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医用金属材料的研究进展及应用现状
生物医用金属材料已经在临床上取得了广泛的应用.本文介绍了生物医用金属材料的主要分类和性能特点,包括医用不锈钢、医用钛合金、医用可降解金属等,提出了目前生物医用金属材料存在的主要问题和进一步的研究方向,并对生物医用金属材料未来的研究及应用进行展望.
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医用形状记忆合金在口腔科、骨科临床中的应用
形状记忆合金,是指具有形状记忆效应的合金材料.具有记忆效应的合金,但具有医用开发前景的只有镍钛形状记忆合金.
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镍钛形状记忆合金加压骑缝钉在经关节骨折中的应用
对于经关节的骨折治疗较为困难.以往骨折内固定采用的材料多为医用不锈钢或钛合金,对于骨折确能起到固定作用,但也可出现骨折断端再吸收致骨折延迟愈合或骨不连等情况.普通骑缝钉虽可较好地治疗关节内骨折,但也存在骨折断端间不能加压,致关节不能早期活动等弊端.采用形状记忆合金加压骑缝钉可较好克服上述缺点.我院从1995年11月始采用该钉治疗经关节骨折17例,效果满意.
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镍钛形状记忆合金在儿童股骨干长螺旋形骨折中应用的观察
笔者于2003～2005年对5例儿童股骨长螺旋形骨折,采用镍钛形状记忆合金接骨板固定治疗,与同期使用螺钉及钢丝内固定加石膏托外固定治疗的15例儿童股骨骨折进行对比研究.
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镍钛形状记忆合金锁骨环抱器治疗粉碎性锁骨骨折12例
我院1996～2000年应用镍钛形状记忆合金锁骨环抱器治疗粉碎性锁骨骨折12例,取得了满意疗效.
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应用镍钛栅栏状接骨套治疗四肢骨干骨折
对四肢骨干骨折的内固定方法,目前仍以各种髓内针、钢板作为内固定物.我们自1992年设计应用镍钛形状记忆合金材料制作的栅栏状接骨套治疗24例四肢骨干骨折,获得满意的疗效,现报告如下.
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镍钛形状记忆合金胆道内支架在胆道狭窄中的应用
多种原因可导致胆道狭窄,临床常见的有原发性胆管癌、胰头癌、壶腹癌、转移癌压迫侵犯胆管及医源性胆管损伤等.大多进行性加重,如不及时解除梗阻,必将引起肝内胆汁淤积而造成肝损害,终导致肝功能衰竭.但恶性肿瘤早期多无特异症状,多数病人发现时已属晚期,手术切除率较低.
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镍钛形状记忆合金在脊柱外科的应用
镍钛(NiTi)形状记忆合金以其优良的形状记忆效应、超弹性和生物组织相容性在骨科领域得到越来越广泛的应用.近年来脊柱外科飞速发展,脊柱内固定器械层出不穷,对于极具发展潜力的生物医用材料-NiTi合金备受关注.
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镍钛记忆合金牵张犬腭骨-上颌骨缝超微结构的研究
目的 利用透射电镜观察不同时间段犬腭骨-上颌骨缝内细胞超微结构的变化,以探索颅面部骨缝组织在张力作用下的变化.方法 制作镍钛形状记忆合金(NiTi-SMA)扩张器,并用口腔矫形测力器测定其大力值为3.5 N.选择8周龄杂种犬45只,随机分为空白对照组、实验对照组、实验组.实验对照组和实验组在全麻下,去除硬腭中部后部骨质,缝合口腔和鼻腔侧黏膜,形成宽约8 mm的腭裂模型.实验组将NiTi-SMA安置在硬腭上,分别于牵张后3、7、14、28、56 d处死动物,并制作电镜标本.透射电镜下观察腭骨-上颌骨缝内细胞的变化过程.结果 电镜下腭骨-上颌骨缝牵张,首先表现为组织断裂,渗出,细胞死亡,随后是骨和纤维生成细胞群增殖活跃,成骨细胞和成纤维细胞功能增强,终恢复正常缝组织结构.结论 电镜下可以区分缝细胞的类型和功能状态,提示缝牵张是组织修复与再生并存的过程,张力引发细胞反应特别是成骨反应是导致骨缝增宽的主要因素.
