骨水泥固定型假体广泛应用于全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA),被称为TKA的"金标准",约占所有TKA的95.2%;而在19世纪80年代兴起的非骨水泥型膝关节假体因较高的早期失败率应用受到很大限制.如今,随着假体材料、制作工艺的进步与革新及患者年轻化,非骨水泥型膝关节假体再次成为热点.常见的非骨水泥型假体包括羟基磷灰石生物活性涂层、钛涂层和多孔钽金属骨小梁假体等,均获得较好的临床随访结果,并依靠骨长入生物固定理念获得更低的无菌性松动率和较高的假体长期生存率,更适合于活动量较大的年轻患者.本文就非骨水泥型假体的特点及临床应用等问题进行综述.

目的 构建及评价钛表面聚乙二醇水凝胶、载庆大霉素交联淀粉微球抗感染药物控释系统的表面特征、溶胀行为、体外释药、抑菌性能、体内抗感染性能与生物相容性.方法 制备交联淀粉(cross-linked starch,CSt),使用CSt负载庆大霉素(gentamicin,GEN)制成载药交联淀粉微球(GEN@CSt)并加入四臂巯基聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)制备载药水凝胶;在钛金属表面构建聚多巴胺(poly dopamine,PDA)涂层;将载药水凝胶附着于PDA涂层表面,并覆盖聚乳酸-聚羟基乙酸(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)阻隔层,制成层次为Ti-PDA-PEG(GEN@CSt)-PLGA的复合涂层.体外表征复合涂层的形貌与溶胀特性,检测复合涂层的体外释药行为.使用金黄色葡萄球菌(SAU)、表皮葡萄球菌(SEP)、大肠埃希菌(ECO)菌株行体外抑菌实验.取36只新西兰大白兔制作股骨髁骨感染模型,并随机分为3组,分别植入负载庆大霉素复合涂层的钛棒、未负载庆大霉素的复合涂层钛棒与裸钛棒,评价体内抗感染效果.另取12只兔随机分为两组,分别于股骨髁植入复合涂层钛棒与裸钛棒,观察材料的体内生物相容性.结果 复合涂层牢固黏附在钛金属表面,呈光滑、半透明状.不同CSt/PEG配比溶胀行为表现不同,不含淀粉的凝胶平衡溶胀度比值维持在7.4;CSt/PEG配比达到1∶1后,平衡溶胀度比值维持在3.0.体外释药实验显示前8h释放速率较快,前7d的累积释放量约占药物总量的83％,总释放周期达13d.体外抑菌实验中,抑菌环平均直径SAU组为(3.6±0.13)cm,SEP组为(3.4±0.11)cm,ECO组为(3.7±0.10) cm.体内抗感染实验显示载药复合钛棒组动物伤口感染、发热、体重改变、白细胞计数与病理学炎症反应均优于未载药复合钛棒组和裸钛棒组.体内生物相容性实验显示,载药复合钛棒组和裸钛棒组在纤维组织增生和炎性反应方面变化基本一致.结论 Ti-PDA-PEG(GEN@CSt)-PLGA复合涂层具有合理的释药行为,能抑制常见致病菌生长,具有优异抗感染性能,生物相容性良好,是一种有潜力的骨科抗感染局部药物控释体系.

背景:多项体外细胞学实验显示,含氧化涂层钛金属较普通钛金属表面表现出更好的生物相容性和生物活性.目的:进一步观察等离子体电解氧化涂层钛棒在动物体内的骨整合能力.方法:取36只16周龄雄性SD大鼠(购自上海西普尔-必凯实验动物有限公司),建立双侧股骨远端髓内钉植入模型,左侧植入多孔纳米等离子体电解氧化涂层钛棒,作为实验组;右侧植入无涂层钛棒,作为对照组.植入2,4,6周时,处死大鼠并收获股骨远端带有金属植入物的骨组织标本,进行Van Gieson染色、双标荧光染色及生物力学评价.结果与结论:①Van Gieson染色显示,实验组与对照组植入物-骨组织界面均未见纤维组织长入;植入2周时,两组均可见植入物表面部分骨组织接触,实验组于植入4周时形成植入物周围骨整合,对照组于植入6周时形成植入物周围骨整合;②双标荧光染色显示,植入2周时,两组植入物周围均产生大量新生骨组织,与钛棒结合紧密;植入4周时,实验组新生骨与植入物表面呈现连续性接触,对照组新生骨与植入物表面呈不连续区块接触;植入6周时,两组均显示出了连续的植入物-骨组织接触,但新生骨骨量明显较4周时减少;③生物力学检测显示,实验组植入4周时的最大压缩载荷高于对照组(P<0.001),两组植入2,6周时的最大压缩载荷比较无差异(P>0.05);实验组植入4周时的最大压缩载荷高于植入2,6周时(P<0.05),对照组植入6周时的最大压缩载荷高于植入2,4周时(P<0.05);④结果表明,等离子体电解氧化涂层钛棒植入早期的骨整合能力优于普通钛棒.

