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熱處理生物活性塗層可提高植入式骨骼結合功能(néng)

發(fā)布時(shí)間:2016-08-03作者:來源:浏覽次數:3377

美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)研究人員公布一項研究成(chéng)果,經(jīng)熱處理的生物活性塗層對(duì)聚合物類骨骼植入體表面(miàn)進(jìn)行塗覆,可提高該植入體與周圍骨骼組織的結合功能(néng),又稱骨整合技術。聚醚醚酮(PEEK)作爲一種(zhǒng)常用于骨骼植入體材料,具有與真實骨骼相似的機械性能(néng),且在水環境及有機體環境中不易發(fā)生降解。但該材料不易與骨骼進(jìn)行骨性連接,因此需要塗覆一種(zhǒng)粘接材料,如羟磷灰石(HA)。事(shì)實上,HA是骨骼生長(cháng)的一種(zhǒng)主要物質,在人體骨骼中,含量達到70%。

將(jiāng)上述骨骼植入體進(jìn)行老鼠動物實驗,并將(jiāng)研究成(chéng)果發(fā)表于《材料科學(xué)與工程》雜志上。科研人員認爲,此項研究成(chéng)果將(jiāng)有助于各類骨科手術的效率,如脊椎手術、牙科手術等。

該所大學(xué)的一名機械與航空工程學(xué)教授Afsaneh Rabiei表示:“我們能(néng)夠采用此項技術將(jiāng)HA塗層塗覆于植入體整個表面(miàn),并進(jìn)行動物模型實驗,結果令人滿意。”值得注意的是,該項研究采用的塗覆技術能(néng)确保不規則表面(miàn)也能(néng)塗覆,以達到更佳的骨整合效果。

塗覆技術主要涉及以下幾個步驟:

(1)將(jiāng)植入體表面(miàn)包覆一層氧化钇穩定型二氧化锆(YSZ)陶瓷,以此達到在下一步熱處理過(guò)程中對(duì)聚合物材料的保護;

(2)塗覆HA塗層,并采用微波技術加熱處理,形成(chéng)晶體結構。該結構比磷酸鈣材料在體内的穩定性更高;

(3)將(jiāng)上述熱處理後(hòu)的植入體置于壓熱器内,繼續進(jìn)行熱處理,強化晶體結構。


科研人員還(hái)對(duì)3種(zhǒng)植入體進(jìn)行動物試驗:植入體空白對(duì)比樣、塗覆了HA塗層且經(jīng)過(guò)微波熱處理的植入體、塗覆了HA塗層且經(jīng)過(guò)微波和壓熱器熱處理的植入體。采用三維X射線成(chéng)像技術和顯微鏡觀察機體組織變化,評估植入體與周圍骨骼組織的結合情況。結果表明,塗覆HA塗層且經(jīng)熱處理的植入體與對(duì)比樣相比,在骨性結合方面(miàn)得到顯著提高。

科研人員還(hái)采用頂出試驗測試骨骼植入後(hòu)的穩固程度。結果表明,粗糙表面(miàn)的PEEK植入體經(jīng)HA塗層塗覆并熱處理後(hòu),具有更好(hǎo)的穩固性。

Afsaneh Rabiei表示,該項塗覆技術可能(néng)會(huì)增加植入體成(chéng)本,至于成(chéng)本具體增加多少還(hái)不明确。同時(shí)指出,該項技術能(néng)提高手術成(chéng)功率、減少後(hòu)續手術的概率。他說(shuō):“盡管我們對(duì)HA或YSZ與健康風險相關的事(shì)項研究不多,但美國(guó)食品和藥品管理局明文規定,HA或YSZ允許應用于長(cháng)效型植入式醫療技術。因此,對(duì)我們來說(shuō),在HA塗層處理的植入體實施臨床應用之前是不需要再進(jìn)行額外的臨床試驗。目前,我們正研究商業合作,推行該項技術。”


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