Dul Chun Cinn Taighde Ar Úsáid Ábhair Chóimhiotail Tíotáiniam in Ortaipéidic

Cóimhiotal tíotáiniamtar éis éirí mar ábhar a úsáidtear go coitianta i gcleachtas cliniciúil ortaipéideach (cosúil le plátaí cruach fosúcháin inmheánacha agus hailt shaorga) mar gheall ar a chuid airíonna meicniúla den scoth agus cumas osteogenic, ach tá teorainneacha aige ar nós táimhe miotail agus scaoileadh ian. Déanann an cóimhiotal tíotáiniam nua na hairíonna fisiciceimiceacha agus bitheolaíocha a bharrfheabhsú trí eolaíocht ábhair. Déanann an t-alt seo athbhreithniú ar dhul chun cinn taighde an iarratais ortaipéideach agus soláthraíonn sé tagairt d'fhorbairt an réimse.

Is miotail iad ábhair ionchlannáin ortaipéideacha go príomha, lena n-áirítear cruach dhosmálta, cóbalt agus a chóimhiotail, tíotáiniam agus a chóimhiotail, etc. Ina measc, úsáidtear cóimhiotail tíotáiniam go forleathan i gcleachtas cliniciúil mar gheall ar a buntáistí gan íoc mar bith-chomhoiriúnacht, ard-neart, friotaíocht creimeadh, agus dlús íseal. Le blianta beaga anuas, tá taighde domhain déanta ag go leor scoláirí ar mhodhanna próiseála agus déantúsaíochta, modhnú dromchla, méid pore agus porosity cóimhiotail tíotáiniam, arb é is aidhm dóibh na fadhbanna a bhaineann le modulus ard-leaisteach, táimhe dromchla agus scaoileadh ian miotail atá os comhair cóimhiotail tíotáiniam in iarratais chliniciúla a réiteach. Ní hamháin go gcabhróidh na staidéir seo le héifeacht iarratais bhitheolaíoch cóimhiotail tíotáiniam a fheabhsú, ach freisin feabhas a chur ar airíonna osseointegration, airíonna antibacterial agus airíonna sábháilteachta in vivo. Sa pháipéar seo, déantar athbhreithniú gairid ar mhodhnú agus ar mhodhnú dromchla, airíonna struchtúracha agus cineálacha éagsúla cóimhiotail tíotáiniam cóimhiotail tíotáiniam, chun tuiscint dhomhain a fháil ar stádas reatha, buntáistí agus míbhuntáistí cóimhiotail tíotáiniam in iarratais bhitheolaíocha, chomh maith lena ndul chun cinn taighde agus treoracha forbartha sa todhchaí.

1. Struchtúr cnámh agus buntáistí agus míbhuntáistí cóimhiotail tíotáiniam
Tá struchtúr cisealta ag cnámh ag na leibhéil mhacrascópacha, mhicreascópacha agus nanascála, ina bhfuil mianraí orgánacha agus neamhorgánacha araon. De réir struchtúr agus dlús, is féidir é a roinnt ina chnámh trabecular agus cnámh cortical. Tá cnámh trabecular comhdhéanta de líonra scagach le porosity de 50% ~ 90% agus modulus leaisteacha de 0.02 ~ 2 GPa, cé go bhfuil cnámh cortical soladach, le porosity de 3% ~ 5% agus modulus leaisteacha de 3 ~ 30 GPa. Bíonn an chnámh ag athrú de shíor mar gheall ar na brúnna éagsúla a chuirtear i bhfeidhm, agus mar sin is féidir go dtiocfadh ath-ionsú cnámh a bhaineann le dlí Wolff as aon mhí-oiriúnú modulus idir an ionchlannán agus an cnámh. Ba cheart don ionchlannán ortaipéideach idéalach athghiniúint cnámh a chur chun cinn sa limistéar damáiste agus feidhm fhisiceach na cnámh a athchóiriú. Go ginearálta, ba chóir go mbeadh siad gar do chnámha nádúrtha agus á rialú ag na hairíonna bunúsacha seo a leanas:
(1) Bith-chomhoiriúnacht;
(2) meaitseáil airíonna meicniúla;
(3) Struchtúr an-scagach.
Ina theannta sin, tá airíonna antibacterial tábhachtach freisin.