背景:羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性,具有促进干细胞黏附、增殖和骨诱导分化的作用.目的:观察羟基磷灰石涂层钛片对大鼠骨髓间充质干细胞增殖、软骨性分化的影响.方法:采用电沉积法在钛金属基底表面沉积羟基磷灰石涂层(电沉积时间分别为30 min,1.5 h),用场发射扫描电子显微镜观察涂层形态,X射线衍射分析其化学组成.取4只3周龄SD雄性大鼠(购于湖北省实验动物研究中心)双侧股骨的骨髓,采用全骨髓贴壁法培养骨髓间充质干细胞,将第3代细胞接种于有涂层钛片及没有涂层纯钛片上,并进行4周的成软骨诱导分化.通过CCK-8试剂盒分析羟基磷灰石涂层对大鼠骨髓间充质干细胞增殖的影响,二甲基亚甲基蓝比色法检测各组细胞糖胺多糖含量,RT-PCR法检测各组细胞软骨相关基因的表达,评价各组骨髓间充质干细胞的成软骨能力.结果与结论:①羟基磷灰石涂层均匀分布在钛基底上,大小结构较一致,X射线衍射图谱与羟基磷灰石标准峰基本吻合;②羟基磷灰石涂层促进骨髓间充质干细胞增殖,羟基磷灰石涂层亦表现了比空白钛片组具有更好的生物活性;③羟基磷灰石涂层组较空白钛片组产生了更多的糖胺多糖,差异有显著性意义(P<0.01);④羟基磷灰石涂层组软骨相关基因(Sox9、多聚蛋白聚糖、Ⅱ型胶原、Ⅹ型胶原)的相对表达量显著高于空白钛片组(P<0.05),电沉积时间为1.5 h的羟基磷灰石涂层组的Ⅱ型胶原表达量明显高于电沉积时间30 min羟基磷灰石涂层组和空白钛片组(P<0.01);⑤结果表明,应用电化学沉积技术可以在钛片上制备均匀的羟基磷灰石涂层,且该涂层可以促进大鼠骨髓间充质干细胞增殖,具有良好的生物相容性,有利于骨髓间充质干细胞向软骨方向分化.

钽金属具有良好的生物相容性和机械特性,其骨诱导性和骨传导性优于钛金属,被认为是理想的骨内植体材料.多孔钽涂层因具备理想的孔隙率、弹性模量、摩擦系数,并能有效诱导骨组织内生,成为近年来的研究热点之一,在骨科和口腔科的临床治疗中也逐步得到应用.不仅如此,在骨内植体材料领域,钽作为纳米结构涂层材料、多孔支架材料、合金材料等所显示出的促成骨特性受到关注.鉴于此,作者就钽在不同应用中的表现作一综述,意在为其未来的研发和应用提供有价值的参考.

目的 分析纳米钛银合金纳米管复合物的生物相容性.方法 首先采用熔融法制备钛银合金(3％的银含量),然后通过阳极氧化技术在钛银合金表面制备纳米管.采用扫描电镜实验方法观察复合物的表面形貌.采用钛银合金及钛银合金纳米管和商业钛金属分别与成骨细胞共同培养方法,扫描电镜下观察细胞在支架上的黏附、增殖及凋亡.采用细胞毒性实验(MTT)实验方法检测金属的相容性.结果 通过改变阳极氧化条件能制备不同表面形貌的钛银合金纳米管,将钛银合金及钛银合金纳米管和商业钛金属分别与成骨细胞共同培养3天后,倒置显微镜观察金属材料周围的成骨细胞生长情况,发现钛银合金纳米管及钛银合金周围细胞增殖与商业钛金属无明显差异.同时通过扫面电镜观察细胞在金属材料上的生长增殖情况,细胞在钛银合金纳米管上生长良好,可见大量细胞伪足附着于其上.同时通过细胞毒性实验(MTT),发现钛银合金纳米管及钛银合金与商业钛金属之间无明显差异.结论 钛银合金纳米管具有良好的生物相容性.

