早期的生物材料,需要物理化学性质的组合,适合取代人体组织和生理惰性。此后很长一段路带到第三代生物材料,其作用是resorbable和生物活性,也就是说,能够在生理条件下引出控制行动。最近,细胞蛋白质组学和基因组学的进步铺平了道路的第四代生物材料,称为仿生智能材料,其在再生医学中的应用。
有一个广泛的用于骨科和牙科材料,从金属、合金、陶瓷、聚合物和生物活性玻璃系统和混合复合材料。是非常重要的,知道这些材料的性能在临床实践中或一些新开发的材料,从在体外测试在活的有机体内动物模型。
这个问题关注的新领域的研究,致力于生物活性材料的使用在不同的形式,如支架,复合材料或涂料,为生物医学应用程序和相关的临床调查。基于现代生物医学技术的需求,当今小说在生物材料领域的研究策略是针对生物材料具有表面性质和特点适合药物控释的交付和活跃的原则,特别是对感染。
在这个视图中,几个研究小组已经被邀请为这个特殊的问题与他们的原始研究和审查论文,可能会刺激努力的全面知识的生物活性材料与骨组织工程中的临床应用。这个特殊的问题分为三类基于以下关键词:生物活性材料性能、智能材料和骨组织工程技术应用,骨整合的生物活性涂层,抗菌活性。
在生物活性材料的分类性能,磷酸钙和基于生物活性玻璃材料吸引了很大的关注被广泛应用于骨组织工程。特别是钙磷酸盐是植骨替换更传统,因为他们的成分接近的矿物部分骨组织。然而,他们的表现仍然可以得到改善。
即Ajaxon等人的长期评估在体外高强度退化透钙磷石磷酸钙水泥25周的时间在水里,磷酸缓冲盐和血清的解决方案。抗压强度、化学成分和微观结构同时进行,水泥的重要属性的变化观察10周后孵化的时间。
y Ayukawa等人评估组织/细胞反应向low-crystalline碳酸磷灰石(有限公司3美联社),磷灰石的形式存在于骨,制作使用一套dissolution-precipitation反应与石膏作为前体。这两个公司3美联社和烧结羟磷灰石,用作控制,被植入手术创造的大鼠胫骨骨缺损组织学评价。作者发现有限公司3美联社颗粒模仿骨基质,表明有限公司3美联社可能是一个合适的骨替代品。
b . Sarikaya等人开发的多孔胶原蛋白/β基于磷酸三钙(TCP)支架与优越的力学性能。通过dehydrothermal处理能够获得的支架弯曲和滚,使它们适合广泛的范围。这项研究表明,交联胶原蛋白/βtcp支架用于骨组织工程应用方面显示了很大的潜力。
w·p·陈等人描述技术合成生物相容性藻朊酸盐/聚γ氨基戊二酸)碱凝胶与潜在的应用程序作为可注射骨修复材料。评价其力学性能、溶胀行为和血液相容性显示的无毒性材料,它可用于骨缺损的修复。
关于生物活性玻璃,焦点是他们不断与生理液体交换离子的能力,适当释放微量元素为了刺激特定的细胞反应,旨在激活基因负责骨生成和骨组织的再生。
n . a . p . van Gestel等人S53P4生物活性玻璃上概述了当前临床结果在颅面重构等应用程序,嫁接良性骨肿瘤的缺陷,帮助脊椎融合术,和骨髓炎的治疗,而d Bernardeschi等人评估的皮肤和宽容内耳S53P4生物活性玻璃在乳突和epitympanic消灭慢性中耳炎手术。生物活性玻璃颗粒导致初级或修订慢性中耳炎手术的耐受性良好。
智能材料的分类和技术为骨组织工程应用中,细胞蛋白质组学和基因组学的进步铺平了道路的智能材料和他们在再生医学中的应用。
f .王等人调查的成骨的能力nano-hydroxyapatite /壳聚糖/聚(lactide-co-glycolide) (nHA / CS / PLGA)支架播种与人类脐带间充质干细胞在裸体小鼠的颅顶的缺陷。发现nHA和CS提高骨再生在早期阶段,开放的支架在骨组织工程中的应用。
