השפעת Calcium Phosphate מתקפלת על אינטגרציה מכנית של העצם

הבנת אינטגרציה של עצמות-אימ השתל והחשיבות הקלינית שלה

השילוב המוצלח של שתלים אורתופדיים ודנטליים עם רקמת העצם המארחת נותר אבן הפינה של ניתוח שיקום מודרני.בין אם בסך הכל hip arthroplasty, היתוך השדרה, או השתלת שיניים, איכות ממשק העצם-השתל קובע את היציבות המכנית, יכולת הפחתת עומס, והישרדות ארוכת טווח של המכשיר.

בין הגישות הנחקרות ביותר לשיפור המשקעים הוא היישום של ציפוי סידן פוספט (CaP) על פני משטחי השתלים. ציפויים אלה נועדו לגשר על הפער בין תת-קרקעית או פולימרית לבין סביבת העצם החיה, מתן משטח חיובי מבחינה כימית המעודד היווצרות העצם ושילוב מכני ישיר.

מה זה Calcium Phosphate Coating?

ציפויי Calcium phopts הם שכבות דקות של חומרים קרמיקה שאינם עולים על פני השטח של שתלים רפואיים.הרכב שלהם דומה מאוד לשלב המינרלי של העצם הטבעית, שהוא בעיקר הידרוקסיפטיטיס פחמן (HA) השלבים הקריסטל הנפוץ ביותר בשימוש בציפויים כוללים hydroxyapatite, tricalcium פוספט (T), ו- biphasic סידן (B הם מסווגים באופן פעיל חומרים ביולוגיים מאשר אינטראקציה.

הרציונלי מאחורי שימוש בציפוי CaP נובע מהמנגנון של היווצרות העצם עצמו.במהלך עיצוב העצם הטבעי, אוסטאובסטונס להפקיד סידן ו- פוספט בצורת גבישים הידרוקסיפטיים בתוך המטריקס ההתנגשות. על ידי הצגת משטח שממחיש את הכימיה המינרלית הזו, שתלים ק"פ יכולים לגרום לתגובות תאיות חיוביות ומול; במיוחד את ההתפשטות של תאים חדשים, אשר נוצרו באופן ישיר של אוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוגאניים, אשר בסופו של תהליך חדש, אשר בסופו של מערכת יחסים, אשר בסופו של קשר חדש, אשר בסופו של הגוף, אשר בסופו של דבר, נוצר על פני השטח, אשר בסופו של דבר, אשר נוצר על פני השטח שנוצר על פני השטח החדש, אשר בסופו של דבר, אשר נוצר על פני השטח, אשר נוצר על פני השטח החדש, אשר נוצר על פני השטח שנוצר על ידי מינרלוגני, אוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסטאוסט

שיטות נפוצות של יישום

כמה טכניקות ייצור פותחו כדי ליישם ציפוי CaP עם עובי מבוקר, גבישיות, וטופוגרפיה על פני השטח:

• (FLT:0)Plasma ריסוסינג: FLT:1השיטה הנפוצה ביותר בשתלים אורתופדיים מסחריים. מטוס פלזמה עתירי ממיס אבקת hydroxyapatite ומדחף אותה על פני השטח של השתל.ה הציפוי המתקבל הוא בדרך כלל 50 –200 & מיקרוסקופ; עבה ומציע דבקות מעולה, למרות שהוא יכול לסבול מתופעות לא חד-מיניות ועיוות בשלב קיצוני.
• (FLT:0Sol-gel עיבוד:FLT:1 שיטה פתרון כימי שמהווה סרט דק (בדרך כלל 1 –10 & micro;m) באמצעות הידרוליזה ותגובות פוליקונזה. גישה זו מציעה שליטה מדויקת על ציפוי ומיקרו-מבנה בטמפרטורות עיבוד נמוכות יחסית.
• (FLT:0) תיעוב אלקטרורגנטי (EPD): irFLT:1 חלקיקים מטען CaP מושעה במדיום נוזלי נמשכים משטח השתל תחת שדה חשמלי יישומי.
• (FLT:0 Magnetron sputtering: ⁇ 1) A פיזיותרפיה של קידוד אשר מייצרת סרטים צפופים, דקים (0.5 –5 & micro;m) עם דבקות מעולה וסטוימטריה מבוקרת.
• (FLT:0) ביומטית מחיקה: FIRLT:1) השתל שקוע בנוזל גוף מדמה (SBF) בתנאים מבוקרים כדי לגדל שכבה דמוית עצם באופן ספונטני.

