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为什么涂层对骨科植入物至关重要?

来源:医疗设备商情 发布时间:2020-10-31 1667
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在金属、陶瓷及聚合物材料中,只有有限的材料可以用于制造骨科植入物。这些材料必须具有良好的生物相容性,能够长期保留在人体内;具有功能性植入物必要的特性;同时还必须满足表面性能的要求。这几点对植入器械的成功与否至关重要。

在金属、陶瓷及聚合物材料中,只有有限的材料可以用于制造骨科植入物。这些材料必须具有良好的生物相容性,能够长期保留在人体内;具有功能性植入物必要的特性;同时还必须满足表面性能的要求。这几点对植入器械的成功与否至关重要。


为实现预期使用目的,器械可能由几种不同的生物材料制成。其中重要的特性包括耐磨性、承重性以及连接宿主骨的稳定性。单一生物材料无法满足长期使用的各种特性要求,但可以通过几种不同材料的组合来实现这一点。


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为了实现植入物与骨骼的稳定连接,在未硬化阶段应用的丙烯酸聚合物–即所谓的“骨水泥”–是一种长期应用的成功方法。然而,这种方式具有局限性,随着时间的推移“骨水泥”涂层有碎裂的风险。这种情况一旦发生,病人需要经历复杂的翻修手术。有的病人可能无法承受可能出现的麻醉问题或者对骨水泥敏感,因此另外一种选择是使用“非骨水泥”植入物。


在过去的三十年里,基于植入物和宿主骨之间直接进行骨整合的概念,非骨水泥植入物逐渐成为骨水泥植入物的替代品。非骨水泥植入物的表面至关重要;在大多数情况下,需对表面进行涂层处理,使植入物具有生物相容性,并促进骨整合。


两种重要的涂层是多孔钛涂层和羟基磷灰石(HA)涂层。两种涂层都通过热等离子程序喷涂。喷涂后,多孔钛呈现出由孔和构成的特定表面几何形状。其粗糙的表面及凸起部分均能产生摩擦力,有助于植入物的早期固定。与此同时,孔隙率、孔径和开放互连的大孔的正确组合,有助于为骨科植入物的骨长入、骨整合和固定创造合适的环境。HA是一种基于陶瓷磷酸钙的材料,具有极高的生物相容性,有助于手术后的骨重建和骨愈合。


钛和HA均按层喷涂,涂层的厚度很重要。如果涂层太厚,钛涂层的力学强度变低;太薄,涂层的孔隙率可能不足以进行骨整合,所以必须确定好涂层厚度与孔隙率之间的折衷值,而这需要根据每个植入物的设计和特征仔细确认。HA涂层属于一种脆性材料,涂层厚度较薄,以优化生物相容性和力学性能之间的权衡。


www.lincotekmedical.cn


骨科植入物研发继续致力于改善骨整合,尤其是脊柱融合和全膝关节植入物。经过测试的优选基体包括金属(如不锈钢、钛或钴铬合金)、陶瓷(如氧化锆增韧氧化铝ZTA)以及聚合物(如聚乙烯或聚醚醚酮PEEK)。尽管这些材料表现出优异的机械特性和/或磨损特性,但它们具有生物惰性。这可以通过使用磷酸钙等骨整合涂层来缓解。这些涂层非常受欢迎,因为它们赋予产品特定的生物相容性。另一种增强骨整合功能的方法是通过使用烧结工艺、多孔等离子喷涂或增材制造技术来增加表面粗糙度或孔隙率。


——FrancescoRobotti



作者:FrancescoRobotti


LincotekMedical技术业务开发经理



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