人工关节改性材料的生物摩擦学研究

目的　研究不同人工关节材料的改性技术及生物摩擦学性能,为新型人工关节设计提供可靠的技术与理论基础。方法　选用表面渗碳、微弧氧化和氮离子注入技术对钛合金表面进行改性,以提高其耐磨损性能;超高分子量聚乙烯则采用填充改性技术,制备了UHMWPE/BHA、UHMWPE/NC和UHMWPE/VE复合材料,通过提高UHMWPE关节假体的承载能力和蠕变抗力,降低其磨损率;以聚乙烯醇（PVA）为基体材料,选用纳米羟基磷灰石（HA）为增强剂,制备了PVA/HA复合仿生人工软骨材料,考察了其摩擦学特性。结果　(1) 钛合金的表面改性可获得结合性能良好的表面陶瓷层,可有效提高钛合金的耐磨损性能。（2）超高分子量聚乙烯的填充改性,可获得耐磨损性能良好的关节复合材料,有效减少超高分子量聚乙烯磨损颗粒的产生并降低其磨损颗粒引起的生物学反应     

运动性软骨损伤与组织工程化软骨及生物支架材料的修复

背景：篮球运动中造成软骨损伤较为常见。随着组织工程和生物材料的应用发展,利用软骨组织工程化或支架材料修复已成为趋势。 目的：对篮球运动中造成软骨损伤的因素进行探讨,重点对组织工程支架材料修复过程中关注的3个要素的研究和运用情况进行概括。 方法：由第一作者检索2005-01/2010-10PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及万方数据库(http://www. wanfangdata.com.cn)。英文检索词为“crtilage,damage,treatment, biological materials”,中文检索词为“组织工程;软骨损伤;修复;生物材料;种子细胞”。检索文献量总计120篇,选择文章内容与软骨治疗方法、材料学特点、生物相容性、材料改性、表面修饰及其应用效果相关等方面的文献,排除陈旧及重复实验文章,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志的文章,最终纳入30篇符合标准的文献。 结果与结论：种子细胞、支架材料和体外培养环境,构成了软骨组织工程学注重的3个要素,3者组成了一个相互促进相互制约的整体,以组织工程技术修复软骨损伤时应注重到3者间的恰当选择和配置。     

组织工程技术及生物材料修复运动性关节软骨损伤

目的：总结组织工程技术及生物材料在防治运动性关节软骨损伤中的应用特点。 方法：以“关节软骨,组织工程技术,生物材料”为中文关键词,以“tissue enginneering, articular cartilage, scaffold material”为英文关键词,采用计算机检索Pubmed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及维普数据库(http://www.cqvip.com/)1993-01/2010-10的相关文章,排除重复研究或Meta分析类文章。以23篇文献为主,重点对修复运动性关节软骨损伤种子细胞、支架材料、细胞因子及其性能进行讨论。 结果：计算机初检得到104篇文献,根据纳入排除标准,对组织工程软骨的种子细胞、生物支架材料以及用于组织工程中的细胞因子进行总结与分析。种子细胞是制约组织工程软骨进一步临床应用的首要因素,目前常采用的种子细胞有软骨细胞、骨髓基质干细胞和胚胎干细胞等;生物支架材料包括天然材料和人工合成可降解聚合物等;用于软骨组织工程的生长因子主要包括转化生长因子、骨形成蛋白、成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子等。 结论：迄今为止,无论是工程软骨的种子细胞、支架材料、培养环境等还没有任何一种材料被认为最理想,寻求一种具有良好性能的组织工程化关节软骨是未来研究的重点。但目前很多研究仍处于实验阶段,还有一些问题有待于解决,特别是组织工程细胞支架材料植入体内后,材料的降解与细胞功能发挥是否同步,会不会产生遗传物质改变、基因表达或基因突变等问题,将其应用于临床更需要相关学者专家不断的实践和探索。     