In ortaipéidic, úsáidtear ionchlannáin tíotáiniam i raon leathan feidhmchlár, lena n-áirítear athsholáthair próistéise cromáin agus glúine chun cóireáil a dhéanamh ar chineálacha éagsúla airtríteas, feistí comhleá dromlaigh chun cobhsaíocht veirteabraí meathlaithe agus éagobhsaí a chinntiú, agus feistí socraithe briste éagsúla cosúil le plátaí miotail, scriúnna, agus tairní intramedullary. De réir mar a leanann líon na nósanna imeachta ionchlannaithe ag méadú, bíonn go leor rioscaí ag othair ar nós ionfhabhtú baictéarach, droch-osseointegration, agus athlasadh aiseiptigh. Cé go bhfuil cáil ar chóimhiotail tíotáiniam mar gheall ar a mbith-chomhoiriúnacht sármhaith agus friotaíocht creimeadh, ní féidir neamhaird a dhéanamh ar a n-easnaimh ionchasacha: ar an gcéad dul síos, tá dromchla bitheolaíoch támh ag ionchlannáin cóimhiotail tíotáiniam neamhchóireáilte, rud a dhéanann difear dá n-idirghníomhaíocht le horgánaigh bheo; ar an dara dul síos, níl airíonna antibacterial ag cóimhiotal tíotáiniam féin; Ar an tríú dul síos, in ainneoin a bith-chomhoiriúnacht mhaith, a luaithe a dhéantar damáiste don scannán ocsaíd ar an dromchla, féadfar iain mhiotail díobhálacha a scaoileadh isteach sa sruth fola, rud a d'fhéadfadh fadhbanna sláinte tromchúiseacha a bheith ann.

2. Modhnú dromchla agus modhnú cóimhiotal tíotáiniam
Meastar go bhfuil droch-chneasú cnámh luath ag an gcomhéadan ionchlannaithe cnámh ar cheann de na príomhchúiseanna le teip iarobráide. Le blianta beaga anuas, tá forbairt na teicneolaíochta modhnú dromchla tar éis smaointe nua a sholáthar chun na fadhbanna thuas a réiteach. Cuireann taighdeoirí substaintí áirithe le dromchla cóimhiotail tíotáiniam chun éifeachtaí frith-ionfhabhtaithe, oistéigineacha, caithimheacha, frithchreimeadh agus frith-ocsaídiúcháin a bhaint amach. Áirítear le teicnící modhnú dromchla ceimiceach anodizing, micrea-ocsaídiú stua, sil leictreafóiriteach, sil-leagan ceimiceach gaile, téamh alcaile, agus sil-leagan ciseal adamhach.
Trí bhannaí ceimiceacha a fhoirmiú, tá substaintí nua le fórsaí nasctha láidir ceangailte. Ina theannta sin, tá teicneolaíocht modhnú dromchla ceimiceach curtha in oiriúint d'ionchlannáin le cruthanna casta, a bhfuil ionchais iarratais iontach aige maidir le cóimhiotail tíotáiniam priontála 3D a mhodhnú. Murab ionann agus modhanna ceimiceacha, ní athraíonn teicneolaíocht modhnú dromchla fisiceach airíonna ceimiceacha na n-ábhar, ach braitheann sé ar léasair, cáithníní ardfhuinnimh, ultrafhuaime agus teicneolaíochtaí eile chun cuma dromchla agus deilbhíocht mhicreascópach cóimhiotail tíotáiniam a mhodhnú.
Méadaíonn teicnící traidisiúnta greanroiseadh garbh dromchla cóimhiotail tíotáiniam, ag feabhsú cobhsaíocht luath na n-ionchlannán. Is teicneolaíocht réasúnta nua é léasair a athraíonn struchtúr na n-ábhar ag na leibhéil nanaiméadar agus micriméadar. Brane⁃mark et al. úsáid teicneolaíocht léasair chun an ionchlannán a mhodhnú ar shuíomh ar leith agus ansin é a chur sa tibia agus femur, agus léirigh na torthaí gur fheabhsaigh an teicníc seo ancaireacht an chomhéadain ionchlannáin chnámh. Dúirt Gittens et al. d'fhorbair modh modhnú dromchla chun gnéithe nanascála a tháirgeadh ar phlátaí tíotáiniam, rud a fhágann go bhfuil difreáil osteoblast feabhsaithe. Bhí an struchtúr póiriúil tíotáiniam brataithe le geilitín ilchiseal agus chitosan ina raibh próitéin cnámh-morphogenetic nó vancomycin, a léirigh gníomhaíocht fhrithmhiocróbach láidir i gcoinne baictéir phlanctónach agus greamaitheacha.