מכניזם של אינטגרציה מכנית

האינטגרציה המכנית של השתל בתוך העצם ניתן להעריך באמצעות מספר פרמטרים, כולל כוח דחיפה, כוח משיכה, כוח הסרת מומנט, וכוח Shear בין-גזעי. ציפויי phopts phopus משפרים את המדדים האלה באמצעות מנגנונים משלימים מרובים:

עצמות בתוך-Growth ו- Interlocking

ציפוי CaP יוצר טופוגרפיה תלת-ממדית דמוי פני השטח של המיקרו בקנה מידה וננומטרי. תאים אוסטאוגניים מיישבים את פני השטח הזה והפיקד את מטריקס העצם לתוך הלא סדירות, ויוצרים שילוב מכני כמו רקמות מינרלים בוגר.אפקט זה בין-מבודד מגביר את ההתנגדות לכוחות Shear ומונע micromotion כי אחרת לשבש את תהליך הריפוי.

« ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מעבר לשילוב פיזי, ציפוי CaP יכול לפתח אג"ח כימי אמיתי עם רקמת העצם. בסביבה הביולוגית, משטח הציפוי עובר פירוק חלקי ושיקום, יצירת שכבת פליטה פחמן כמעט זהה למינרל העצם. שכבה זו יוצרת רצף של הרכב הכימי על פני הממשק, צמצום הגבול החד בין השתל לרקמות כאלה הם חזקים יותר כי הם מחלקים לחץ חזק יותר ודיכוי של מטוסים חלשים יותר.

פעילות אוסטאובסט

נוכחות של סידן ופוספט סטיות על פני השטח השתל משפיעה ישירות על התנהגות אוסטאובסטורלית.קליקום ions להפעיל קולטנים רגישים סידן (CaSR) על קרום אוסטאובסטוסטר, מה שגורם ל cascades מיתיקים תאיים שמקדמים את התפשטות התא, הבחנה, וביטוי של חלבונים ממטרת עצם כגון אוסטאוסטאוקלצין וסוג Iage phate, כלומר, משמשות תגובה מהירה יותר למולקולות של תאים מופעלות יותר.

היתרונות של Calcium Phosphate מתקפלים בפרקטיקה קלינית

עשרות שנים של מחקר קליני ורפואה הקימו מגוון רחב של יתרונות עבור שתלים CaP-coated:

• (FLT:0) ,Accelerated osseointegration:FLT ( 1:1) מחקרים יסטולוגיים במודלים של בעלי חיים מראים כי ציפוי CaP יכול להפחית את הזמן הנדרש עבור תיקון צמחי עצמות יציב על ידי 30 – 50% בהשוואה לפקדים לא מבוקרים.זה בעל ערך במיוחד בחולים עם איכות העצם שנפגעה, כגון אלה עם סוכרת או או או או או סוכרת.
• (FLT:0) ייצוב מכני בתחילת נקודות:ראהFLT 1: 1 Push-out בדיקות ארנבת ומודלים Canine ממחיש באופן עקבי כוח בין-גזעי גבוה יותר עבור שתלים מצופים ב-4, 8, ו 12 שבועות לאחר השתלה.
• (FLT:0) ,חינוך זמן הריפוי: 1FLT:1 היווצרות העצם מהיר יותר פירושו כי חולים עשויים להיות מסוגלים לחדש פעילויות נורמליות מוקדם יותר. in השתלות שיניים, ציפויי CaP קשורים לתקופות המתנה מופחתות לפני טעינה אסתטית.
• (FLT:0)העברת העומס מוכחת: FLT:1) ציפוי מתוחזק היטב מחלק את הלחץ מהשתל אל העצם שמסביב באופן אחיד יותר, צמצום הסיכון של הגנה מפני לחץ וחרדה; תופעה שבה שתלים נוקשים לשאת את רוב העומס, המוביל לכושר התחדשות העצם ולשחרר בסופו של דבר.
• (FLT:0) שיעורי הכשל של השתל:Fillo:1 הרישום נתונים ומטא-אנליזות מצביעים על כך שגבילות הירך המוקפנים וכוסים אצטימטופליים יש שיעורי הישרדות מעל 95% ב 10 – 15 שנים, דומות או גבוהות יותר לכיסוי או עיצובים מצופים באוכלוסיות מסוימות של המטופל.

