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生物可降解骨折内固定板的研制：材料、工艺与性能的多维度探索

一、引言

1.1研究背景与意义

骨折是一种常见的骨骼损伤，在日常生活中，人们可能因各种意外，如交通事故、运动损伤、跌倒等而导致骨折。据相关统计数据显示，全球每年骨折的发病率呈上升趋势，尤其是随着老龄化社会的到来，老年人因骨质疏松等原因，骨折的发生率更是居高不下。骨折不仅给患者带来身体上的痛苦，还严重影响其生活质量，给家庭和社会带来沉重的经济负担。

骨折治疗的关键在于使骨折部位正确复位并保持稳定固定，以促进骨折愈合。骨折愈合是一个复杂的生物学过程，一般可分为三个阶段：炎症反应期、骨痂形成期和骨重塑期。在炎症反应期，骨折部位会出现血肿，机体启动炎症反应，吸引免疫细胞清除坏死组织和细菌；骨痂形成期，成骨细胞和破骨细胞活跃，开始形成骨痂连接骨折断端；骨重塑期，骨痂逐渐被改建为正常的骨组织，恢复骨骼的结构和功能。

目前，临床上常用的骨折内固定材料主要有金属材料、高分子材料和陶瓷材料等。金属材料如不锈钢、钛合金等，具有较高的强度和良好的机械性能，能够为骨折部位提供可靠的固定。然而，金属材料也存在诸多弊端。其弹性模量远高于人体骨骼，在骨折愈合过程中，会导致应力遮挡效应，使骨骼局部受力不均，影响骨痂的形成和骨骼的正常生长，增加骨折不愈合和延迟愈合的风险。金属内固定物在体内长期留存，可能会发生腐蚀和磨损，释放出金属离子，引发局部炎症反应、过敏反应，甚至导致组织坏死，对人体健康造成潜在威胁。此外，金属内固定物在骨折愈合后通常需要二次手术取出，这不仅增加了患者的痛苦和经济负担，还可能引发手术相关的并发症，如感染、神经损伤等。

高分子材料如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）及其共聚物等，具有良好的生物相容性和可降解性，在体内能够逐渐分解并被人体吸收，避免了二次手术取出的麻烦。这些高分子材料也存在一些问题。它们的强度和刚性相对较低，难以满足一些负重部位骨折的固定需求。在降解过程中，高分子材料会产生酸性降解产物，导致局部组织pH值下降，引发无菌性炎症，影响骨折愈合和周围组织的正常功能。

陶瓷材料如羟基磷灰石（HA）、磷酸钙（CaP）等，具有良好的生物活性和骨传导性，能够促进骨细胞的黏附、增殖和分化，有利于骨折愈合。陶瓷材料的脆性较大，机械性能较差，在实际应用中容易发生断裂，限制了其在骨折内固定中的广泛应用。

为了解决传统骨折内固定材料存在的问题，生物可降解骨折内固定板的研制成为了骨科领域的研究热点。生物可降解骨折内固定板是一种新型的骨折内固定材料，它在骨折愈合过程中能够提供足够的力学支撑，保证骨折部位的稳定，随着骨折的愈合，材料能够逐渐降解并被人体吸收，避免了二次手术取出的痛苦和风险。生物可降解骨折内固定板的研制具有重要的医学意义。它能够减少应力遮挡效应，为骨折愈合提供更有利的力学环境，促进骨折的早期愈合和功能恢复。生物可降解材料的使用可以避免金属离子的释放和炎症反应的发生，降低并发症的发生率，提高患者的治疗效果和生活质量。对于一些特殊人群，如儿童、老年人和身体状况较差的患者，生物可降解骨折内固定板无需二次手术取出的特点，具有更大的优势，能够减少手术创伤和风险，减轻患者的痛苦。

从经济角度来看，虽然生物可降解骨折内固定板的研发和生产成本相对较高，但其避免了二次手术的费用，包括手术费、住院费、护理费等，从长远来看，能够为患者和社会节省大量的医疗资源和费用。随着技术的不断进步和生产规模的扩大，生物可降解骨折内固定板的成本有望进一步降低，使其更具经济可行性。

在环保方面，传统的金属和高分子骨折内固定材料在人体内无法自然降解，在患者去世后，这些内固定物成为医疗废弃物，需要特殊处理，否则会对环境造成污染。生物可降解骨折内固定板在体内降解后被人体吸收，不会产生医疗废弃物，符合环保理念，有利于可持续发展。

生物可降解骨折内固定板的研制对于改善骨折治疗效果、提高患者生活质量、降低医疗成本和保护环境都具有重要意义，具有广阔的应用前景和研究价值。

1.2研究现状

生物可降解骨折内固定板的研究近年来取得了显著进展，涵盖材料、工艺和性能等多个关键领域。在材料研究方面，众多学者致力于开发新型生物可降解材料。聚乳酸（PLA）及其共聚物由于具有良好的生物相容性和可降解性，成为研究最为广泛的材料之一。科研人员通过调节PLA的分子结构，如改变其分子量、结晶度以及共聚单体的比例，来优化材料的力学性能和降解速率。研究发现，通过控制丙交酯的聚合条件，可以制备出不同分子量的PLA，分子量较高的PLA具有更好的力学强度，但降解速度相对较慢。将PLA与其他生物可降解聚合物，如聚乙醇酸（PGA）共聚形成的聚乳酸-聚乙醇酸共聚物（PLGA），其降解速率可通过调整PLA和PGA的比例进行调控。

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