纺织品在医疗领域的应用并非新鲜事物，这催生了一个新的分支，即医用纺织品。新旧生物材料在肌肉骨骼手术中的新用途包括从骨移植到脊柱不稳定的节段融合。这些材料还用于修复或替换各种其他肌肉骨骼组织，如关节软骨、半月板韧带和肌腱。现在的焦点正在转向更轻、更软的植入物，而不是旧的硬材料植入物。

人体具有动态复杂的生物力学过程，因此植入或在人体上使用的材料应该是惰性和无害的。机械性能在选择人类使用的材料时起着重要作用。使用各种体外和体内标准化测试，对合成材料的生物行为进行分析可用于检查生物相容性。根据生物材料领域的发展以及从植入失败中吸取的教训，将生物材料分为三代。

二、第一代生物材料 - 生物惰性材料 (1960-1980) 

特定产品的材料选择取决于材料特性与其实施指示的匹配。就生物材料而言，除了机械、化学和物理特性外，还需要添加生物特性。最近，用于设计各种植入式设备的生物材料还引入了其他条件，例如异物反应（特别是由于磨损碎片）、应力屏蔽、生物相容性、生物活性和骨诱导。Hench 等研究人员是引入适合第一代材料的先驱。根据他们的说法，植入材料应该完成原始结构的工作，而没有或只有极少的宿主反应，这些材料本质上是“惰性的”。他们利用了金属、陶瓷材料和聚合物，如硅树脂、橡胶、聚乙烯 (PE)、丙烯酸树脂、聚氨酯、聚丙烯 (PP) 和聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)（表 1）。在骨科领域，最广泛使用的材料是聚乙烯和超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)，它们可用作全髋关节置换术 (THA) 中的髋臼内衬、胫骨插入物 (图 1)、全膝关节置换术 (TKA) 中的髌骨组件以及人工椎间盘置换术中的垫片。这些材料因其优异的机械性能（如低摩擦、高耐磨性、韧性、低密度、易于制造、生物相容性和生物稳定性）而迅速流行起来（表 2）。研究人员在小关节置换术中推广了硅树脂聚合物。除了骨骼和植入物磨损、植入物半脱位和松动等其他缺点外，这种材料面临的最常见并发症是骨折。

图 1. 全膝关节置换术中使用的聚合物插入物，用于稳定植入物并实现平稳移动。

表 1. 医用纺织品根据用途分类。

表 2. 医用纺织品根据用途、所用织物类型和织物结构进行分类。

另一种广泛使用的生物材料是碳纤维，这种材料迅速流行起来。碳纤维主要用于增强聚合物，用于各种应用，例如全髋关节置换和内固定。据报道，这些植入物的长期益处在耳部手术中取得了令人满意的结果。使用碳植入物的主要问题是碳碎片释放到周围组织中，引起过敏反应。在某些情况下可能会出现不良细胞反应，例如胶原酶合成、细胞分离、裂解和释放激活培养中其他细胞的细胞活化因子。

韧带损伤如今非常常见。在运动员中，由于高强度训练，多发韧带损伤的情况时有发生。因此，聚酯和聚四氟乙烯等材料开始发挥作用。它们用于制造合成十字韧带。植入后，蛋白质会吸附在植入物表面，从而激活移植物抗宿主反应。它会形成纤维组织，在一段时间内完全吞噬植入物。这就是科学家探索第二代生物材料可能性的原因。

三、第二代生物材料（1980-2000） 

生物活性材料可以增强生物反应和组织表面结合。同时，它们降解得足够快，而新组织再生和愈合。表现出逐渐化学分解的可生物降解材料正在被广泛测试，例如聚乙醇酸交酯（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚二恶烷酮（PDS）、聚-3-己内酯（PCL）、聚羟基丁酸酯（PHB）、聚-2-羟乙基甲基丙烯酸酯（PHEMA）和透明质酸（HA）（表3）。这些材料广泛应用于骨科领域，从骨替代到韧带、软骨、半月板和椎间盘的置换。它们也广泛用于脊柱和创伤病例。可生物降解的植入物具有优势，因为它们通过逐渐吸收来减少应力屏蔽效应，并且无需进行植入物移除手术（图 2）。吸收后，任何术后诊断成像均不会显示任何残留伪影。

图 2. 用于 ACL 重建的生物推理螺钉。

表 3. 用于各种骨科应用的聚合物生物材料总结。

四、第三代生物材料（2000-2017）

这些材料主要在分子水平上刺激特定的细胞反应，并且必须具有生物相容性。其降解副产物应以与组织修复相同的速率吸收，并且应无细胞毒性。支架应可生物降解，并且必须具有高度互连的多孔网络，由大孔和微孔组合形成，以实现适当的组织内生长、血管化和营养输送。然而，在新骨形成的初始阶段，这些材料必须保持其结构完整性。制备医用织物的重要方法包括编织、针织和编织。医用纺织品也根据用途、所用纤维的类型和纤维的结构进行了描述（表 4）。

表 4. 使用医用纺织品的优势和好处总结。