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NiTi-SMA缝牵张器腭部插植的组织反应和镍含量测定
近年来,镍钛形状记忆合金(NiTi-SMA)以其超弹、形状记忆、可塑等独特性能而引起医学界广泛兴趣,并被应用于腔道重建,骨折复位固定,畸形矫治等[1].根据颅颌面外科需要,我们设计了NiTi-SMA缝牵张器,插入腭骨组织内[2],为探讨其应用安全性,对其局部组织反应和体内镍含量进行了研究.1 材料与方法1.1 材料航空部航空材料研究所形状记忆合金研究室提供的NiTi-SMA丝材,直径为1.0～1.2mm,镍含量为50.8%,钛49.2%.按应用需要弯制成环形或弓形缝牵张器门.,体内插入部分为丝材的一段,与软组织和骨接触表面积估计为19～23mm2,暴露在口腔内部分为56～68mm2.
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在早期负荷情况下植入犬下颌骨的镍钛形状记忆合金种植体界面的光镜及电镜观察
目的:观察一段式镍钛形状记忆合金种植体早期负荷条件下的界面组织学,以期为临床应用提供科学依据.方法:模拟临床实践利用光镜、SEM及TEM观察了镍钛形状记忆合金种植体早期负荷条件下骨与种植体的界面情况.结果:1.X线片显示:镍钛形状记忆合金种植体呈分叉状牢固长于颌骨中,与周围骨组织结合紧密,呈骨性结合.2.光镜下:HE及Masson染色,见界面周围大量成熟骨组织与种植体紧密接触哈佛氏(Havers')系统清晰可见,无结缔组织膜样结构存在.3.SEM显示:骨床陷窝内多见成熟的骨细胞.4.TEM显示:致密成熟的Ⅰ型胶原纤维和种植体紧密接触,或垂直或平行于种植体表面,成熟的骨细胞距离界面较近的位置.结论:1.一段式镍钛形状记忆合金种植体在早期负荷条件下获得了骨整合.2.镍钛形状记忆合金种植体具有极佳的生物相容性和初期稳定性.3.在早期负荷时保持种植体的稳定性是保证骨整合形成的十分重要的因素.
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关键词：
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可复性镍钛形状记忆合金输卵管微型节育器的研制
目的:应用镍钛形状记忆合金材料研制一种无创、可复的输卵管微型节育器.方法:应用0.1 mm镍钛合金丝在马氏体状态下进行加热和一定限度的变形,使马氏体发生逆相变直至完全消失,同时材料的形变完全恢复,经过热处理及重复的形状记忆效应反复训练,达到节育器的双程记忆效应.结果:镍钛形状记忆合金输卵管微型节育器经过热处理和形状记忆效应反复训练,具有双程记忆效应并符合输卵管解剖结构及生理功能.结论:可复性镍钛形状记忆合金输卵管微型节育器具有无创、可复及良好的避孕功能.
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生物学内固定材料--β钛合金与镍钛形状记忆合金
生物学内固定(biological osteosynthesis,BO)是骨折治疗观念的发展方向,β钛合金与镍钛形状记忆合金的发展与BO的思想吻合,因此具有广阔的发展前景.本文综述了上述材料的多项优良性能,着重介绍了基础研究和临床应用的新进展.
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镍钛形状记忆合金的表面改性对其生物相容性的影响
镍钛形状记忆合金(nickel titanium shape memory alloys,NiTi-SMA)的发展符合生物学固定(biological osteosynthesis,BO)的思想,是一种理想的骨科内固定材料.NiTi-SMA中含有50%左右的镍.针对释出的镍元素是否会产生细胞毒性、表面改性的NiTi-SMA生物相容性究竟如何等问题,综述了NiTi-SMA生物相容性方面的新进展、存在问题和发展方向.
