聚醚醚酮内植物骨整合改性的研究进展

聚醚醚酮（PEEK）材料因有着诸多优点而在骨缺损修复等医学领域得到越来越多的关注和应用,同时对于克服其生物惰性,提高其骨整合性能的改性研究成为热点。本文通过查阅国内外关于PEEK材料骨整合改性的相关文献,综述了近年来对骨科植入物PEEK材料进行改性以提高其骨整合性能的相关研究现状,并重点从改性原理的角度进行总结。     

医用钛合金材料表面改性对骨整合影响的研究进展

医用钛合金材料是临床应用中较为常见的骨科植入物材料之一,作为一种具备良好的生物相容性、耐腐蚀性以及机械强度的生物材料受到了学者的广泛关注.本文专注于PubMed和Web of Science数据库中的相关文献,着重论述4种不同的表面改性设计对医用钛合金材料骨整合性能的影响.在材料学结构设计不断创新和深入研究的背景下,针...     

医用植入材料PMMA骨水泥改性的研究进展

由于传统聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate,PMMA）骨水泥材料的临床效果明显,其在骨科手术的应用已有60余年的历史,帮助骨科医师成功开展人工关节置换、脊柱经皮穿刺椎体成形术（percutaneous vertebroplasty,PVP）、球囊扩张椎体后凸成形术（percutaneous kyphoplasty,PKP）等多种手术。但在临床应用中,人们发现PMMA反应温度高、单体具有细胞毒性、与骨组织结合性差、力学强度过大、缺乏生物活性等缺点,在一定程度上影响了临床医师的选择。因此,科研工作者通过对PMMA骨水泥进行改性,加入其他材料,改善了PMMA的力学性能和赋予其生物活性,此方法为目前骨组织生物材料的研究热点方向。本文将对PMMA改性方面的研究现况及进展进行综述。     

聚醚醚酮/58S生物活性玻璃骨植入材料的成骨活性

目的 探讨聚醚醚酮/58S生物活性玻璃(PEEK/58S)骨植入材料的成骨活性.方法 MG-63成骨细胞在PEEK和PEEK/58S表面培养一段时间后,扫描电镜(SEM)观察MG-63成骨细胞的黏附铺展状态;CCK-8法检测MG-63成骨细胞的增殖活性;碱性磷酸酶(ALP)活性检测评价MG-63成骨细胞的成骨分化能力;...     

钛种植体表面改性策略及对骨整合的影响

背景：纯钛因具有优良的生物相容性、机械性能和与骨组织相近的弹性模量等被广泛应用于口腔种植领域。 目的：综述近年来钛金属种植体材料表面物理改性、化学改性和生物化学改性策略的研究进展。 方法：以“titanium,implant,surface modification,osseointegration”为检索词,检索PubMed数据库,以“钛,种植体,表面改性,骨整合”为检索词,检索中国知网数据库,限定时间范围为2007年1月至2013年2月。文献检索语种为英文和中文。纳入内容与钛种植体表面改性方法及其对骨整合影响密切相关的文献,排除重复文献。 结果与结论：计算机初检得到199篇文献,根据纳入排除标准,对其中76篇文献进行分析。钛种植体本身是生物惰性材料,通过表面改性对钛金属表面进行活化处理,使之具有生物功能性,与骨组织形成早期骨整合,是国内外口腔种植材料研究的热点问题。物理改性、化学改性和生物化学改性可缩短钛种植体种植周期,获得早期骨整合和更高的结合强度。今后的发展趋势是将多种改性方法有机结合,从分子水平深入研究钛金属材料表面与机体细胞和组织之间的界面分子作用机制,完善种植体的表面改性技术,实现种植体和骨组织的早期和更加稳定的骨整合。     

骨修复材料的研究进展

由于自体骨和异体骨移植治疗骨缺损存在许多不可避免的问题,所以,人们开始研制人工骨修复材料。本文综述了生物陶瓷、胶原、脱钙骨、合成聚合物等骨修复材料的研究和应用现状。作者认为,将几类生物材料复合加工,研制出类似于人体骨组织的材料,将是今后骨修复瓣发展趋。     

