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高強度合金

為了解決某些特定的問(wèn)題，如在極端的高機械負荷下避免內植物斷裂，許多新的材料受到開(kāi)發(fā)研究。為了增加強度，可在鈦材料中加人新成分（如釩），形成新的合金，但其生物兼容性比鎳差。鈦合金非常良好的抗腐蝕性，部分補償了這個(gè)潛在的缺點(diǎn)。對于內植物材料的選擇取決于是優(yōu)先考慮力學(xué)優(yōu)勢還是生物耐受性。Ti-15Mo是一種相對較新的合金，由于其具有良好的缺口敏感性和對抗彎曲應力的特性，使其為進(jìn)一步改進(jìn)內植物的設計提供機會(huì )，如下頜骨鋼板和手部鋼板。

形態(tài)憶合金

具有形態(tài)記憶功能的合金，是具有很強吸引力的研究領(lǐng)域。然而，目前所能得到的形態(tài)記憶合金，由于存在一系列問(wèn)題尚未得到廣泛應用：記憶效果必須有可靠的可誘導性。其產(chǎn)生的應變力的大小必須具有可控制性。材料必須能夠具備良好的可加工性。與其優(yōu)點(diǎn)相比，其成本必須適當。必須具有良好的生物兼容性。當需要進(jìn)行內固定取出時(shí)，其形態(tài)記憶過(guò)程必須是可逆的。現今，形態(tài)記憶合金材料大多非常堅硬，難以加工。它們的作用更類(lèi)似于全或無(wú)機制，且成本較高。鎳鈦合金是一種可能對骨質(zhì)疏松骨折具有治療價(jià)值的形態(tài)記憶合金，可產(chǎn)生復雜的形態(tài)，為彈性模量低、剛度低的多孔泡沫材料，可促使骨組織生長(cháng)。含有鎳-cpTi粉末的鎳鈦合金泡沫材料具有相互連接的小孔，其孔隙率40%~80%，彈性模量和軟骨下骨相似。由于其可預先塑形，在未來(lái)有可能成為一種重要的材料，但必須評估其產(chǎn)生磨損顆粒的程度，因為其構成50%為鎳。其可能的作用是泡沫在骨質(zhì)疏松的骨骼中作為堅實(shí)的海綿把持螺釘。

涂層

內植物松弛和針道感染是使用外固定架時(shí)未能完全解決的問(wèn)題。使用羥基磷灰石（HA)或磷酸三鈣涂層，促進(jìn)軟組織長(cháng)入處于穩定狀態(tài)的接觸面，也許能夠改善軟組織的整合作用。使用輕基憐灰石涂層的鋼針，能與活性骨組織產(chǎn)生緊密連接，并降低針道感染的發(fā)生率，其機制可能使軟組織長(cháng)人內植物-軟組織-空氣接觸面。這種生物陶瓷材料具有良好的生物兼容性，無(wú)全身毒性，降解率低，且可能與骨組織發(fā)生化學(xué)連接。然而，羥基磷灰石的使用受到其本身特性的限制，如與內植物表面的黏附強度差，剛度高，在涂層（10？60imm厚）內的內聚力低。這些因素使其容易從內植物表面脫離^

聚合材料內植物

(一）生物降解性聚合材料內植物

在許多情況下，推薦在骨折愈合后取出內植物。生物降解材料，在置人體內一段時(shí)間后，會(huì )以其副產(chǎn)品如水和二氧化碳的形式為機體所吸收，而最終又通過(guò)正常的新陳代謝從體內排出。聚交酯和聚亞安酯類(lèi)具有一定的組織耐受性。由于此類(lèi)材料的機械強度有限，因此其內植物多用于負荷較低且內植物難以取出的部位。這類(lèi)內植物使用的例子有：可吸收針固定關(guān)節表面的軟骨或骨軟骨缺損，作為縫合描使用，或可吸收鋼板和螺釘用于治療頜面骨折，包括眶部骨折和顱骨骨折。可吸收膜也試用于骨質(zhì)缺損的治療。它們還被試用于作為釋放成骨物質(zhì)的載體以促進(jìn)骨折愈合。如果懷疑有感染存在時(shí)，可吸收內植物的使用必須格外謹慎，因為可吸收材料對抗感染的能力要差于金屬內植物。