I measc na bratuithe dromchla éagsúla, is é plasma spraeáil hydroxyapatite (HA) an chuid is mó a úsáidtear go forleathan mar gheall ar a buntáistí mar éascaíocht oibríochta agus praghas íseal. Ina theannta sin, is féidir le micrea-ocsaídiú stua, cóireáil hidrothermal, sil-leagan leictreafóiréis agus teicneolaíochtaí eile bratuithe HA a fhoirmiú go rathúil ar dhromchlaí scagach tíotáiniam. Tá staidéir déanta i gcomparáid le bratuithe HA spraeáladh plasma le bratuithe HA taiscthe leictriceimiceach, agus léiríonn na torthaí go bhfuil garbh dromchla agus fliuchtacht níos airde ag an dara ceann.
Is féidir bith-chomhoiriúnacht a fheabhsú trí chriadóireacht sciath agus ocsaídí miotail alcaile eile. Tá Urbanski et al. [18] brataithe Ti6Al4V le dé-ocsaíde tíotáiniam agus shilice agus é a chur i femur na francaigh, agus fuarthas amach go raibh an freagra athlastacha an ábhair éadrom. Is modh nua é cóimhiotail tíotáiniam a chóta le dramhaíl talmhaíochta cosúil le fuinseog cromáin ríse, fuinseog duille siúcrós, peanuts, agus cromáin arbhair, toisc go bhfuil líon mór ocsaídí silica agus nanacháithníní nó microparticles gaolmhara eile sna hábhair seo. Baineadh úsáid as an modh seo i bithghloine agus criadóireacht, áit a n-úsáidtear cromáin ríse in ionad shilice mar bhratú le haghaidh bithghloine.
3. Saintréithe struchtúracha cóimhiotal tíotáiniam
Meallann garbh dromchla an ábhair cealla athlastacha níos mó chun cloí, mar shampla macrophages, ar a dtugtar an feiniméan "garbh". Fuarthas amach gurb é 0.51 ~ 1.36μm meán-garbh an ábhair, rud a d'fhéadfadh polarú macrophages greamaitheacha a chur chun cinn i feinitíopa M2. Olivares-Navarrete et al. fuarthas amach gur fheabhsaigh Ti6Al4V ar dhromchla garbh an timpeallacht athlastach áitiúil i gcomparáid le Ti6Al4V le dromchla mín, agus laghdaigh cealla a bhí ag fás ar a dhromchla leibhéil athlastacha interleukin pro-. Dá bhrí sin, ní hamháin go bhfuil cóimhiotail tíotáiniam le garbhús dromchla ar leith a chabhródh le rialáil luath-athlasadh ag macrophages, ach freisin le osseointegration sa chéim níos déanaí.
Chomh maith le roughness, tá airíonna fisiceacha eile dromchlaí cóimhiotail tíotáiniam bainteach freisin le fás cnámh, mar shampla fliuchtacht, acmhainneacht zeta agus fuinneamh dromchla. Ina theannta sin, cuireann an sciath fosfáit chailciam dópáilte ar tíotáiniam scagach 3D priontáilte le hoscé-imeascadh luath agus giorraíonn sé am cneasaithe. Tá modhnú pasivation gníomhaire ceimiceach forbartha ag foireann taighde a chuireann asaithe próitéine chun cinn go roghnach agus ar an mbealach sin a fheabhsaíonn greamaitheacht osteoblast ar an dromchla tíotáiniam, nach bhfuil i gceist le ciseal bithghníomhach a fhoirmiú, ach a athraíonn coinníollacha dromchla chun bithfhixation a éascú agus an t-am fáis cnámh timpeall ionchlannáin tíotáiniam a ghiorrú.