c . Romagnoli等人的行为分析克隆有限细胞系来源于人类脂肪组织的聚己内酯)电影,由溶剂铸造。脂肪间充质干细胞(超导公司)能够坚持生物材料并为整个实验周期仍然是可行的。此外,超导公司的扩散过程和成骨的活动是维持生物膜,证明所选择的生物材料确保细胞殖民和一个细胞外矿化矩阵的发展。
N.-H。金等人的影响评估rhBMP-2(人类骨形态形成蛋白重组)应用于不同浓度喷砂和酸蚀刻钛植入体,骨缺损的小猎犬狗使用split-mouth设计。作者报道,钛植入涂rhBMP-2更有效,与对照组相比,在促进骨再生和骨整合。
r·h·皮德森等人报道的疗效无机骨矿物质涂P-15肽(ABM / P-15)在正常和胫骨纵向缺陷修复骨质疏松性老鼠在活的有机体内。结果表明:反弹道导弹/ P-15加速在骨质疏松大鼠骨再生,但没有提高骨再生在正常大鼠。
新的先进技术可以用于过程生物活性材料以获得支架或涂料为生物医学应用。
d·杜等人认为骨之间的形状匹配的问题缺陷和陶瓷支架。计算机辅助microstereolithography (MSTL)可以制造成型复杂的三维结构。然而,热收缩支架材料和模具之间的不匹配导致在烧结变形。作者开发了一个小说gelcasting间接MSTL技术来克服这个问题,成功地捏造beta-tricalcium磷酸兔股骨的支架。报告的制作方法可以用于构建骨替代品专门设计根据当地解剖缺陷。
m . b . Bezuidenhout等人回顾了相关研究种钛髋部茎通过加法制造与药物输送功能,从知道感染的治疗股茎是一个主要的问题在临床实践中,仍是一个争论的领域。通过加法制造,抗生素可以被纳入cementless股茎产生假体设备具有抗菌特性。审查强调了全髋关节置换术与微生物,讨论了最新的材料的优点和缺点在髋关节植入物,比较不同的抗菌药物,可以合并,为未来的研究和处理小说的想法。
一类生物活性涂层的骨整合和抗菌活性,这部小说在生物材料领域的研究策略是目前针对生物材料具有表面性质和特点适合药物控释的交付和活跃的原则,特别是对感染。
与这方面,c . s . Ciobanu等人报道的制备和性质羟磷灰石掺杂银/聚二甲硅氧烷复合层和其抗菌效果白色念珠菌生物膜植入细胞。
美国Yeniyol等人报道了锐钛矿和金红石混合相位TiO的准备和调查2在工业纯钛薄膜表和其可能的光催化活性抗菌使用牙科植入物。的光催化性能答:actinomycetemcomitans殖民作证。
r·a·加西亚等人评价了聚甲基丙烯酸甲酯和硫酸钙作为当地航空公司交付硝酸镓(III) (Ga(没有3)3),据报道,发挥广泛的抗菌活性与生物通常与骨科相关感染有关。的在体外研究结果表明,Ga(没有的本地交付3)3可能是一个有效的策略预防和/或治疗骨科相关感染。作者得出的结论是,未来的研究需要充分利用动物模型描述这种治疗方式的临床作用。
除了微观结构和组成特点,应特别强调主持人组织/材料界面证明在活的有机体内的性能。
H.-K。祖文萃等人报道高度成骨细胞二氧化钛(TiO兼容2)涂料polyetheretherketone (PEEK)。TiO后2/ PEEK长期植入兔子,组织学观察显示新再生骨形成更加突出。骨/植入界面剪切强度的增加随着植入时间的增加。骨结合TiO的性能2/ PEEK植入优于裸看的。的rutile-TiO2比anatase-TiO涂料实现更好的骨整合2涂料。
通过收集这些论文,我们希望能丰富我们的读者和研究者骨组织工程领域的生物活性材料。我们相信,新颖生物活性材料将是未来的一个重要组成部分骨组织工程产品。
确认
我们感谢所有作者参与目前的特殊问题。
Julietta诉劳
Iulian Antoniac
朱塞佩Cama
弗拉基米尔·s . Komlev
安东尼奥Ravaglioli