表面生物修饰的PEEK和羟基磷灰石涂层的多孔PEEK支架修复骨缺损
发布时间：2021-09-22 18:13
使用生物材料修复受损组织的历史要追溯到史前,古老的人类已经明白如何利用骨头、动物牙齿甚至木头等天然有机和无机材料来代替器官或部分器官从而改善他们的健康状况。根据文献,伊特鲁里亚文明（Etruscan civilization）学会使用动物牙齿和黄金制成的混合材料来弥补患者缺失的牙齿以来,人类使用生物材料已经有2600多年的历史了。生物材料的材质随着人类社会和科技水平的不断发展也在不断地更新换代,其种类和功能也越来越丰富。黄金是古老文明中最早使用的“生物材料”之一,有明确证据显示2000年前智慧的中国和罗马人民已经学会使用金子修复受损的牙齿。随着当今社会创伤,肿瘤,畸形,退化和老龄化的急剧增加,外科重建手术材料的需求亦是与日俱增。临床治疗效果表明自体骨移植修复骨缺损疗效好,但是供区的并发症和有限的来源限制了其临床的使用,同种异体骨移植和异种骨移植材料也同样因存在病原体传播和免疫反应等潜在危险而使矫形外科医生在使用中心有余悸。随着材料技术的不断发展,不锈钢、钛合金在骨科领域的应用越来越广泛,当人工关节假体或钢板植入到骨缺损或骨折区域后这些器械提供力学支撑和结构加固,并且,由于分担载荷导致周...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
骨解剖与显微解剖结构[14]
吉林大学博士学位论文6成。骨皮质是一种分层结构。它有微米级的骨单位，纳米级的胶原纤维和低于纳米的胶原分子组成（图1.2），小梁骨或松质骨（也称为海绵骨）比皮质骨密度低，表面积大。小梁骨或松质骨比皮质骨密度低，表面积大，它由相互连接的骨小梁网组成，并由充满骨髓的空间隔开，长骨、扁平骨和椎骨内部由骨小梁填充[14]。骨骼中大部分骨（80%）为皮质骨，但不同部位的皮质骨和小梁骨的分布不同，例如，长骨远端、椎体和跟骨主要由小梁骨组成，而皮质骨主要位于长骨的骨干和股骨颈。这些差异与骨骼受力、生理学和生物力学作用相关，因为小梁骨具有较高的表面积，并且重建比皮质骨更快，而皮质骨的密度更高[17]，具有更强的力学性能。图1.2骨在不同长度尺度上的层次结构[18]。Fig1.2Thehierarchicalstructureoftypicalboneatvariouslengthscales[18].1.2.3天然骨生物力学在19世纪中后期，研究者提出了工程学和生物学相交叉的一种观念，如JuliusWard(1838)，Wertheim(1847)，VonMeyer(1867)，Culmann(1866)和Rauber(1876)等人研究了骨骼的力学特征，并提出小梁骨的结构遵循工程学理念，骨小梁方向按照应力线分布。JuliusWoff（1870，1892）和Roux（1885）提出的骨功能相关理论指出，在骨骼中，骨骼根据其局部应力环境做出响应并重塑[6,7,19]，骨重建理论，或“沃尔夫定律”（Wolff’sLaw）后来被广泛接受，确立了骨生物学的中心原则之一，至今仍然是生物力学的基本原理，这一理论对现代假体的设计仍有一定的指导意义。为了更加了解骨的生物力学特征，人民对其进行了大量的生物力学研究，图1.3a显示的是皮质骨和松质骨的应力-应变曲线[20]，图1.3b显示不同密度的小梁骨材料对应力应变特性的影响[21]，图中可见皮
第1章绪论7质骨和松质骨的力学性能之间具有很大的区别。松质骨组织韧性非常大，但是力学性能较差，原因可能是骨组织自身的分层结构和多孔结构有关，而皮质骨力学性能好，韧性差，不容易变形。图1.3b中的不同密度的小梁骨材料对应力应变特性的影响结果显示骨小梁密度和抗压能力相关。研究发现，皮质骨的轴向模量在15GPa到25GPa之间[22]，横轴上有20%的孔隙率其承载能力为8-20MPa。松质骨（孔隙率>90%），杨氏模量为100MPa，低于皮质骨[17]。小梁骨是一种多孔、结构各向异性、不均匀的材料。小梁骨的力学特性随着不同的解剖位置、表观密度、结构和年龄可明显不同，由于小梁骨是由一系列相互连接的小梁组成的，它可以理想化为杆-杆、杆-板或板-板结构组合的开放多孔泡沫材料，其中杆和板分别代表薄和厚的小梁。根据这些基本蜂窝结构的类型和方向，机械性能可变化10倍[23]。图1.3人致密骨和松质骨的应力应变曲线[20]（a）和不同密度的小梁骨材料对应力应变特性的影响[21]（b）。Fig1.3Stress-straincurveforhumancompactboneandcancellousbone[20](a)andeffectofapparentdensityonthematerialorstress-strainpropertiesoftrabecularboneincompression[21].1.3聚醚醚酮生物材料1.3.1聚醚醚酮简介PAEK是一种于20世纪80年代工业化生产的高性能热塑性聚合物，由芳香族主链、酮和醚官能团相互连接组成（图1.4）。聚芳醚酮（PAEK）的生物相容性得到证实[10]以来，聚芳醚酮（PAEK）聚合物被越来越多地用作骨科、创伤和脊柱植入物的生物材料。PEEK作为用于骨科和脊柱植入物的PAEK聚合物家族的一员，其“等弹性”特征受到