齿科用镍铬合金材料的生物安全性能

背景：镍铬烤瓷合金在口腔修复中的应用广泛,合金中离子的释放对人体可能存在毒副作用或不良生物学反应。 目的：从齿科用镍铬合金材料中镍金属的细胞毒性、合金中镍离子析出量、临床安全性等方面做一阐述。 方法：检索2004至2009年PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn)有关齿科用镍铬合金材料生物安全性能的文献。英文检索词为“Ni-Cr alloy,cytotoxicity,prosthodontics,security”,中文检索词为“镍铬合金,细胞毒性,口腔修复,安全性”。保留14篇文章归纳总结。 结果与结论：镍铬合金临床应用时间长,由于其价格低廉,与金瓷结合效果较好,制作工艺相对容易,故在口腔修复中应用广泛。近年来镍铬合金的不良作用普遍受到关注,但尚无证据证明镍铬烤瓷有毒性离子释放析出于口腔唾液环境中,可能对口腔接触细胞及全身产生毒性反应;目前已知检测手段证明其在临床应用的许可范围内。在烤瓷全冠制作时应选用含铬质量系数高的镍铬合金。     

骨科纳米生物材料的研究现状与展望

背景：随着纳米技术不断发展,越来越多的纳米技术已被应用到生物医药领域,为疾病诊断及治疗提供了很大的利益。 目的：综述纳米生物材料的研究现状及其在生物医学上的应用。 方法：由第一作者应用计算机检索中国期刊全文数据库、PubMed数据及万方数据库,2000年1月至2014年10月关于纳米生物材料、纳米生物陶瓷材料的文章,设定中文检索词为“纳米、生物陶瓷”,英文检索词为“nano, bioceramic”。 结果与结论：随着纳米技术的不断研究及开发,一些纳米技术已进入了实际应用阶段,应用纳米技术能够对疾病的发生、发展起防治作用。纳米陶瓷显著提高了材料的强度、韧性和超塑性,克服了生物陶瓷的许多不足,在骨科领域获得重要应用,比如有人工关节、人工骨骼、骨充填材料、骨置换材料、人工椎体等。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

齿科修复材料耐磨性及硬度与天然牙齿的比较

背景：天然牙与牙科修复材料之间存在摩擦现象,为了防止天然牙过度磨损,同时延长修复体使用寿命,有必要了解天然牙与牙科修复材料间的摩擦学特性,选取相匹配的修复材料。 目的：比较天然牙和各种牙科修复材料的摩擦学性能及硬度。 方法：由第一作者检索2000/2010 PubMed数据(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及万方数据库(http://www. wanfangdata.com.cn)有关天然牙的磨耗以及各种牙科修复材料磨耗等方面的文献,英文检索词为“enamel,dental restorative material,zirconia, wear resistance,hardness”,中文检索词为“牙釉质,口腔修复材料,氧化锆,耐磨性,硬度”。计算机初检得到46篇文献,根据纳入标准保留30篇进一步归纳总结。 结果与结论：牙釉质具有非常优良的摩擦学性能,耐磨性好,牙本质的耐磨性较差,天然牙齿在磨损过程中,牙本质一旦暴露,磨损将会加快。因此,选择耐磨性与天然牙齿相匹配的牙科修复材料至关重要。牙釉质的耐磨性明显高于复合树脂,复合树脂材料对天然牙的磨损较小,但自身耐磨性较差。随着新型树脂材料物理性能的不断提高,有些树脂材料的耐磨性已接近牙釉质。拜尔牙、热固塑料、铜基合金、钛及钛合金是较为理想的牙科修复材料。氧化锆陶瓷属于生物惰性陶瓷,具有很好的生物相容性、高强度和韧性等特点,是一种新型的牙科修复材料。     

