成果信息

该项目动物实验观察发现，植入的人造骨如果具有多孔结构，骨细胞或肌体组织可以长入植入体的孔结构中，因此既有利于自然骨的生长，又有利于与肌体组织的紧密结合，也符合生物固定的骨科学发展趋势。然而，传统的金属多孔材料大多通过各种冶金方法（例如发泡法、造气剂法、粉末冶金法、激光选择烧结法等等）制造，由于孔壁材料的缺陷多等问题，使得金属多孔材料韧性差，几乎不能承受拉应力。上海交大“生物工程材料实验室”利用金属丝通过编织成形工艺制成的金属多孔材料:“缠绕型多孔钛材料”，由于孔壁材料是经历过塑性加工的金属丝，因此材料具有优秀的强韧性，几乎可以承受任何形式的载荷,同时兼顾优秀的骨传导性能。已进行的生物学和动物实验，显示了该材料作为骨修复、骨替代材料的优越性。目前该材料已经达到临床实验的技术阶段。“缠绕型多孔钛材料”与“骨小梁材料(Trabecular Metal)”相比的优点在于：高弹性、高韧性、高疲劳性能；可以承受各种形式的载荷，例如拉应力、冲击、弯曲、剪切等；容易制造大尺寸的植入体、材料制造成本低。主要技术指标：1）孔隙率55%时，空隙平均直径约250微米；2）压缩性能与人体骨接近；3）拉伸强度30-120MPa；拉伸弹性模量0.03-2GPa。 )

背景介绍

目前用于制造骨科植入器械的任何一种材料（无论是金属或合金、陶瓷、高分子材料或碳质材料）均不能同时满足人体生理环境和关节生物力学环境的苛刻要求。现有骨科植入器械的有效使用寿命各功能尚不能完全满足患者的要求，有待材料研究专家的临床医学专家共同事努力解决。)

应用前景

多孔材料是一种新兴材料体系，其最显著的特点， 是具有规则排列、大小可调的孔道结构，其独有的机械、吸附、渗透、光电及生物活性等特性，在结构及光电材料、吸附及分离介质、生物医学等领域具有广阔应用前景，自问世以来，备受国际诸多学科领域学者重视，迅速成为跨学科研究的焦点和热点。纵观多孔材料的发展历程，正朝着一个崭新的时代飞速前行。在工业应用方面，充分发挥多孔材料耐高温及耐高压特性，开发工业用耐火材料，将是其工业化发展的一个重要方向；在结构设计方面，对影响多孔材料孔径尺寸、形状、分布等因素做出系统分析，逐步实现结构上的精确可控，不断强化性能优势，是发展多孔材料的必经之路；在数字建模方面，加快发展计算机仿真模拟，完善各类理论模型，优化制备及合成工艺，这将是多孔材料未来的发展重点；在学科交互方面，深化多孔材料研究领域中，各学科的相互融合，挖掘性能空间、发掘应用领域、革新制备工艺，将是多孔材料推广、转型的一个重要发展趋势。)