Bíonn tionchar díreach ag airíonna fisiceacha agus ceimiceacha agus moirfeolaíocht an ábhair ar fhliuchtacht, rud a rialaíonn asaithe bithmhóilíní agus ceangaltán cille. Laghdaíonn hidreafaileacht dromchla greamaitheacht baictéarach (trí fhórsaí van der Waals a lagú), rud a laghdóidh an baol ionfhabhtaithe ionchlannáin agus go gcuirtear chun cinn osseointegration luath. Tá cóimhiotail tíotáiniam traidisiúnta seans maith go occlusion strus agus resorption cnámh mar gheall ar a modulus ard leaisteach, agus tá sé deacair a atáirgeadh struchtúr ciseal fíochán cnámh. Laghdaíonn an t-ábhar tíotáiniam scagach an modulus tríd an struchtúr pore agus feabhsaítear an éifeacht ancaireachta le cabhair ó fhás cnámh. Is féidir lena teicnící ullmhúcháin (m.sh., shintéiriú, priontáil 3D) rialú beacht a dhéanamh ar mhéid pore agus porosity pores idirnasctha.

Tá dhá bhuntáiste ag teicneolaíocht priontála 3D thar déantúsaíochta traidisiúnta: meaitseáil micreascópach de mhodúl cnámh nádúrtha trí phiocháin réamhshocraithe chun an baol a bhaineann le maisc agus scaoileadh strus a laghdú; Ag an leibhéal macrascópach, úsáidtear scanadh CT chun oiriúnú dé-mheicniúil agus moirfeolaíoch ar lochtanna cnámh casta a bhaint amach.

Déanann an cóimhiotal tíotáiniam sintéaraithe scagach nua insamhladh go rathúil ar struchtúr neamhord agus modulus leaisteacha cnámh cealaithe trí dhearadh porosity 75%. Léirigh turgnaimh In vitro gur chuir an struchtúr seo go mór le greamaitheacht agus iomadú osteoblasts, agus bhí a fheidhmíocht osseointegration níos fearr ná feidhmíocht tíotáiniam scagach clóite 3D. Bíonn tionchar ag a saintréithe struchtúracha (méid pore, porosity, dáileadh spásúil, etc.) ar osseointegration trí mheicníocht: (1) oiriúnú maoine meicniúil; (2) pores a nascadh chun imirce na gcealla cnámh progenitor a chur chun cinn; (3) Iompar cothaitheach/ocsaigin agus insíothlú soithíoch a bharrfheabhsú.

Is iad méid pore agus porosity na croí-pharaiméadair rialála: léiríonn staidéir leá léasair roghnacha go bhfuil an méid pore sorcóireach 632μm níos mó a chabhródh le fás cnámh ná 309μm/956μm, agus is féidir le méid pore 801μm an cobhsaíocht tosaigh a fheabhsú. Léirigh an tairseach chriticiúil go raibh < 400 μm bac ar threá cille, > 900 μm mar thoradh ar theagmháil cnámh neamhleor, agus bhí an raon porosity de 75% -85% optamach.

