镁基骨科植入物,可安全生物降解并促进骨骼生长

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资料来源:(c)2015年Oreffo集团/南安普顿大学

来欧宝娱乐地址自韩国的研究人员在对53名患者的初步临床试验中表明,一年后,他们的镁钙锌骨科植入物通过模仿身体的钙化基质来刺激新的骨骼生长,同时植入物安全降解。他们的工作发表在美国国家科学院院刊

骨科植入物以螺钉、棒或金属板的形式被用来固定这样它们就能正常愈合。通常情况下,这包括第一次手术插入该设备,然后进行第二次手术移除它。另一种替代品是可生物降解的.研究人员利用镁基植入物探索了这一想法,因为镁在体内会降解。然而,这方面的成就有限。

Lee等人试图了解镁合金植入物如何在分子水平上与周围骨骼相互作用,以生产出可生物降解并刺激新骨生长的合金。他们之前的研究表明,Mg-5wt%Ca-1wt%Zn可以作为一种强植入物,随着时间的推移会降解。此外,钙和锌成分分别足以促进骨骼形成和重塑。在这篇论文中,他们报告了一项长期临床研究的结果,在该研究中,53名手部骨折的患者接受了Mg-5wt%Ca-1wt%Zn骨植入物,并在宏观、微观和纳米水平上研究了周围的骨骼,以确定在这些水平上骨骼中发生了什么。

使用组织学染色技术,他们能够在植入物的位置区分新骨和旧骨。他们使用扫描电镜和透射电镜研究了新的骨位点,发现新的骨形成位点似乎是植入物降解产物的结果,诱导了身体的自然骨形成系统。

将研究区域进一步划分为从镁合金植入物和骨折界面放射出的几个区域。区域I位于与后续区域(即区域II、区域III、区域IV等)从界面向外延伸的界面上。不同的区域是根据荧光和扫描电镜研究确定的,表明不同的化学成分。

他们发现I区镁和氧含量高,II区钙和磷含量高,III区显示出典型的骨样微结构。在区域II中,有两种类型的形态,非晶态环型和晶体结构。作者认为I区主要是Mg(OH)2而区域II既含有磷酸钙(Ca3.(PO42)和羟基磷灰石(Ca5(PO43.哦)。

氢氧化镁是一种腐蚀产物,事实上,研究表明,镁合金植入物在整个临床试验过程中逐渐退化,直到植入物几乎无法区分。随着退化的发生,新的骨头在原来的地方生长。最接近种植体-骨界面的化学成分为Mg(OH)2,由于pH值的变化,会引发其他反应。这些变化导致了磷酸钙化合物的形成,区域II中最靠近区域I的部分为无定形钙化合物,区域II中较远的部分为结晶羟基磷灰石。

这种晶体产品模仿身体的天然钙化基质,导致它被破骨细胞吸收,并诱导成骨细胞形成骨骼。这是镁合金不断退化的过程让植入物最终消失,新的骨头出现。

值得注意的是,在对53例患者进行了一年的随访后,所有患者都在预期的时间内愈合,没有人因植入物降解而出现疼痛。需要进一步的研究来确定降解率,以进一步预测Mg-Ca-Zn合金如何在体内工作,以及在其他骨折部位的进一步研究。这项研究为骨科植入物的设计提供了一个有前途的新途径,不仅似乎是安全的生物降解,而且还促进了新的成长的过程。


进一步探索

镁外科植入物可以被设计成生物降解,促进骨骼生长

更多信息:Jee-Wook Lee等人。镁合金体内生物降解机制的长期临床研究及多尺度分析美国国家科学院院刊(2016)。DOI: 10.1073 / pnas.1518238113

摘要
在过去的十年中,人们进行了大量的研究,以优化用于骨科植入物的可生物降解镁合金的力学性能和降解行为。尽管可降解种植体的可行性,但目前缺乏对生物相容性和潜在骨形成机制的基本理解,限制了其在临床应用中的应用。在此,我们报告了生物降解Mg-5wt%Ca-1wt%Zn合金种植体的长期临床研究和系统研究结果,通过同时观察降解界面内元素组成和结晶度的变化,在分层水平上研究骨形成机制。对Mg-5wt%Ca-1wt%Zn合金进行控制降解,在降解界面处形成仿生钙化基质,启动骨形成过程。53例成功的长期临床研究表明,这一过程促进了早期骨愈合,并允许在植入后1年内由新骨完全取代可生物降解的Mg植入物。

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引用:可安全生物降解并促进骨骼生长的镁基骨科植入物(2016,1月22日)检索于2022年6月15日,从//www.puressens.com/news/2016-01-magnesium-based-orthopedic-implant-safely-biodegrades.html
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