关节“翻修”,啥材料更靠谱? 2024-08-05 02:25:52 作者 | 张思玮 关振鹏(左二)正在进行手术。首钢医院供图经过半个多世纪的发展,现代人工髋、膝关节置换术已在全世界范围内广泛普及。据不完全统计,2019年我国的人工髋、膝关节置换手术量已经超过了95万例,且仍以接近每年20%的速度增长。“我国引入人工关节置换手术已有30余年。从关节假体使用损耗和假体附近骨损失的时间推算,我国即将进入大量关节置换后的'翻修’时代。”北京大学首钢医院副院长关振鹏在接受《中国科学报》采访时表示,其中,骨缺损的处理是翻修手术最为复杂的技术关键点之一。近日,《先进药物递送评论》刊发了关振鹏团队与芬兰埃博学术大学教授张宏博、上海交通大学医学院附属瑞金医院教授崔文国联手在骨再生治疗领域的研究进展,他们首次在静电纺丝和3D生物打印两个技术层面介绍了骨再生材料的合成策略及技术选择。业内专家认为,该研究不仅在材料选择与制作技术方面进行了系统全面的分析和论述,更可贵的是结合了实际临床需求,从外科医生角度出发,讲述了对未来骨科研发产品的期望。骨科材料的“推陈出新”1965年,美国科学家Urist首次提出诱导成骨理论,即具有骨诱导特性的生物材料可以诱导骨髓干细胞趋化并分化成骨细胞,诱导骨细胞在局部分泌矿化基质和胶原蛋白,从而形成新骨,在非骨骼环境中形成骨骼。随着学术界对骨替代材料研究的不断深入,多种骨替代材料相继研发问世,包括同种异体骨、脱矿骨基质、人工合成骨传导生物材料等。目前,对于小范围非应力部位的骨缺损,骨科的“金标准”是同种异体骨移植,但其价格比较昂贵,而且只适用于小范围或非负重区的填补。对于大面积、负重区骨缺损的处理,业内起初使用骨水泥、骨屑直接进行填补,但其远期效果并不理想。即便是先在骨缺损部位加入螺钉进行固定,效果依然不佳,因此逐渐被临床淘汰。“现在,我们经常使用的是一种叫钽的金属,它的内部结构与人类骨结构非常相似,都有'小梁结构’,骨组织可以很好地与钽嵌入生长。同时,无论是机械应力、密度还是金属惰性,它都非常适合作为植入物。”关振鹏说,目前,由钽金属制作的“小垫块”成为了骨科翻修术的主流材料选择。但钽垫块也有局限性。“首先钽的价格非常昂贵,一个小小的垫块都要数万元;其次,钽的密度比骨密度要大,而骨缺损修补材料与骨的密度差异是骨缺损修复远期效果的主要影响因素。”崔文国认为,骨再生材料的研究不能单纯地探索新材料,还要从新制作工艺寻求解决办法。新制作工艺带来“机遇”近年来,最为火爆的3D打印技术为骨科带来了“新视野”。据该论文作者之一、北京大学首钢医院骨科硕士研究生王一川介绍,国内已经有公司使用钛合金进行3D打印制备成骨小梁结构的骨缺损材料和植入物。“在保障骨缺损位置机械应力的情况下,骨组织能嵌入生长,而且材料价格比较亲民,远期效果也比较理想。”但这同时也带来一个问题:嵌入生长的不一定是骨组织,还有瘢痕或者其他软组织。“如何使填补材料更好地嵌入生长呢?我们需要制作具有模拟体内局部微环境结构特征的'支架’,这时我们就想到了制备微纳米纤维的电纺丝技术。”关振鹏说。所谓的电纺丝技术是指对针头内高分子液体施加高压电,使针头内液体带有电荷,由于电荷之间互相排斥且与接地端互相吸引,使液体能够克服表面张力射出针头,从而获得纳米或微米尺度的细丝。目前,电纺丝技术通过喷丝头和收集器以及调节参数,制造具有不同形态的纳米纤维,例如中空、芯套筒以及珠状结构和不同纤维直径或其他独特结构的纳米纤维,并在骨再生领域应用。“为了模拟骨的自然生长状态,静电纺丝纤维膜可以通过相关方式影响成骨细胞的增殖和分化仿生的粗糙度、动态压缩变量,使成骨细胞更好地增殖附着,达到骨快速生成的目的。”关振鹏说。不过,在临床工作中,有很多关节置换的患者都伴有严重的骨质疏松。“植入周围骨的质量直接决定着手术效果,于是,在植入假体或支持物上负载有利于骨再生的活性组分是非常好的途径。”王一川说。仍需接受临床实践的“考验”虽然静电纺丝和3D生物打印在生产复杂结构方面有巨大潜力,但在临床应用中也需要技术的提升。“我们需要深入研究材料负载水平对机械和生物性能的影响,将宏观的3D打印支架和微观的微纳米纤维相结合,实现宏观新组织长入和微观细胞行为调控,并寻求在静电纺丝和3D生物打印支架中的平衡,以确保最佳性能。具体而言,材料需要满足特定的要求才能确保制造方式高效和有效地运行,因此,在获取优化纳米材料增强的骨组织工程支架时所采用的静电纺丝和3D生物打印技术相结合,再优化组合的方法,实现了宏观和微观的统一。”关振鹏说。此外,张宏博认为,还应利用分子生物学方法进一步探索诱导下的详细机制生物现象,进而从分子机理上给予证实,才能增强静电纺丝和3D生物打印支架工程化优选产品的性能;同时,要充分利用现有的静电纺丝和3D生物打印支架,重现多功能支架,节省设计成本。