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骶管注射无水酒精治疗金属支架置入后直肠癌晚期疼痛
1992年10月-2001年6月，采用镍钛形状记忆合金自行设计了螺旋管状和网管状两种支架治疗直肠癌晚期梗阻，效果较为满意［1，2］。但患者在临终期常感会阴区及肛门口胀痛不适，我们采用经骶管裂孔注入无水酒精的方法止痛，效果良好，报告如下。
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镍钛合金表面氧化处理对L-929细胞凋亡相关基因bax/bcl-2 mRNA表达的影响
背景:镍钛形状记忆合金用于人体大的问题是合金受到腐蚀后释放出有毒的Ni~(2+)离子,采用各种不同的方法在合金表面制备TiN、TiO_2、HA等保护层,可有效抑制Ni离子的溶出,改善其生物相容性.目的:在镍钛形状记忆合金表面制备氧化涂层观察对其生物相容性的影响.方法:将NiTi-SMA板材合金表面进行氧化处理.用10%HF+40%HNO_3+50%H_2O进行酸洗,丙酮中超声波清洗,干燥,在H_2O_2溶液中氧化,再经清洗、干燥、灭菌、浸提等处理.L-929细胞体外培养,实验分为阴性对照组:培养液培养;表面氧化组:面氧化处理NiTi-SMA浸提液培养;未处理组;未经处理NiTi-SMA浸提液培养.采用实时反转录聚合酶链反应法检测细胞凋亡相关基因bax/bcl-2 mRNA表达的变化.结果与结论:Bax及bcl-2mRNA表达阴性对照组均高于表面氧化组和未处理组,而bax/bcl-2比值阴性对照组低于表面氧化组和未处理组,上述结果均具有显著性意义(P<0.01),表面氧化组和未处理组之间bax及bcl-2 mRNA表达及bax/bcl-2比值均无显著性意义(P>0.05).结果提示,镍钛合金浸提液由于镍离子的释放,可引起L-929细胞的bax及bcl-2 mRNA表达改变,bax及bcl-2mRNA表达的检测可能成为评价生物材料生物相容性的重要指标.
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表面氧化镍钛形状记忆合金的细胞毒性
背景:对镍钛形状记忆合金进行表面改性可以减少镍离子的析出,达到提高生物相容性的目的.目的:在镍钛形状记忆合金表面制备氧化涂层,评价表面氧化镍钛形状记忆合金对细胞毒性的影响.设计、时间及地点:材料细胞学体外实验,于2008-11/12在中国医科大学口腔医学院中心实验室完成.材料:L-929细胞由中国医科大学中心实验室提供.镍钛形状记忆合金板材为北京有研亿金新材料股份有限公司产品.方法:将镍钛形状记忆合金板材制备成半径10 mm、厚度3 mm的圆形合金试件,分为2组:氧化组合金表面进行氧化处理,即酸洗,丙酮中超声波清洗,空气干燥,在沸腾的H2O2溶液中氧化2 h,取出后去离子水超声波清洗;非氧化组合金表面不进行氧化处理.合金浸提液的制备按2组合金试件表面积与培养液之比为3 cm2/mL加入RPMI-1640培养液,置于37℃培养箱内96 h,微孔滤膜除菌后备用.并设立阳性对照组,加入6.4%苯酚培养液;空白对照组,加入1640培养液.主要观察指标:倒置相差显微镜观察L-929细胞在合金浸提液中的生长情况,通过MTT试验得出细胞在培养第24,48 h的吸光度值,对表面氧化镍钛形状记忆合金做出细胞毒性评价.结果:①培养24 h,阳性对照组细胞形态异常;氧化组、非氧化组、空白对照组细胞贴壁生长状态良好.培养48 h,阳性对照组许多细胞呈中毒形态;氧化组、空白对照组细胞形态正常,生长旺盛;非氧化组少量细胞核固缩.②与空白对照组比较,随培养时间延长氧化组、非氧化组吸光度值均相应增加(P<0.05),且氧化组增加幅度高于非氧化组(P<0.05).氧化组合金在培养24,48 h时细胞毒性均为0级,表现出轻微的细胞毒性;非氧化组合金培养24 h时细胞毒性为0级,48 h时细胞毒性为1级,表现出较明显的细胞毒性;空白对照组无细胞毒性.结论:镍钛形状记忆合金经过表面氧化处理后细胞毒性降低,符合口腔正畸材料的临床应用要求.
