拌、脉冲加压冲洗和骨水泥枪由深至浅注入骨水泥可以减少单体、空气、血 凝块和脂肪颗粒等进入血液，减轻毒性作用和降低栓塞的可能性。
可注射性骨水泥
Question
• 什么是可注射性骨水泥？ • 常见的注射性骨水泥有哪些？ • 作为可注射性人体替代骨需要满足什么要求？ • 骨水泥应用技术有哪些？ • 应用在哪些方面？
可注射性骨水泥
骨水泥是在骨矫形修复过程中,用于填补缺损和固定移植体的材料。
可注射性骨水泥
人工合成无机材 料
人工合成有机生 物大分子
PMMA骨水泥复合物
虽然PMMA 骨水泥成型容易,使用方便,但由于其生物相容性差,与人体骨是非骨性 结合,近年来研究人员不断对PMMA 骨水泥进行改进：
在PMMA 骨水泥中加入磷酸钙陶瓷粉末,可以提高PMMA 骨水泥的生物相容性。 但由于PMMA 密实不透,加入的磷酸钙陶瓷粉末,其活性可能被掩盖,不利于其与活 体组织发挥骨传导作用。