1、生 物材料学论文论文题目：骨水泥在医学上的应用学 院：化学与化工学院 专 业：无机非金属材料工程班 级：无机 101 班 学 号：1008110373 学生姓名：冯向坤 指导教师：吕剑明 2013 年 06 月 09 日贵州大学本科论文 第 0 页目 录前 言 .1摘 要 3第一章 骨水泥 3第二章 骨水泥分类 4第三章 骨水泥在医学上的应用 .4贵州大学本科论文 第 1 页前 言目前生物活性陶瓷作为骨填充、修复材料已经在临床上大量应用，但由于这些材料都是高温烧结后的块状或颗粒状，不具有可塑性。医生在手术过程中无法按照病人骨缺损部位任意塑型，而且不能完全充填异形骨空穴。另一方面，人工关节的固定
2、、不稳定性骨折的内固定等同样也需要一种新的生物医用材料。因此，一种新型的生物材料骨水泥成为了人们关注的热点。生物骨水泥在发展过程中形成了两大体系：生物相容性较差的 PMMA 骨水泥和生物相容性良好的磷酸钙骨水泥。水泥实际上一类无机或有机及其混合物粉末材料，在常温下当它与水或水溶液拌和后所形成的浆体，经过一系列化学、物理作用后，能够逐渐硬化并形成具有一定强度的人造石。而骨水泥是一种有机高分子化合物材料。它是用单体甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯经聚合反应而成。作为骨水泥，除了易塑形和凝固后一定的强度，同时还必须具有生物相容性自 20 世纪 70 年代起， 骨水泥作为抗生素载体最早最广泛应用于防治
3、骨关节感染。生物材料是一类具有特殊性能、特殊功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾患等医疗保健领域，而对人体无毒，无副作用，不凝血，不溶血，不引起人体细胞的突变，畸变和癌变，不引起免疫排异反应的材料。而第六届国际生物材料年会给生物材料定义为：生物材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相结合而设计的物质，它与躯体不起药理反应。这一定义规定了生物材料是指置换或恢复活组织及其功能，对机体呈生理惰性的植入材料。贵州大学本科论文 第 2 页骨水泥在医学上的应用摘 要寻找理想的骨移植材料修复临床因各种原因造成的骨缺损一直是骨科领域研究十分活跃的课题。骨水泥是医学中应用最为广泛的生物材料，
4、骨水泥是一种有机高分子化合物材料。它是用单体甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯经聚合反应而成，骨水泥注入骨髓腔后在凝固过程中释放大量的热量。本文着重骨水泥的分类和应用进行研究，关键词：骨水泥，医学，应用第一章 骨水泥水泥，在常温下当它与水或水溶液拌和后所形成的浆体，经过一系列化学、物理作用后，能够逐渐硬化并形成具有一定强度的人造石。PVP 俗称骨水泥，化学名称为聚乙烯吡咯烷酮，是性能优异、用途广泛的水溶性高分子化合物，属高科技含量、高附加值精细化工产品，是国际倡导的重要化工中间体和医药中间体。骨水泥是一种有机高分子化合物材料。它是用单体甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯经聚合反应而成。骨水泥是一种
5、用于骨科手术的医用材料，由于它的部分物理性质以及凝固后外观和性状颇像建筑、装修用的白水泥，便有了如此通俗的名称。其实，它的正名是骨粘固剂。其主要成分是聚甲基丙烯酸甲酯，主要用于人工关节置换手术。PVP，俗称骨水泥。化学名称为聚乙烯吡咯烷酮，是性能优异、用途广泛的水溶性高分子化合物，属高科技含量、高附加值精细化工产品，是国际倡导的重要化工中间体和医药中间体。聚维酮在医药上有广泛的应用，为国际倡导的三大药用新辅料之一。应用最广的是片剂、颗粒剂的粘合剂。PVP 还可用作胶囊的助流剂，眼药的去毒剂及润滑剂，注射剂的助溶剂，液体制剂的分散剂，酶及热敏药物的稳定剂。聚维酮还可与碘合成 PVP-I 消毒杀菌
6、剂。在隐形眼镜中，PVP 作为接触眼镜的成份，可增加其亲水性。PVP 在医药上还可用作低温保存剂。聚维酮 K30，正收入中国药典2000版，PVP 收入美国药典26版。贵州大学本科论文 第 3 页第二章 骨水泥分类现阶段临床使用的骨水泥有两大类：（1）不可降解的骨水泥：丙烯酸骨水泥，聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）等；丙烯酸骨水泥：主要是在 MMA 中添加乙基均苯三酸 4-甲基丙烯脂作为促粘剂，同时在固相中添加羟磷灰石粉末以提高骨相容性。聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）：聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为 PMMA，俗称有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种。聚甲基丙烯酸甲酯是刚性