人工髋关节负重面材料的生物特性及其临床应用

背景：人工髋关节假体材料对髋关节置换的成功率及对患者治愈率起到决定性作用。 目的：评价不同组合方式髋关节负重面材料的性能及置入体内与机体的生物相容性。 方法：以“全髋关节置换,人工髋关节,金属,陶瓷,聚乙烯,生物相容性,临床应用;total hip replacement,Artificial hip,prosthetic materials,Biocompatibility,clinical application”为关键词,应用计算机检索2001-01/2011-12万方数据库、PubMed 数据库有关人工髋关节负重面生物材料与宿主生物相容性的文章。 结果与结论：金属-超高分子量聚乙烯组合是目前常用的组合,也是衡量其他组合的金标准,但其磨损颗粒引起周围组织反应导致骨溶解和无菌性假体松动;金属-高交联聚乙烯、金属-金属、陶瓷-陶瓷和陶瓷-聚乙烯组合均在一定程度上减少了磨损,但金属离子毒性、陶瓷脆性、造价高等仍然是需要解决的问题。理想的负重面材料应具有良好生物相容、耐蚀性、耐磨性、耐疲劳性、强韧性好等特点,目前人工髋关节负重面组合材料各有优缺点。因此,临床医师针对不同的患者,采取个体化治疗原则,综合患者病情和经济状况等多方面因素,选择合适假体组合类型,以期达到最佳临床疗效。     

人工关节材料的仿生性能及临床应用

目的:通过分析国内外常用的金属材料、高分子材料、陶瓷材料和碳质材料人工关节的研究现状,探讨各种假体材料的优势及存在的问题,结合人工关节置换的仿生性原理,对开发新型下肢关节假体材料,提高置换关节使用寿命等重要的现实问题提出发展思路。方法:以"人工关节,假体材料,仿生性能"为关键词,采用计算机检索万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn/)中1993-01/2009-10有关仿生性人工关节材料实验研究与临床应用的文章,排除重复研究或Meta分析类文章。以22篇文献为主,重点对以下3个问题进行讨论:①人工关节的仿生性原理。②人工关节材料的研究现状。③人工关节的仿生性能及其临床应用。结果:目前应用于临床的人工关节材料主要是金属材料、高分子材料和陶瓷材料,科研人员正努力探索耐磨损、无毒害的新型材料,尤其是复合型涂层材料和仿生软骨材料,来加速推进接近或实现人体关节性能的假体关节。结论:人工关节仿生性能的实现是一个多学科交叉研究的系统工程,人工关节仿生需要进一步研究和开发人工关节制作材料,同时要结合结构、功能等特性,深入研究人工关节置换后关节运动的受力合理性,减少对人工关节的磨损速度。临床决策应从人体的整体出发,在经济条件允许情况下,可以考虑人工关节的个性化匹配,量身定做,使之更贴近每个患者的身体结构、关节形状和大小、功能特点以及体质状况。     

软骨修复材料在运动性膝关节软骨损伤修复中的作用

背景：评价软骨修复材料在膝关节软骨损伤修复中的效果,为医务、科研工作者的研究提供一定的借鉴。 方法：采用电子检索的方式,在万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn/)中检索2000-01/2011-03关于修复材料在膝关节软骨损伤研究的文章,关键词为“生物材料;关节软骨;缺损;修复”。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入26篇文献进行评价。 结果：膝关节软骨损伤在运动性损伤中较为常见,现在主要的治疗方法是自体骨软骨移植修复膝关节软骨缺损。新型的软骨替代材料研究仍处于动物试验阶段,且在动物体内长期疗效及远期的生物力学变化还未有进一步的证实,进入临床试验更需要一个过程。 结论：关节软骨损伤修复的基础研究与临床治疗,虽仍存在许多重点和难点问题亟待探索,但关节软骨损伤修复正从生物材料移植向人工再造活性软骨的崭新阶段迈进。随着各种新型材料的研制和开发,关节软骨损伤修复研究将日益完善,并为临床奠定坚实的基础,应用前景十分广阔。     