【参考文献】：
期刊论文
[1]Implant biomaterials: A comprehensive review[J]. Monika Saini,Yashpal Singh,Pooja Arora,Vipin Arora,Krati Jain. World Journal of Clinical Cases. 2015(01)
本文编号：3404172
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
骨解剖与显微解剖结构[14]
吉林大学博士学位论文6成。骨皮质是一种分层结构。它有微米级的骨单位，纳米级的胶原纤维和低于纳米的胶原分子组成（图1.2），小梁骨或松质骨（也称为海绵骨）比皮质骨密度低，表面积大。小梁骨或松质骨比皮质骨密度低，表面积大，它由相互连接的骨小梁网组成，并由充满骨髓的空间隔开，长骨、扁平骨和椎骨内部由骨小梁填充[14]。骨骼中大部分骨（80%）为皮质骨，但不同部位的皮质骨和小梁骨的分布不同，例如，长骨远端、椎体和跟骨主要由小梁骨组成，而皮质骨主要位于长骨的骨干和股骨颈。这些差异与骨骼受力、生理学和生物力学作用相关，因为小梁骨具有较高的表面积，并且重建比皮质骨更快，而皮质骨的密度更高[17]，具有更强的力学性能。图1.2骨在不同长度尺度上的层次结构[18]。Fig1.2Thehierarchicalstructureoftypicalboneatvariouslengthscales[18].1.2.3天然骨生物力学在19世纪中后期，研究者提出了工程学和生物学相交叉的一种观念，如JuliusWard(1838)，Wertheim(1847)，VonMeyer(1867)，Culmann(1866)和Rauber(1876)等人研究了骨骼的力学特征，并提出小梁骨的结构遵循工程学理念，骨小梁方向按照应力线分布。JuliusWoff（1870，1892）和Roux（1885）提出的骨功能相关理论指出，在骨骼中，骨骼根据其局部应力环境做出响应并重塑[6,7,19]，骨重建理论，或“沃尔夫定律”（Wolff’sLaw）后来被广泛接受，确立了骨生物学的中心原则之一，至今仍然是生物力学的基本原理，这一理论对现代假体的设计仍有一定的指导意义。为了更加了解骨的生物力学特征，人民对其进行了大量的生物力学研究，图1.3a显示的是皮质骨和松质骨的应力-应变曲线[20]，图1.3b显示不同密度的小梁骨材料对应力应变特性的影响[21]，图中可见皮
第1章绪论7质骨和松质骨的力学性能之间具有很大的区别。松质骨组织韧性非常大，但是力学性能较差，原因可能是骨组织自身的分层结构和多孔结构有关，而皮质骨力学性能好，韧性差，不容易变形。图1.3b中的不同密度的小梁骨材料对应力应变特性的影响结果显示骨小梁密度和抗压能力相关。研究发现，皮质骨的轴向模量在15GPa到25GPa之间[22]，横轴上有20%的孔隙率其承载能力为8-20MPa。松质骨（孔隙率>90%），杨氏模量为100MPa，低于皮质骨[17]。小梁骨是一种多孔、结构各向异性、不均匀的材料。小梁骨的力学特性随着不同的解剖位置、表观密度、结构和年龄可明显不同，由于小梁骨是由一系列相互连接的小梁组成的，它可以理想化为杆-杆、杆-板或板-板结构组合的开放多孔泡沫材料，其中杆和板分别代表薄和厚的小梁。根据这些基本蜂窝结构的类型和方向，机械性能可变化10倍[23]。图1.3人致密骨和松质骨的应力应变曲线[20]（a）和不同密度的小梁骨材料对应力应变特性的影响[21]（b）。Fig1.3Stress-straincurveforhumancompactboneandcancellousbone[20](a)andeffectofapparentdensityonthematerialorstress-strainpropertiesoftrabecularboneincompression[21].1.3聚醚醚酮生物材料1.3.1聚醚醚酮简介PAEK是一种于20世纪80年代工业化生产的高性能热塑性聚合物，由芳香族主链、酮和醚官能团相互连接组成（图1.4）。聚芳醚酮（PAEK）的生物相容性得到证实[10]以来，聚芳醚酮（PAEK）聚合物被越来越多地用作骨科、创伤和脊柱植入物的生物材料。PEEK作为用于骨科和脊柱植入物的PAEK聚合物家族的一员，其“等弹性”特征受到
【参考文献】：
期刊论文
[1]Implant biomaterials: A comprehensive review[J]. Monika Saini,Yashpal Singh,Pooja Arora,Vipin Arora,Krati Jain. World Journal of Clinical Cases. 2015(01)
本文编号：3404172
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