גורמים המשפיעים על ביצועי ה-Kelting

ההצלחה הקלינית של ציפוי CaP אינה מובטחת על ידי כימיה בלבד.מספר משתנים קובעים אם הציפוי יספק את היתרונות המיועדים שלו או עשוי לתרום לסיבוכים:

קוצר רוח ומדים

תות'יק הוא פרמטר קריטי המשפיע הן על שלמות מכנית והן על תגובה ביולוגית.ק.מ.ק.מ.ק.מ.ק.מ.ק.מ.ק.מ. .קומ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . פרמטר קריטי הוא פרמטר קריטי המשפיע הוא פרמטר קריטי המשפיע על פרמטר קריטי המשפיע הוא פרמטר קריטי המשפיע הן פרמטר קריטי המשפיע הן פרמטר קריטי המשפיע הן פרמטר קריטי המשפיע הן על פרמטר קריטי המשפיע הן על פרמטר קריטי המשפיע הן על יושרהתגובה ביולוגית הן על יושרהתגובה ביולוגית והן על פרמטר קריטי המשפיע הן על יושרהתגובה ביולוגית ותגובה ביולוגית והן על יושרהתגובה ביולוגית ותגובה ביולוגית תגובה פרמטר קריטי הן פרמטר קריטי הן על יושרהתגובה פרמטר קריטי הן על יושרהתגובה פרמטר קריטי הן על

Crystallinity and Phase

המבנה הקריסטלי של הציפוי משפיע על קצב הפירוק שלו בסביבה הפיזיולוגית. הידרוקסיאטטי (>90% גבישי) הוא יציב יחסית ומתמוסס לאט, מתן ביואקטיביות ארוכת טווח. Amorphous או גרוע בשלב CaPlinline Caplin מתמוסס יותר במהירות, שחרור סידן ופוספט במהירות, אך פוטנציאל לרוקן את הציפוי לפני חיבור העצם הוא מושג התגובה המסחרית ביותר עבור 60-2 ארוך; כלומר, כמו סגסוגת כרונית ו-טווח ארוך של תפקוד פנימי; כלומר, עם עמידות פנימית ארוך (Caakicial) עם עמידות נוספת; כלומר, כמו סימטריה, כמו סימטריהטווח ארוך טווח של 60-aplintic) עם עמידות גבוהה יותר, כמו עמידות גבוהה יותר, 000 ארוך של תפקוד ארוך (Cabetraaplintial) עם עמידות גבוהה של תפקוד פנימי; כלומר, 000; כלומר, עם עמידות ביולוגית (aplintial) עם עמידות גבוהה של תפקוד ארוך טווח של תפקוד ארוך טווח; clintial ארוך טווח של תפקוד ארוך טווח של תפקוד ארוך טווח; כלומר, כגון: 60 & סימטריה, 000), עם עמידות לטווח ארוך של תפקוד ארוך טווח; סימטריה, 000 ארוך טווח; סימטריה;

ריבועים וטופוגרפיה

גסות פני השטח במיקרו בקנה מידה וננומטרי משפיע עמוקות על התנהגות תאים ושילוב מכני.ננטל. מודראט גס (Ra= 1 –5 & micro;m) מקדם את ההחזקה והשונה של אוסטאובסטאובסט, בעוד גסות מוגזמת עלולה להוביל לריכוזים וציפוי ציפוי של סטיות, בהנדסת פני השטח כגון ננופורמול, ננודות, או מבנים ננובולטים, או nanoubtular יותר, כדי לשפר את רמת דיוק של אלקטרומגנטיות, כגון אטומית משקל גבוה יותר, כגון אטומית גודל של אלקטרוסטאוקומה גבוהה יותר, או היווצרות של אלקטרומגנטיתיתיתית, או הדמיה גבוהה יותר, או הדמיה גבוהה יותר, כגון אטומית משקל גבוהה יותר, דפוסיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתית.