骨科植入物的抗腐蚀性能

背景：源于医用金属材料的电化学溶解,以及与磨损交互作用造成的腐蚀破坏,影响着这些置入材料的使用功能及寿命。 目的：评论骨科植入物的抗腐蚀性能。 方法：以“金属材料,腐蚀,生物相容性;corrode,metal material,orthopedic implants”为关键词,采用计算机检索PubMed数据库、维普数据库1995-01/2011-10有关骨科植入物抗腐蚀性应用的文章。 结果与结论：生物医用金属材料包括不锈钢材料、镁及镁合金材料、钛及镍钛合金。目前医用金属材料应用中的主要问题是：由于生理环境的腐蚀,会造成金属离子向周围组织扩散及置入材料自身性质的蜕变,前者可能导致毒副作用,而后者常常导致材料植入失败。因此医用金属材料要满足临床应用,其首要条件是应具有生物相容性和生物安全性,其次是要有良好的耐腐蚀性及力学性能。 关键词：腐蚀;金属材料;生物相溶性;生物材料;植入物 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.09.035     

钛合金表面抗菌涂层：抗菌能力及生物相容性

背景：钛合金材料因具有良好的生物相容性、耐腐蚀性和综合力学性能被广泛用于临床,如何赋予其优良的抗菌性以应对内植物相关感染是近年来的研究热点。 目的：综述了钛合金表面抗菌涂层的原理、技术、分类及优缺点。 方法：由第一作者检索1990年1月至2014年1月Scopus 数据库、中国科技期刊数据库(重庆维普)相关文献,检索关键词为“Titanium alloy,Plant,Antibacterial,Coating;钛合金,内植物,抗菌,涂层”。 结果与结论：根据涂层的种类可将其分为抗生素类涂层、非抗生素类有机抗菌剂涂层、无机抗菌剂类涂层、抗黏附性涂层、抗菌生物活性聚合物涂层,各种涂层均具有较好的生物相容性,但也有各自的局限,目前对抗菌涂层的研究主要集中于：如何增强抗菌涂层与基体的结合力,并获得良好的抗菌性、生物相容性、高耐磨性、持久性是需要研究的关键问题;抗菌相结构、分布对于细菌定植的研究,无论是合金整体添加抗菌元素还是表面涂层型钛合金,抗菌相的结构、分布是影响抗菌性能的关键因素。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

运动性关节软骨缺损支架材料的选择及其生物相容性

背景：骨软骨支架是用于承载细胞,供细胞黏附、生长、增殖、分化的载体。 目的：总结运动性关节软骨缺损支架材料的应用进展及其生物替代材料的生物相容性。 方法：以“关节软骨,生物材料,工程软骨,支架材料,生物相容性”为中文关键词,以“ tissue enginneering ,articular cartilage,scaffold material”为英文关键词,采用计算机检索维普数据库、PubMed数据库1993-01/2010-11相关文章。纳入与有关修复关节软骨损伤、生物材料、支架材料、生物相容性等相关的文章。以20篇文献为重点对运动性关节软骨缺损修复用的生物材料的生物相容性进行了讨论。 结果与结论：天然软骨支架材料因其具有细胞识别信号,故生物相容性好,细胞黏附率高,但力学性能较差。有些人工合成材料生物相容性不理想、亲水性差、对细胞吸附不足,人工合成高分子聚合物生物相容性良好。复合支架利用不同生物材料的优点克制材料的局限性制备理想的复合支架,其混合比例、混合技术还有待进一步研究。目前尚无一种材料完全满足组织工程的要,通过材料制备技术的改进或将几种不同材料的复合,材料的性能会不断的提高。     

UHMWPE髋臼的厚度对摩擦磨损的影响研究

人工关节中的髋臼大多采用耐磨损性能非常优良的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）制作。但仍然产生部分超细磨屑造成骨溶解致使髋臼出现无菌松动。为了了解髋臼的磨损机理，尽量减少磨屑的产生，本研究用美国的ABAQUS有限元软件，对髋臼的厚度与应力，应变关系进行了计算，从应力与磨损之间关系入手，知道了超高分子量聚乙烯髋臼厚度对髋臼摩擦磨损的影响，分析了髋臼磨损机理，为合理设计人工关节提供了理论依据。     