当然,任何一项新技术、新材料要实现临床转化,最为重要的是在临床中得到验证。它的安全性和有效性都需要在未来几十年的临床实践中不断总结。一直以来,骨水泥是骨科最常用的“胶水”,是用来固定植入物假体和骨的黏合剂,但其最终与人身体的主要应力组织——骨组织存在许多差异。关振鹏期望,“在骨科的假体置换和骨缺损修复领域,追求纯自然状态,即手术后患者完全回归健康,终生不需要进行二次手术翻修或将植入物取出。” 赞 (0) 相关推荐 3D打印人体关节置换植入物 △你敢把这个3D打印金属物放入你体内吗? 定制式3D打印关节置换植入物,ConforMIS与强生、Smith&Nephew等巨头争夺市场蛋糕 当地时间4月15日,美国<科学进展>杂志发布文章表示,以色列研究人员以患者的人体脂肪组织为原材料,利用3D打印技术成功制作出世界首颗结构完整的心脏.这颗心脏大小与樱桃相仿,有细胞.血管.心 ... 溶剂浇铸3D打印多孔镁合金支架,可用于骨缺损治疗 2020年9月14日,南极熊获悉,荷兰代尔夫特理工大学的研究人员发现,3D打印的可生物降解镁支架,在骨缺损再生中可能会有很好的应用. 研究人员认为,所使用的溶剂浇铸3D打印(SC-3DP)方法,对于镁 ... 华西医院骨科屠重棋教授:3D打印与工匠精神 提到华西医院,你会想到什么?是新冠疫情中的重症天团,还是医.教.研能力三头并重的强劲实力. 虽然大多数人都知道华西医院是国内最顶尖的医院之一,但或许很少人会知道华西医院骨科其实还是世界领先的3D打印骨 ... DLP 3D打印生物可吸收气管支架 2021年2月8日,南极熊获悉,苏黎世联邦理工学院的一个研究团队,利用DLP 3D打印技术生产了一种新型的生物可吸收气管支架,可以大大简化未来上气管阻塞的治疗. 由于损伤或疾病导致的气管或主支气管狭窄 ... 访问人工关节领先厂商春立医疗:金属3D打印骨科植入物将更符合国人骨质结构 南极熊导读:国内又一个医疗器械大厂将深耕金属3D打印植入物--港股上市公司春立医疗(01858.HK). 2019年10月28日,南极熊跟随着广东省科学院新材料研究所.南方医科大学第三附属医院(广东骨 ... 全新第4代生物3D打印机发布丨首届生物3D打印学术研讨会暨医学应用高峰论坛 2018年9月3日,首届生物3D打印学术研讨会暨医学应用高峰论坛在上海举行,南极熊作为受邀媒体参加了此次发布会. 本次大会的主办方是:上海市骨科内植物重点实验室.上海曼恒数字技术股份有限公司.德国en ... 关节置换“翻修”时代 啥材料更受青睐 来源:<中国科学报>2021-09-24 09:32 关振鹏(左二)正在进行手术.首钢医院供图记者 张思玮经过半个多世纪的发展,现代人工髋.膝关节置换术已在全世界范围内广泛普及.据不完全统 ... 摩托车缸头“嗒嗒”声异响,不同师傅调整方法相反,谁更靠谱? 气门间隙是指气门与摇臂之间的缝隙.许多有经验的车友都知道,气门脚间隙如果过大,缸头位置会有明显的"嗒嗒"声音,同时车子动力下降,所以有经验的师傅会根据异响来决定是否需要调整气门脚间 ... 比起复星收购了Lanvin,如意收购Bally更靠谱 2月22日,复星国际官方宣布收购Lanvin,从而为"中国公司收购国际奢侈品牌"又添上一个让人瞠目结舌的案例. 因为就在两周前,山东如意收购了瑞士皮具品牌Bally. 如意收购Ba ... 领导微信安排工作,回复“好的”和“收到”风险高,这3种回复更靠谱! 来源:秋叶书友会(ID:qiuyebooks) 作者:燕子 关于职场上的微信礼仪,真的是多到可以出一本书. 前有领导发消息不能回 "嗯嗯",后有收到通知不能只发"ok&q ... 拳击的传武时代,邱建良,JOJO,福尔摩斯谁打的更靠谱? 在赵文卓最新的电视剧中,拳王邱建良跨界客串出演了欧洲的华人拳师一角,让霍元甲了解了当时的拳击(加腿,法式拳击?),为击败对手起到了重要作用. 但是不得不说,如果1910年的拳击是剧中的样子,人类搏击技 ... 日系,德系,谁造车更靠谱?一个水壶就能看出区别! 昨天车友群里一位车友突然抱怨,说自己新买来不久的车,才跑了万把公里,就发现自己爱车发动机舱里,装防冻液的水壶里,水位降低了,降低到刻线下面了.所以他非常害怕,担心自己的车会不会有什么"隐疾& ... 百度 VS 高德,他们谁表现更靠谱?真实分析来了! 如今出门手机里谁要是没导航软件,几乎是不可能的.导航软件里,装机量最大的我想无非除了高德就是百度.其他导航软件用量其实很少,几乎可以忽略不计.高德-百度之争存在很久了.谁强谁弱一直争吵不断. 所以我自 ... 这180条对偶句,让材料更有气势!! 长图 长图 长图 长图 词句有道27|这180条对偶句,让材料更有气势 词句有道27|这180条对偶句,让材料更有气势