整形设备

联合置换，尤其是髋关节置换，还有骨固定装置已成为材料中非常成功的应用医学．使用针、钢板和螺钉进行骨固定以帮助骨折恢复已成为常规，每年手术数量接近500万例美国一个人。在关节置换术中，典型的患者年龄在55岁以上，身体虚弱类风湿性关节炎骨关节炎或骨质疏松症。人工关节的整形外科手术超过每年150万例，其中实际的关节置换手术约占一半。研究的一个主要焦点是开发用于更年轻、更活跃的患者的人工关节的新型生物材料。

髋关节替代物主要用于结构支撑。因此，它们以高强度材料为主，如金属、韧性塑料和增强的聚合物基复合材料。此外，用于骨科应用的生物材料必须具有高模量、长期尺寸稳定性、高抗疲劳性、长期生物稳定性、优异的耐磨性和生物相容性(也就是说,植入装置不应有不良组织反应)。这一领域的早期发展使用了现成的材料，如不锈钢，但植入后的腐蚀证据导致它们被更稳定的材料所取代钛合金，钴铬钼合金，和碳纤维增强聚合物复合材料。典型的现代人工髋关节由氮化和高度抛光的钴铬球连接到钛组成合金插入股骨并通过聚甲基丙烯酸甲酯原位聚合固定的茎。的阐明关节的组成部分包括一个髋臼杯，由坚硬的、抗爬行的、超高分子量的材料制成聚乙烯．球杯界面的磨损可导致磨损颗粒的产生，从而导致宿主的显著炎症反应。因此，许多关于髋关节材料开发的研究都致力于优化关节部件的性能，以消除表面磨损。其他改性包括多孔涂层烧结的金属丝网或羟基磷灰石表面或涂层;这些促进骨骼生长集成在植入物和宿主之间，不需要丙烯酸骨水泥。

虽然生物材料的强度很重要，但另一个目标是使植入材料的机械性能与骨骼的机械性能相匹配，以提供更好的治疗效果均匀分布的强调(负载共享)。如果骨负荷不足，应力分布将变得不对称，这将导致皮质变薄和骨孔隙度增加的适应性重塑。结构上的这些教训层次结构并在材料的结构-性能关系的研究中得到了生物复合材料，它们被转换成新的类别合成生物材料。其中一项发展是碳纤维增强聚合物基复合材料。典型的基质聚合物包括聚砜和聚醚醚酮。这些复合材料的强度低于金属，但更接近于骨骼的强度。