不同类型脑血管支架材料的特点及临床应用

背景：随着基础研究、临床应用,以及血管支架材料的不断发展,血管内支架置入治疗已被广泛应用于脑血管疾病治疗中。 目的：综述这几种支架材料的特点及临床应用情况。 方法：应用计算机检索CNKI数据库、万方数据库、PubMed数据库从建库到2014年3月的相关文献,中文检索关键词为“脑血管病,支架,生物相容性”,英文检索关键词为“cerebrovascular disease,stents,biocompatibility”。 结果与结论：按释放方式可将脑血管支架分为球囊扩张式支架与自膨式支架。最初应用的支架材料主要为裸金属材料,由记忆合金、医用不锈钢、钽、钴、镍钛合金等制成。由于金属支架置入后会释放金属离子,易致血栓形成,再狭窄率高,后来对其表面进行改性,出现了涂层支架与覆膜支架。支架置入治疗的围手术期并发症主要有过度灌注综合征、急性血栓形成、血管破裂和远端血管栓塞、血管痉挛和穿刺相关并发症,远期并发症主要是支架置入后再狭窄问题。相信随着科技的进步,支架材料和制作工艺的不断改进,血管支架置入治疗将更加安全有效。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

微载体培养技术在骨与软骨组织工程研究中的应用☆

背景：骨与软骨组织工程学中增殖种子细胞和保持细胞特定表型是其难点,微载体生物反应器培养系统提供了很好的条件来解决这个问题。 目的：分析近年来国内外骨、软骨细胞微载体培养的研究进展,为骨与软骨细胞微载体培养技术和组织工程研究提供理论基础。 方法：由第一作者在2010-11进行检索。检索数据库：PubMed数据库(网址http://www.ncbi.nlm.gov/PubMed);万方数据库(网址http://www.wanfangdata.com.cn),资料的检索时间范围为1967/2011。英文检索词为“microcarrier,cartilage,tissue engineering”,中文检索词为“微载体,软骨,组织工程学”。排除与本文无关及陈旧、重复的文章,共保存32篇文献做进一步分析。 结果与结论：在微载体培养系统中,可较好的调控骨与软骨细胞培养条件,能在短时间内大量的增殖,并能保持其细胞的表型,甚至出现表型增强现象,在骨、软骨组织工程学研究和临床应用中有着巨大潜力。     

输尿管支架生物降解材料丙交酯-乙交酯共聚物在体外的降解及临床应用

背景：目前不同形式的输尿管支架均有其并发症,因此,如何选择适宜的支架来治疗泌尿系统疾病是目前医学界研究的热点。 目的：探讨输尿管支架生物降解材料丙交酯/乙交酯共聚物在体外的降解规律及临床应用前景。 方法：由第一作者检索1991-01/2009-12 PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn)有关输尿管支架生物降解材料丙交酯-乙交酯共聚物在体外的降解及临床应用方面的文献,英文检索词为“SR-PLGA;in-vitro degradation;degradalion rate”,中文检索词为“丙交酯-乙交酯共聚物;体外降解;降解速率”。检索文献量总计135篇,排除陈旧及重复性文章,最终纳入17篇文献进一步分析。 结果与结论：高分子降解性输尿管支架材料体内外生物降解性质的研究国外报道较少,国内则未见报道,目前该领域处于基础研究阶段。作为生物降解性高分子材料,降解性质及相容性是此种材料得以应用的首要条件,了解材料的降解及相容性对材料的临床应用具有极其重要的意义。输尿管支架生物降解材料丙交酯-乙交酯共聚物的生物相容性良好,通过调整乙交酯与丙交酯的组分比,可有效调节共聚物的降解速率。     