异种煅烧骨材料的研究进展

煅烧骨是一种以羟基磷灰石为主要成分，拥有天然骨结构和形态的生物材料。它所具有的天然的多孔结构以及孔隙大小适合肉芽组织长入和骨、软骨组织的分化形成，并可被机体吸收降解，是一种理想的骨缺损修复材料。本就近年来有关煅烧骨的理化性质，生物相容性，以及煅烧骨同锌离子、成骨细胞、BMP等的复合材料的基础研究进行了综述。     

骨修复材料的研究进展

由于自体骨和异体骨移植治疗骨缺损存在许多不可避免的问题 ,所以 ,人们开始研制人工骨修复材料。本文综述了生物陶瓷、胶原、脱钙骨、合成聚合物等骨修复材料的研究和应用现状。作者认为 ,将几类生物材料复合加工 ,研制出类似于人体骨组织的材料 ,将是今后骨修复材料的发展趋势     

钛植入物表面生物化学改性对骨整合的影响

背景:钛及钛合金因具有良好的机械性能和生物惰性等被广泛应用于骨科植入领域。目的:综述不同的生物分子搭载到钛植入物表面对骨整合的影响。方法:由第一作者应用计算机以"titanium,osseointegration,biochemical modification,coating"为英文检索词,以"钛,骨整合,生物化学改性,涂层"为中文检索词,应用计算机检索Pub Med、Web of Science、维普、万方、中国知网数据库中1991-2020年已发表的相关文献,并进行筛选、归纳与总结,最终纳入104篇相关文献进行综述。结果与结论:钛植入体表面单一的物理和化学修饰方式主要是间接影响细胞行为,而生物分子涂层可以直接参与生物过程,这在诱导骨形成方面更有效,不仅显著提高了骨与植入体之间早期的骨整合,还降低了因炎症反应导致的手术失败及假体翻修发生率。虽然钛植入物的生物化学改性可以直接参与生物过程,但是目前还有许多问题尚待解决:生物活性物质在钛植入体表面的长期稳定性、释放的速率以及钛植入物与机体细胞和组织之间的作用机制问题还需进一步研究,从而得到骨与钛植入物之间的早期和长期的骨整合。     

异种煅烧骨材料的研究进展

煅烧骨是一种以羟基磷灰石为主要成分 ,拥有天然骨结构和形态的生物材料。它所具有的天然的多孔结构以及孔隙大小适合肉芽组织长入和骨、软骨组织的分化形成 ,并可被机体吸收降解 ,是一种理想的骨缺损修复材料。本文就近年来有关煅烧骨的理化性质 ,生物相容性 ,以及煅烧骨同锌离子、成骨细胞、BMP等的复合材料的基础研究进行了综述     

Cytocompatibility,osseointegration, and bioactivity of three-dimensional porous and nanostructured network on polyetheretherketone

Porous biomaterials with the proper three-dimensional (3D) surface network can enhance biological functionalities especially in tissue engineering, but it has been difficult to accomplish this on an important biopolymer, polyetheretherketone (PEEK), due to its inherent chemical inertness. In this study, a 3D porous and nanostructured network with bio-functional groups is produced on PEEK by sulfonation and subsequent water immersion. Two kinds of sulfonation-treated PEEK (SPEEK) samples, SPEEK-W (water immersion and rinsing after sulfonation) and SPEEK-WA (SPEEK-W with further acetone rinsing) are prepared. The surface characteristics, in vitro cellular behavior, in vivo osseointegration, and apatite-forming ability are systematically investigated by X-ray photoelectron spectroscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, cell adhesion and cell proliferation assay, real-time RT-PCR analysis, micro-CT evaluation, push-out tests, and immersion tests. SPEEK-WA induces pre-osteoblast functions including initial cell adhesion, proliferation, and osteogenic differentiation in vitro as well as substantially enhanced osseointegration and bone-implant bonding strength in vivo and apatite-forming ability. Although SPEEK-W has a similar surface morphology and chemical composition as SPEEK-WA, its cytocompatibility is inferior due to residual sulfuric acid. Our results reveal that the pre-osteoblast functions, bone growth, and apatite formation on the SPEEK surfaces are affected by many factors, including positive effects introduced by the 3D porous structure and SO₃H groups as well as negative ones due to the low pH environment. Surface functionalization broadens the use of PEEK in orthopedic implants.     