7、硬质无色透明材料，密度为 1.18-1.19g/CM3，折射率较小，约 1.49，透光率达 92%，雾度不大于 2%，是优质有机透明材料。（2）可被降解的骨水泥：羟基磷酸钙骨水泥等。实验发现羟基磷酸钙骨水泥不能提高椎体强度与硬度。PMMA 是目前 PVP 最常用的骨水泥。羟基磷酸钙：羟基磷灰石简称 HA，属于磷酸盐系无机非金属材料。其化学成分和晶体结构与脊椎动物的骨和牙齿中的矿物成分非常接近。作为人和动物骨骼及牙齿的主要无机成分，羟基磷灰石具有良好的生物相容性，无生物毒性，是与骨组织生物相容性最好的生物活性材料，植入骨组织后能在界面上形成很强的化学键合，已经广泛作为生物硬组织修复和替换的材料。
8、骨水泥应用在治疗脊柱骨折的时候往往是压缩性骨折，这个手术的全称叫椎体成形术，就是用骨水泥，把压缩的椎体给重新支撑起到，而水泥又起到固定作用。一般来讲，如果患者不是过敏体质的，都不会有过敏现象，现在的骨水泥材料是聚甲基丙烯酸甲酯，材料很稳定，不会对人体产生副作用。十分钟凝固之后，可以对压缩的骨折起到很好的成形固定作用。第三章 骨水泥的应用生物医学材料又称为生物材料。是用以和生物系统接合，以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能的材料。它可以是天然产物，也可以是合成材料，或者是它们的结合物，还可以是有生命力的活体细胞或天然组织与无生命的材料结合而成的杂化材料。与生物系统直接接合是生物医学材
9、料最基本的特征，如直接进入体内的植入材料，人工心肺、肝、肾等体外辅助装置等与血贵州大学本科论文 第 4 页液直接接触的材料。生物医学材料除应满足一定的理化性质要求外，还必须满足生物学性能要求，即生物相容性要求，这是它区别于其他功能材料的最重要的特征。生物医用材料可以按多种方法分类。根据材料的组成和性质，可以分为医用金属及合金、医用高分子材料、生物陶瓷以及骨水泥等等。目前生物活性陶瓷作为骨填充、修复材料已经在临床上大量应用，但由于这些材料都是高温烧结后的块状或颗粒状，不具有可塑性。医生在手术过程中无法按照病人骨缺损部位任意塑型，而且不能完全充填异形骨空穴。另一方面，人工关节的固定、不稳定性骨折的
10、内固定等同样也需要一种新的生物医用材料。因此，一种新型的生物材料骨水泥成为了人们关注的热点。生物骨水泥在发展过程中形成了两大体系：生物相容性较差的 PMMA 骨水泥和生物相容性良好的磷酸钙骨水泥。PMMA 属于生物惰性材料，不能与宿主骨组织形成有机的化学界面结合，另外凝固聚合过程中产生热量、单体的细胞毒性作用、可操作时间有限等不足也限制了其临床应用。磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Cement, CPC)最早由美国的 Brown 和 Chow 于 20 世纪 80 年代提出。CPC 是由一种或几种磷酸钙盐粉末的混合 物 与 调 和 用 的 液 相 发 生 水 化 发 应 ，
11、在 生 理 条 件 下 能自 固 化 ， CPC 固相由各种磷酸钙和钙盐组成，其组成可随预期生成物性质（Ca/P 比等）的 不 同 而 变化 。 不 同 研 究 者 研 制 出 了 不 同 种 类 的 磷 酸 钙 骨 水 泥 。聚维酮在医药上有广泛的应用，为国际倡导的三大药用新辅料之一。应用最广的是片剂、颗粒剂的粘合剂。PVP 还可用作胶囊的助流剂，眼药的去毒剂及润滑剂，注射剂的助溶剂，液体制剂的分散剂，酶及热敏药物的稳定剂。聚维酮还可与碘合成 PVP-I 消毒杀菌剂。在隐形眼镜中，PVP 作为接触眼镜的成份，可增加其亲水性。PVP 在医药上还可用作低温保存剂。聚维酮 K30，正收入中国药典
12、2000 版，PVP 收入美国药典 26 版。骨水泥应用在治疗脊柱骨折的时候往往是压缩性骨折，这个手术的全称叫椎体成形术，就是用骨水泥，把压缩的椎体给重新支撑起到，而水泥又起到固定作用。一般来讲，如果患者不是过敏体质的，都不会有过敏现象，现在的骨水泥材料是聚甲基丙烯酸甲酯，材料很稳定，不会对人体产生副作用。十分钟凝固之后，可以对压缩的骨折起到很好的成形固定作用。随着临床技术的发展，对手术创口的要求越来越小，逐渐发展微创外科。在骨缺损和骨折治疗中，有一些手术要求通过注射器和针头经皮穿刺注射的方式来完成对骨缺损的修复和骨折固定。如骨质疏松症和骨质疏松性骨折的预防和治疗，骨质疏松的病人用螺钉作为内固
13、定时，由于骨床稀疏，骨对螺钉的把持力不够，很容易出现螺钉滑丝、松动、脱出，导致固定失败，这成为医学上急需解决的难题。如果能够将骨水泥注入椎体内，将会达到增强椎体强度和稳定性，防止塌陷，缓解腰背贵州大学本科论文 第 5 页疼痛，甚至部分恢复椎体高度的目的。对于一些骨水泥用量少而且需要定位的 “小 ”外 科 手 术 (如 牙 根管 充 填 )， 若 采 用 导 管 插 入 注 射 CPC 来 完 成 ， 手 术 将 更 方 便 。 因此近年来，可注射 CPC 成为 CPC 研究的重点,并可能在众多的医疗领域中具有更为广泛的应用前景。第四章 参考文献1王善沅,陈剑宏. 骨水泥药物释放速度因素的研究. 生物医学工程通报,2008 4 (1) : 1241272刘成安,王善沅.磷酸钙骨水泥在人工髋关节置换中的应用,人工关节的基础与临床研究. 戴克成,卢世璧,张方成主编. 人民卫生出版社,2001 ,73 郑昌琼,王士斌,冉均国,王善沅,梁戈. HA/ 网孔PMMA 复合骨水泥的研制及其种植的动物实验,96 中国材料研讨会96C - MRS 论文集4郑玉峰、李莉.生物医用材料学.哈尔滨工业大学出版社.20055汤顺清、毛萱.无机生物材料学.华南理工大学出版社.2008
