人工关节翻修病例仍居高不下，骨科矫形外科应用中的部分人工材料各有优缺点。此外，还将介绍骨置换技术中生物活性材料所发挥的关键作用。
人工骨科材料
骨科器械的设计和开发选择最佳材料一直是业界的难题，制造商正在努力开发高性能产品，同时最大限度减少与材料选择相关的错误。
聚乙烯
普通 UHMWPE 并不是理想的材料，尤其在长期的性能表现方面。根据对 MOM 植入物的观察，PE 由于其磨损率高于 MOM，因此还会产生颗粒。PE 还可能发生疲劳断裂，尤其是当接触高能照射而产生交联 UHMWPE 时。 高能照射对聚合物的化学、物理学和力学属性的影响十分复杂。
陶瓷
医用级陶瓷的主要缺点在于易碎。因此，开发增韧陶瓷不仅是当务之急，也是未来的工作重点。微断裂力学未来发展以及微型陶瓷和纳米陶瓷复合材料的设计将为医疗应用带来更先进的陶瓷材料。这种陶瓷复合材料实现了高达 7.2 MPa m1/2 的断裂韧度，这是迄今为止得到的最高断裂韧度结果。
骨科矫形器械开发和设计的材料选择
陶瓷可与聚合物等其他材料相混合以形成杂化复合材料。这种陶瓷复合材料由泡沫陶瓷（光相）和 Ceram 开发的聚合物混合物（暗相）组成。这种杂化材料结合了陶瓷的生物活性和增韧聚合物的柔性。可以将多种形式的陶瓷杂化复合材料制成不同的微观结构，用于各种应用，包括但不限于脊柱融合、缝合锚钉、创伤固定螺钉、股骨植体、牙种植体以及部分和全部关节置换。所有这些都遵循医疗器械设计和开发的基本原理：特定植入装置采用特定材料。这里再强调一次，在项目启动时以及设计控制之前，评估和选择材料是成功的关键。
生物活性材料的未来
那么，骨科矫形外科应用的材料未来会有何变化？很明显，开发新的生物活性材料将是一个基本要求，而这对材料专家来说将是一个挑战。骨科矫形医疗器械必须在设计时充分考虑生物活性。
另一项挑战则是开发新型人工关节软骨。这种材料不仅要具有生物活性，还必须能在膝部承受 6.5 倍人体重量的负荷，并且充当关节处的润滑层。根据图 1，新型材料的设计和开发必须允许加入大量组织间液，一些软骨细胞、蛋白多糖等，以便保持足够的强度和活性。