Polyetheretherketone/nano-fluorohydroxyapatite composite with antimicrobial activity and osseointegration properties

Lack of antibacterial activity and binding ability to natural bone tissue has significantly limited polyetheretherketone (PEEK) for many challenging dental implant applications. Here, we have developed a polyetheretherketone/nano-fluorohydroxyapatite (PEEK/nano-FHA) biocomposite with enhanced antibacterial activity and osseointegration through blending method. Smooth and rough surfaces of PEEK/nano-FHA biocomposites were also prepared. Our results showed that in vitro initial cell adhesion and proliferation on the nano-FHA reinforced PEEK composite were improved. In addition, higher alkaline phosphatase activity and cell mineralization were also detected in cells cultured on PEEK/nano-FHA biocomposites, especially for rough PEEK/nano-FHA surfaces. More importantly, the as-prepared PEEK/nano-FHA biocomposite could effectively prevent the proliferation and biofilm formation of bacterial. For in vivo test, the newly formed bone volume of PEEK/nano-FHA group was higher than that of bare PEEK group based on 3D microcomputed tomography and 2D histomorphometric analysis. These reports demonstrate that the developed PEEK/nano-FHA biocomposite has increased biocompatibility and antibacterial activity in vitro, and promoted osseointegration in vivo, which suggests that it holds potential to be applied as dental implant material in dental tissue engineering applications.     

聚醚醚酮棒椎弓根螺钉系统在多节段腰椎退行性疾病治疗中的应用

目的探讨聚醚醚酮(PEEK)棒椎弓根螺钉内固定系统在多节段腰椎退行性疾病中的应用价值。方法回顾性分析2014年9月至2015年5月应用PEEK棒椎弓根螺钉内固定系统治疗的多节段腰椎退行性疾病患者,共11例,所有患者随访资料均完整。其中男5例,女6例,平均年龄60.4±8.7岁。其中9例患者固定4个节段,5例患者固定范围为L_3-S_1,4例患者固定范围为L_2-L_5,2例患者固定5个节段,均固定至L_2-S_1。根据病变的情况在固定节段内选择性行椎间融合,其中2例患者融合了2个节段,7例患者融合了1个节段,2例患者未行椎间融合。通过术前、术后3月、6月、1年及2年的Oswestry功能障碍指数(Oswestry Disfunctional Index)和视觉模拟评分(Visual Analogue Scale,VAS),评估临床疗效。通过腰椎侧位X线观察融合节段的椎间高度指数(DHI),腰椎过伸过屈X线观察椎间活动度(Range of Motion,ROM)变化情况,术后2年CT二维重建观察椎间融合情况,术后2年CT三维重建观察有无PEEK棒断裂或变形。结果 11例患者平均随访24.6±1.7(22~28)月。平均手术时152±25(120~210)分钟,平均术中失血518±248(300~1000)mL。ODI评分术前49.6±12.2,末次随访15.5±3.7,同术前相比差异有统计学意义(P=0.000);VAS评分术前8.1±0.8,末次随访时1.7±0.6,同术前相比差异有统计学意义(P=0.000)。融合节段的DHI术前0.343±0.091,末次随访DHI 0.321±0.069,差异无统计学意义(P=0.070)。在24个非融合节段中,ROM术前平均9.3°±1.5°,末次随访2.3°±0.5°,术前术后变化差异有统计学意义(P=0.000)。行椎间融合的11个节段在术后2年随访时共8例患者获得骨性融合,融合率为72.7%。术后2年随访时无PEEK棒断裂,变形情况出现。结论 PEEK棒椎弓根螺钉内固定系统治疗多节段腰椎退行性病变安全有效,但长期疗效有待进一步随访观察。     

聚醚醚酮基骨科植入物的改性技术研究

目的 结合聚醚醚酮（PEEK）、聚乳酸（PLA）和硫酸软骨素锶（SrCS）各自的优势,制备出易加工、与松质骨力学性能匹配且兼具生物活性的聚醚醚酮基生物材料。方法 将熔融的PLA充分地填充在PEEK二维编织结构孔隙中,通过热压制备PLA/PEEK复合材料,并对其表面形貌和结构、结晶度、宏观和微观力学强度进行研究。随后在最优力学性能的PLA/PEEK复合材料中引入SrCS并使其与细胞共培养,通过MTT法评价细胞在复合材料上的增殖情况。结果 在155℃和10 MPa的热压条件下,PLA与PEEK细丝结合致密并形成了互锁结构,所得PLA/PEEK复合材料具有与松质骨相似的抗断裂性能、弹性模量和多尺度力学特性。SrCS的引入对复合材料的力学特性进行了微调,并显著提升其生物活性。结论 PLA和SrCS的引入可以有效地改善PEEK基材料的可加工性和生物活性,且结构互锁的PLA/PEEK复合材料具有仿松质骨的力学特性,因此SrCS/PLA/PEEK复合材料有潜力作为新型的骨科修复材料。     