脂肪干细胞在骨科基础研究中的新进展

背景：自脂肪来源干细胞被发现以来,培养传代及在支架材料上的生长能力就越来越受到骨科相关研究的关注。 目的：探讨脂肪来源干细胞的生物学特性及在骨科基础研究中的进展。 方法：由第一作者检索2001/2010 ISI Web of knowledge 数据库(网址http://www.isiknowledge.com)和PubMed 数据库(网址 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)有关脂肪来源干细胞培养特性和组织修复的相关文献并进行综合分析,检索词为“adipose derived stem cells,orthopaedic”。 结果与结论：脂肪来源干细胞具有与骨髓间充质干细胞相似的生物学特性及分化潜能,并且在骨骼、软骨、椎间盘、肌腱和韧带等组织的修复方面表现出良好的治疗效果。同时,脂肪来源干细胞在体内广泛分布,获取容易,为其在骨科相关疾病的修复治疗中奠定了良好的应用前景。     

磷酸钙材料在骨软骨缺损修复支架中的应用

背景：磷酸钙材料与天然骨矿物质相似,具有良好的生物活性、骨传导性和可降解性,在金属植入物涂层及骨缺损修复材料中已有大量研究与应用。 目的：综述不同物相磷酸钙材料的特点及在骨软骨支架中的应用。 方法：应用计算机检索PubMed数据库、中国学术期刊网络出版总库、维普数据库2000年1月至2015年2月的有关文章,中文检索词为“骨软骨,磷酸钙(包括羟基磷灰石、磷酸三钙、聚磷酸钙等),组织工程”,英文检索词为“osteochondral;calcium phosphate;tissue engineering”。 结果与结论：由于磷酸钙具有多种物相和晶型,通过不同工艺方法调控磷酸钙的结构尺寸可以得到丰富的材料体系,如羟基磷灰石、磷酸三钙、聚磷酸钙、无定形磷酸钙等,其生物学性能和力学性能均有所差异,其中以羟基磷灰石的应用最为广泛。将磷酸钙与其他材料复合制备多层的复合支架是骨软骨组织工程研究的一个趋势。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

基因修饰骨髓间充质干细胞修复关节软骨损伤

背景：随着生物技术的发展,通过转基因技术修饰细胞,从而获得长期稳定表达的生物活性因子以治疗关节软骨损伤逐渐引起重视。 目的：就基因修饰的骨髓间充质干细胞在修复关节软骨损伤中的应用作一综述。 方法：由第一作者检索1990至2011年PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)有关基因修饰骨髓间充质干细胞修复关节软骨损伤的文献,英文检索词为“cartilage,gene therapy,mesenchymal stem cells,tissue engineering,bioactive factor,vector”。共纳入15篇文献归纳总结。 结果与结论：骨髓间充质干细胞已被广泛应用于修复关节软骨损伤。通过转基因技术将特定外源基因导入骨髓间充质干细胞,联合细胞治疗和基因治疗可达到更好的治疗效果,在关节软骨损伤的治疗中有广阔的应用前景。     

人工膝关节常用假体材料及其生物相容性

背景：理想的假体材料对人工膝关节的功能、预后至关重要。 目的：评价各种人工膝关节生物材料的性能、应用及其生物相容性,寻找合理的膝关节替代物。 方法：采用电子检索的方式,在万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn/)中检索1999-01/2009-12有关生物材料应用于人工膝关节的研究文章,关键词为“组织工程,人工膝关节,生物材料”。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入17篇文献进行评价。 结果与结论：传统的金属和骨水泥材料仍广泛运用于人工膝关节假体中,随着医学和组织工程技术的发展,各种合成生物材料相继出现。近来出现了生物相容性较好的生物陶瓷及高分子复合材料,但存在易磨损的缺点,改进上述材料的缺点,寻求理想的人工膝关节假体材料是当前生物医学工程研究的热点之一。虽然传统的金属、骨水泥、生物陶瓷及高分子复合材料均在临床上大量应用于人工膝关节,但由于其存在各自不可避免的缺点,理想的人工膝关节假体材料仍需进一步开发。