כוח אחריות ל- Substrate

הציפוי חייב להישאר מחובר היטב להשתל הבסיסי במהלך ההשתלה ולאורך חיי השירות שלה.דעת ירודה עלולה לגרום לדיכאון במהלך השפעה כירורגית או תחת טעינה מחזורית, יצירת פסולת חלקיקים שעלולה לעורר תגובות דלקתיות ואוסטאוסטוזיס. כוח Adhesion נמדד בדרך כלל על ידי תריסרile או Shear בדיקות, עם סטנדרטים מקובלים הדורשים מעל 15a פלזמה עבור פלסמה עבור סולמות מחוסנים המשמשים לציפוי דם כגון מתחמיים, כגון מתחמיים, 000, 000, 000 שטף כימי, או ציפוי, 000.

איכות הסביבה הביולוגית וגורמי החולה

אפילו ציפוי אופטימלי לא יכול לפצות על תנאי אירוח בלתי נסבלים.גיל מתקדם, עישון, הפרעות מטבוליות והשימוש בתרופות כגון bisphosphonates או corticosteroids יכול לפגוע ריפוי העצם ולהקטין את היעילות של ציפוי CaP. בנוסף, הסביבה המכנית המקומית & mdash; במיוחד את מידת הכדאיות הראשונית ואת גודל העומסים החל במהלך ריפוי; או היווצרות של עצמות; במיוחד אם היווצרות של תבניות שרירנים.

עדויות קליניות וארוכות-טווח

מחקרים קליניים בקנה מידה גדול תומכים ביעילות של ציפוי CaP לשיפור הישרדות השתלת. מחקר פוטנציאלי של 1,000 מטופלים שקיבלו צמחייה הידרוקספיט-קויים דיווחו על שיעור הישרדות של 98% ב 10 שנים, עם ראיות רדיוגרפיות של ממשקי עצם יציבים העצם ברוב המקרים.מט-אנליות של ניסויים מבוקרים מבוקרים מצופים בהשוואה לשתלים לא מבוקרים שנמצאו עם עלייה משמעותית של 15% לעומת עלייה משמעותית של סגסוגת גבוהה יותר, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל- 6 חודשים עם גידולי משקל גבוה יותר, בהשוואה ל- 23%, לעומת ממוצעים גבוהים יותר, לעומת ממוצע של 1BRM%, לעומת ממוצע של פחות גבוה יותר, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-3%, לעומת ממוצעים גבוהים יותר, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-3%, לעומת 36%, לעומת 36% לעומת ממוצעים גבוהים יותר, לעומת ממוצע של פחות משיעורים גבוהים יותר, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-4% בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-4% בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל-4% בהשוואה ל-3%, בהשוואה ל- 6 חודשים עם

חשוב לציין, חששות לגבי ציפוי דלמנטום ורכיב שלישי פוחתו ככל איכות הייצור השתפרו. תהליכי ריסוס פלזמה מודרנית משלבים טיפולים חום לאחר מחיקה כדי לשפר את הקריסטליניות ואת הדבקות, בעוד טכניקות חדשות יותר כגון ריסוס קר ו deposition ארוסולם ממזער את ההידרדרות התרמית.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

המחקר ממשיך לדחוף את הגבולות של מה ציפויי CaP יכולים להשיג.כמה דרכים מבטיחות הן תחת חקירה פעילה:

Biofunctionalization with growth Factors

שילוב של חלבונים צמחיים העצם מורגנטיים (BMPs), גורם צמיחה רב-וסקולרי (VEGF), או גורם צמיחה רב-עוצמה (PDGF) לתוך ציפוי CaP יכול להאיץ היווצרות העצם ו angiogenesis בו-זמנית. שליטה שחרור מציפוי ממטריקס מבטיח אספקה מקומית מתמשכת תוך צמצום תופעות לוואי מערכתיות.