纳米银粒子改性种植体的研究进展

关节置换术是治疗终末期关节疾病和老年股骨颈骨折最常用的有效手段,在临床研究中,无菌性松动和假体周围感染是造成假体植入失败的主要原因。而良好的骨整合性是使假体保持长期稳定的关键,因此如何提高骨整合能力是骨组织工程研究关注的热点。纳米银粒子(Silver nanoparticles)的抗菌能力备受推崇,它可以有效减少假体周围感染;同时有研究指出它还具备一定的促成骨能力,这将对无菌性松动有改善作用。以上优点使纳米银改性种植体受到广泛关注,本文就纳米银改性种植体的应用作一综述。     

No deleterious effect of low dose methotrexate on titanium implant osseointegration in a rabbit model

OBJECTIVE:

To evaluate the effect of low dose methotrexate alone or in combination with glucocorticoid treatment on titanium implant osseointegration.

METHODS:

Groups of 6–8 adult New Zealand White rabbits were treated for 18 weeks with saline (control), methotrexate, glucocorticoid, or methotrexate plus glucocorticoid. The animals received a titanium implant in the tibia at week 6. Lumbar spine and tibia bone mineral densities were analyzed before and after treatment. Histomorphometric analysis of bone cortical thickness, total bone area around the implant, and % of bone to implant contact was performed.

RESULTS:

After 18 weeks, the change in the bone mineral density in the lumbar spines and tibias in the methotrexate group was comparable to the control group (0.035 vs. 0.055 g/cm² and 0.021 vs. 0.041 g/cm², respectively). In contrast, both the glucocorticoid group and glucocorticoid plus methotrexate group had significant reductions at both sites. Histomorphometric analysis of the tibia in the control and methotrexate groups revealed no significant changes in cortical thickness (133 vs. 126 µm), total bone area around the implant (33 vs. 30%), or bone to implant contact (40 vs. 38%). In contrast, glucocorticoid group had significant reductions compared to controls in tibia cortical thickness (99 vs. 133 µm), total bone area around the implant (24 vs. 33%), and bone to implant contact (27 vs. 40%). Similar reductions were observed in the glucocorticoid plus methotrexate group.

CONCLUSIONS:

Our results demonstrate that low dose methotrexate treatment does not affect titanium implant osseointegration, suggesting that this therapy is safe for surgical procedures requiring a titanium implant.     

纳米银与纳米羟基磷灰石混合填塞对即刻种植骨结合的作用

背景：纳米银具有显著的抗菌性能,纳米羟基磷灰石具有良好的生物活性及机械强度,将两者混合既可促进骨形成又具有抗菌性能。 目的：观察纳米银与纳米羟基磷灰石混合填塞在即刻种植骨结合过程中的作用。 方法：拔除9只新西兰大白兔上下颌4个切牙后,随机分为实验组(n=6)与对照组(n=3),实验组在拔牙窝内填塞纳米银与纳米羟基磷灰石混合物,对照组在拔牙窝内填塞纳米羟基磷灰石,两组均即刻植入钛螺纹钉。植入后4,8,12周取完整上下颌骨标本,进行大体观察、扭矩实验测试、X射线骨密度分析及组织学观察。 结果与结论：实验组不同时间点的新生骨灰度值、最大扭矩值均高于对照组(P < 0.05)。植入12周内,实验组成骨速度及新生骨组织成熟度均高于对照组,且始终无炎细胞浸润;对照组植入4周时可见大量炎细胞浸润,植入8周时仍可见少量炎细胞。表明纳米银与纳米羟基磷灰石混合植骨有更好的抗菌作用、生物相容性和骨诱导能力,能够加快骨结合,促进成骨,较单纯使用纳米羟基磷灰石效果好。 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