(二)非生物降解怍聚合材料內植物

聚芳醚酮聚合物包括PEEK和PEKK熱塑性塑料。此類(lèi)物質(zhì)被認為和骨組織有較好的生物兼容性，并可通過(guò)許多方法包括蒸汽進(jìn)行消毒。但是當其暴露在射線(xiàn)中會(huì )損失5%的強度。它們可透X線(xiàn)，沒(méi)有磁性，因此不會(huì )被MRI加熱，不會(huì )對MRI圖像產(chǎn)生干擾。它們不會(huì )像金屬一樣受到腐蝕，但需要注意其有泄漏原始成分的可能（柔軟劑、促進(jìn)劑、單體組合物和溶劑）。PEEK的拉伸強度為90~100MPa，但可通過(guò)碳增強得到提高。然而這也可能引發(fā)一些新的問(wèn)題，如內植物破裂，磨損后微纖維的釋放，纖維和多聚物結合鍵的強度會(huì )逐漸降低。有時(shí)會(huì )加人硫酸鋇作為X線(xiàn)顯像的對照劑。這些材料有很高的化學(xué)惰性，對機體周?chē)h(huán)境的抵抗力強，但由于其疏水性，如果沒(méi)有涂層或進(jìn)行表面加工，則無(wú)法與骨組織進(jìn)行整合。這種多聚物材料目前主要是制作脊柱填料鋼板用于腰椎體融合。

骨缺損填充的方法和材料

骨科醫生在臨床工作中常需要對骨缺損進(jìn)行治療，造成骨缺損的原因有創(chuàng )傷、感染和（或)缺血。骨替代治療可以在缺損的當時(shí)進(jìn)行，也可以間隔一段時(shí)間使需要進(jìn)行骨替代的部位得到充分準備后進(jìn)行。骨移植的金標準仍然是自體骨松質(zhì)和骨皮質(zhì)移植，可以是游離骨塊***移植或帶血管骨移植。雖然自體骨移植效果優(yōu)于其他任何替代物，但其骨量有限且取骨部位常伴有疼痛。為了能夠最大限度地利用自體骨松質(zhì)，移植骨可用不同類(lèi)型的可吸收膜進(jìn)行保護。

人工填充材料替代骨組織

這些替代物似乎很有吸引力。然而它們必須同時(shí)具備可靠的機械強度，對骨折愈合的干擾小，有骨傳導和（或）骨誘導作用吸收的過(guò)程不影響骨折愈合，不會(huì )降低局部的抗感染能力。

最常用于填充骨缺損的人工材料為磷酸鈣化合物，包括羥基磷灰石、P磷酸三鈣（P-TCP)及羥基磷灰石復合物（雙相磷酸鈣BCP)。這些材料具有卓越的骨傳導能力。但是它們非常脆弱，因此應限制在低負荷或無(wú)負荷條件下使用。羥基磷灰石的吸收時(shí)間常達數十年，因此羥基磷灰石被認為是不可吸收的。溶解性與骨組織礦質(zhì)成分的溶解性十分相近。因此，p-TCP顆粒或小塊于體內1~2年時(shí)間可吸收。P-TCP通過(guò)破骨作用被降解，其過(guò)程與死骨的吸收一樣。BCP的生物活性介于羥基磷灰石和-TCP之間，其降解的速度取決于兩者的比例：隨著(zhù)(3-TCP成分的增加，其速度加快。

注射性骨代替品，如所謂的CaP水泥，具有很好的操作性，其機械力學(xué)穩定，而且非常的多孔疏松。但是由于其平均孔徑過(guò)小，使細胞無(wú)法移行到材料內部。此外，CaP水泥的吸收是一層一層而非均勻的。