I dtéarmaí cineál cóimhiotail tíotáiniam, tá Ti6Al4V i gceannas ar an margadh, ach tá riosca citotocsaineach ann maidir le scaoileadh ian Al/V. Laghdaíonn cóimhiotail nua cosúil le Ti-15Ta-10.5Zr agus Ti-13Nb-13Zr modulus agus neart á choinneáil ag an am céanna trí chomhdhéanamh eiliminteach a choigeartú. Is fiú aird a thabhairt ar threoracha nuálaíocha cosúil le sár-elasticity cóimhiotail nicil-tíotáiniam agus airíonna antibacterial copar / airgid Ti6Al4V.

Díríonn na dúshláin atá ann faoi láthair ar: (1) claochlú beacht ar struchtúr laitíse cóimhiotail trí theicneolaíocht déantúsaíochta breiseáin; (2) Is gá fíorú slabhra iomlán in vitro, in vivo, agus clinic a neartú. Ba cheart go ndíreodh taighde sa todhchaí ar an gcaidreamh cainníochtúil idir paraiméadair struchtúracha agus gníomhaíocht bhitheolaíoch chun forbairt ionchlannáin deisiúcháin cnámh pearsantaithe a chur chun cinn.

4. Achoimre agus dearcadh
Tá cóimhiotail tíotáiniam in úsáid mar ábhair socrúcháin ó na 1960idí. Ó shin i leith, tá scoláirí ag déanamh taighde ar chomhdhéanamh cóimhiotail agus airíonna dromchla a athrú chun ábhar a fhorbairt leis an meascán is fearr d'airíonna meicniúla agus ceimiceacha. Próisis phróiseála nua-aimseartha éagsúla, chomh maith le bratuithe dromchla cuí agus modhnuithe, chun airíonna inmhianaithe ionchlannáin tíotáiniam a bhaint amach. Tá gá le tuilleadh acmhainní agus taighde chun cóimhiotal tíotáiniam a fhorbairt atá diana, bith-chomhoiriúnach, resistant creimeadh agus resistant caitheamh.
Trí shaintréithe éagsúla cóimhiotail tíotáiniam a thuiscint, moltar réitigh éagsúla le haghaidh fadhbanna modal ard-leaisteach agus táimhe dromchla cóimhiotail tíotáiniam, agus modhnú dromchla agus modhnú dromchla mar mhodhanna a úsáidtear go coitianta chun gníomhaíocht dromchla cóimhiotail tíotáiniam a mhéadú. Ní hamháin go réitíonn déantús cóimhiotail tíotáiniam scagach an fhadhb a bhaineann le modulus ard-leaisteach, ach freisin méadaíonn sé feidhmíocht bhitheolaíoch an osseointegration. Mar sin féin, tá go leor fadhbanna ann fós a chaithfear a phlé agus a réiteach i bpróiseas táirgthe cóimhiotail tíotáiniam scagach éagsúla. Soláthraíonn cur i bhfeidhm bratuithe feidhmiúla de struchtúir phóiriúla agus fionnachtain struchtúir bhithmhiméadacha trabecular roghanna níos fearr chun feidhmeanna bitheolaíocha cóimhiotail tíotáiniam a chur chun cinn. Sa todhchaí, táthar ag súil, cé go bhfeabhsófar struchtúr meicniúil agus airíonna eile cóimhiotail tíotáiniam, go gcuirfear feabhas leanúnach ar chur i bhfeidhm bratuithe feidhmiúla bitheolaíocha ar dhromchla cóimhiotail tíotáiniam, agus déanfar dul chun cinn agus fionnachtana nua maidir le fás cnámh áitiúil, osseointegration, antibacterial agus frith-ionfhabhtú.