עקבו אחרי Polymers or Bioceramics

שילוב CaP עם פולימרים ביו-דידנטיים כגון חומצה פולית-קו-גליקולית (PLGA) או Chitosan יוצר מורכב המציעים תמיכה מבנית ונטיקה מבוקרת. ציפויים היברידיים אלה יכולים להיות נועדו לחדש בהדרגה, העברת עומס מכני כדי ליצור העצם חדש לאורך זמן.

ננוטכנולוגיה-Enabled Coatings

ציפויים CaP ממובנים, כולל nanowires, ננוtubes, וננוגליונות, להציג באופן דרמטי שטח פני השטח ואת תגובתיות בהשוואה לעמיתיהם המיקרו-מבנים שלהם.משטחים אלה ניתן להנדס כדי להציג רמזים טופוגרפיים ספציפיים אשר להנחות את התא שונה לכיוון תא תא גזע אוסטאוגני. מחקרים הוכיחו כי ציפויי הידרוקסיפטיטיס על שתלים טיטניום טיטניים מקדם תאים שונים של נוגדנים עבור גורמי גזע לאוסטגניים.

Antimicrobiofilm Properties

זיהומים הקשורים להשתלות נשאר סיבוך רציני, המתרחש ב 1 –5% של הליכים אורתופדיים. Doping CaP ציפויים עם ions אנטימיקרוביאליים כגון כסף, נחושת, או גליום יכול להפחית סיבולת חיידקית תוך שמירה על ביו-קופטיות. לחלופין, אנטיביוטיקה עומס (למשל, vancomycin או gentami) לספק השפעות כלכליות מקומיות, אם כי יש בעיות אנטיביוטיות נגד אנטיביוטיקה.

תרופות חכמות ורפואה אישית

העתיד עשוי לראות ציפויים CaP להגיב דינמי לרמזים סביבתיים.ציפוי pH-responsive מאיצה שחרור ion בסביבות דלקתיות חומציות, או ציפויים משובצים עם חיישנים כדי לפקח על זנים וקורוזיון, יכול לספק משוב בזמן אמת על מעמד השתל.התקדמות בייצור תוספת (3D) גם מאפשר ציפויים ספציפיים לחולה המותאם לשרירים הייחודיים של המורפולוגיה וטעינה של כל אחד.

מסקנה

ציפויי Calcium phopt מייצגים את אחת האסטרטגיות המוצלחות ביותר של bioengineering אי פעם מתורגם אורתודואידים קליני ורפואת שיניים. על ידי חיקוי הרכב המינרל של העצם, ציפויים אלה מעוררים תגובה ביולוגית חיובית המזרזת את האינטגרציה של אוסיום, משפרת יציבות מכנית, ומשפרת הישרדות לטווח ארוך.

בעוד ההבנה שלנו של ביולוגיה העצם עמיקה וטכנולוגיות הייצור ממשיכות להתקדם, הדור הבא של ציפוי CaP יהיה ככל הנראה לשלב יכולות רב-תכליתיות ו-mdash; שילוב אוסטיאונדטיביות עם אוסטאוסטינפורטיביות, הגנה אנטי-מיקרוביאלית, ואפילו חישה אבחון.התפתחויות אלה מבטיחות לשפר תוצאות נוספות עבור מיליוני החולים ברחבי העולם אשר מסתמכים על מכשירים הניתנים להשתלות כדי לשחזר את איכות החיים.

רופאים וחוקרים המעוניינים בפרטים טכניים עמוקים יותר עשויים להתייחס לביקורת סמכותית על חומרים כימיים של סידן פוספטים (FLT:0) שפורסם ב Acta BiomaterialiaveFLT:1,FLT:2 The Journal of Orthopaedic Research biomaterials: 3, ו-FLT:4comprehensivesivesives על ScienceDirectcio:5 Standards for Testing and Index for Classation of Clinical Index for Classation of Clinical Applications for Class for Clinical Applications for Clinical Index for Clinical Index for Clinical Index for Clinical Index and ISO.