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镍钛合金表面改性后生物相容性及其持续动力压应力对骨折愈合的影响
背景:许多研究均特别强调镍离子在镍钛形状记忆合金腐蚀过程中的溶解作用,而这些离子可能对人体造成潜在的危害.应用各种表面处理措施可提高镍钛合金内植入材料的抗腐蚀能力.在现代医学的研究中,非常有必要对表面修饰后镍钛合金的特征进行分析.目的:观察表面改性及未改性的弹性镍钛合金内固定材料对骨折愈合的影响.同时设置髓内钉内固定材料做对照,比较弹性内固定材料在持续应压力下对骨折愈合的影响.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2004-09/2005-03在兰州大学第二医院骨科研究所组织工程实验室完成.材料:类金刚石镀膜镍钛合金环抱器和非镀膜镍钛合金环抱器(4H8-40型)由兰州西脉记忆合金股份有限公司提供,髓内针(ZQY-01型2X150)由天津市金兴达实业有限公司提供.方法:选择清洁级4～6月龄的青紫兰兔30只,按随机数字表法分为3组,类金刚石镀膜镍钛合金环抱器组、非镀膜镍钛合金环抱器组、髓内针内固定组,每组10只.每只兔1%戊巴比妥钠(25 mg/kg)麻醉后行股外侧切口,制成股骨中段横断骨折模型,分别用上述材料固定.主要观察指标:4周后取骨折局部骨痂,检测单位骨痂中无机物含量及碱性磷酸酶、骨钙素及肿瘤坏死因子的表达.并取局部肌肉组织、肝组织及脑组织测定镍离子含量.结果:①类金刚石镀膜镍钛合金环抱器组、非镀膜镍钛合金环抱器组骨痂中无机物含量,碱性磷酸酶、骨钙素及肿瘤坏死因子的表达均高于髓内针内固定组(P＜0.05).②类金刚石镀膜镍钛合金环抱器组和髓内针内固定组肝、脑、骨折周围肌肉组织内镍离子的含量低于非镀膜镍钛合金环抱器组(P＜0.05).结论:弹性内固定明显促进骨折愈合,类金刚石镀膜镍钛合金环抱器的组织相容性优于非镀膜镍钛合金环抱器.
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低温去合金化镍钛形状记忆合金的血液相容性
背景:国内外研究表明镍钛形状记忆合金在体内长期置入可释放镍离子,为了降低镍离子在体内的溶出,研究者进行了很多试验,低温去合金化是一种新的表面处理技术.目的:测定低温去合金化处理后的镍钛形状记忆合金血液相容性指标,评价其血液相容性.设计、时间及地点:体外观察实验,于2007-12/2008-06在兰州大学第二医院骨科研究所实验室完成.材料:低温去合金化镍钛形状记忆合金和未处理镍钛形状记忆合金由贵州科学院苏向东老师惠赠.方法:通过模拟体内血液环境,以未处理的镍钛形状记忆合金为对照,对低温去合金化处理后的镍钛形状记忆合金与新鲜兔血接触进行溶血率实验、动态凝血时间实验、血小板黏附实验、接触角测定实验.主要观察指标:溶血率,动态凝血时间,血小板黏附数量,接触角.结果:低温去合金化处理后的镍钛形状记忆合金溶血率低,血小板黏附减少,动态凝血时间延长,接触角变小.结论:低温去合金化处理后的镍钛形状记忆合金的血液相容性得到了显著改善.