目的 探讨微弧氧化联合溶胶-凝胶工艺制备钛表面复合生物涂层.方法 钛片根据表面处理工艺不同分为5组:对照组,MAO(微弧氧化组),MAO+Sol/gel(微弧氧化+溶胶-凝胶组),MAO+Sol/gel-LowZn(微弧氧化+溶胶-凝胶低锌组),MAO+Sol/gel-HighZn(微弧氧化+溶胶-凝胶高锌组).利用扫描电镜(SEM)观察涂层表面形貌,X射线能谱分析仪(EDX)和X射线衍射仪(XRD)分析元素分布和成分,测厚仪测量涂层厚度;粗糙度测试仪测量表面粗糙度.结果 SEM下可见MAO组钛表面粗糙多孔,联合溶胶-凝胶处理后,钛表面更加平整紧密,EDX得出MAO+Sol/gel组钙磷元素的质量百分比分别为25.00％和15.49％,MAO+Sol/gel-Low Zn组和MAO+Sol/gel-High Zn组钙、磷、锌元素的质量百分比分别为22.87％、15.01％、1.82％与18.66％、15.60％、7.45％,XRD得出MAO+Sol/gel组、MAO+Sol/gel-Low Zn组和MAO+Sol/gel-High Zn组均可见特征性羟基磷灰石(HA)峰和Ca3(PO4)2峰,MAO+Sol/gel-High Zn组表面涂层厚度最高(10.40±0.49)μm(P<0.05),MAO+Sol/gel组表面粗糙度最高(1.17±0.10)μm(P<0.05).结论 应用微弧氧化联合溶胶-凝胶工艺,可在钛金属表面制备出HA涂层,并通过调节溶胶凝胶中Zn(NO3)2?6H2O的含量,制备出HA和不同含量锌离子的复合生物涂层.经过两种不同工艺联合处理后,钛表面涂层厚度逐渐增加,而粗糙度随着溶胶凝胶中锌离子的增加逐渐降低.

背景:在钛金属表面改性和涂层化修饰的方案中,表面纳米管改性及羟基磷灰石涂层修饰构建的药物缓释体系具有广阔的临床应用前景.目的:构建载盐酸万古霉素的二氧化钛纳米管/羟基磷灰石复合载药涂层,研究复合涂层的体外药物缓释性能及细胞毒性.方法:以两步阳极氧化法在钛表面制备二氧化钛纳米管涂层,再通过电泳沉积方法制备羟基磷灰石涂层,从而得到钛基表面纳米管/羟基磷灰石的复合涂层结构.随后以该复合涂层为药物承载平台,通过物理吸附方式进行盐酸万古霉素的装载,最终得到载药复合涂层.检测载药二氧化钛纳米管涂层、载药羟基磷灰石涂层、载药复合涂层的体外释药性能.利用不同浓度的载药复合涂层浸提液培养人成骨细胞,采用MTT法检测细胞毒性.将人成骨细胞分别接种于羟基磷灰石涂层、二氧化钛纳米管涂层、载药复合涂层表面,观察细胞形态变化.结果 与结论:①相较于载药二氧化钛纳米管涂层与载药羟基磷灰石涂层,载药复合涂层具有更长的药物缓释效能,药物释放时间超过了150 h;②在10％,50％,100％浓度的载药复合涂层浸提液中,成骨细胞的相对活性均＞70％,无明显细胞毒性;③3种涂层表面的成骨细胞生长良好,细胞骨架完整,细胞的核质比例正常,与单纯培养的细胞形态无明显无别;④结果表明,二氧化钛纳米管/羟基磷灰石/盐酸万古霉素涂层具有良好的体外药物缓释性能,无明显的细胞毒性.

抗菌肽广泛存在于多种生物体内,是生物体非特异性免疫功能的重要组成部分.其可以保护机体免受细菌、真菌、寄生虫和病毒等病原体的侵袭,还具有介导催化、凋亡、免疫调节活性、促进伤口愈合和促成骨等作用,是钛金属内植物表面抗菌涂层研究的热点,具有良好的应用前景.本文就应用于钛金属内植物表面的抗菌肽的抗菌机制、加载方式和应用现状等进行综述.