弹性体在生物医学行业中的应用正在增加。最近的发展是将弹性体用于骨科植入物，显示出这些材料在长期植入方面具有巨大的潜力。弹性体正在为组织工程、高分子支架和合成植入物开发，旨在修复或保持骨科关节正常工作。本综述的目的是讨论弹性骨科植入物及其最常用的材料，即有机硅、聚氨酯和水凝胶的当前发展状况。由于拥有非常良好的机械性能、化学耐腐性和生物相容性，聚氨酯和硅橡胶弹性体通常用于大块可植入设备。其他材料，如聚碳酸酯聚氨酯（PCUs），正被利用来保护关节，因为其卓越的机械性能和耐磨特性。弹性体的应用场景范围从髋关节置换，例如TriboFit®植入物，到半月板植入物和第一跖趾关节置换等。最近，水凝胶已被用作关节置换中增加润滑的涂层，作为关节软骨的替代品。水凝胶的应用场景范围从改善关节中胶原蛋白和蛋白多糖含量到改善关节骨性关节炎膝部的负荷分配。弹性体在骨科植入物中的应用还处于初级阶段，尽管大量的研究仍处于原型阶段，但这些材料和器件的潜力几乎是无限的。
近年来，弹性聚合物在生物医学植入物中的应用日益增加。弹性体是聚合物家族的一个子类，它的分子间作用力较小，并具有柔软和柔韧性，能够展示出极高的伸长率。因此，弹性体是一种能够迅速对应力做出大幅度变形的材料。总的来说，弹性体具备极高的韧度值，可以在应力下吸收能量。此外，术语“生物弹性体”是指那些在植入部位表现出良好生物相容性、玻璃态转变温度不高于体温（35-40°C），并且在被拉伸到原始长度的1.5倍，保持0.1-20 MPa的拉伸应力，经过1分钟的拉伸释放后，能够返回至少1.25倍的原始长度的弹性体。
虽然弹性体在生物医学领域中的应用大部分仍局限于非生理接触的医疗设施，例如注射器、外科手术服和手术台，但人们对这些材料用于生理接触的植入物的兴趣慢慢的变大，包括骨科应用、牙科重建、隐形眼镜、心血管设备、导管、缝合线、胶粘剂和膜等等。
人们还对用聚合物取代传统的金属植入物产生了兴趣，由于聚合物本身的密度较低，可以创造出更轻的设备。同时，可以创造出复杂的形状，并有可能进行大规模生产，从而大大降造和加工成本，同时为特定应用的材料设计提供灵活性。
在生物医学器械中使用的弹性体有三种主要类型，分别是：（i）商品弹性体，（ii）短期生理接触的医用可降解弹性体，和（iii）长期生理接触的医用不可降解弹性体。
所有可植入的生物弹性体都需要满足表面兼容性和足够的长期机械性能的双重要求，这取决于体内的应用。由于生物弹性体的制作的完整过程可能会影响到材料的长期性能，因此一定要使用公认的机构发布的标准做法，如Directive 90/385/EEC，包括欧盟关于植入式医疗设施的规定，对其所要使用的医疗设施进行测试。
表1列出了骨科植入物所需的弹性体性能。所需的机械性能的验证方法取决于应用。例如，对用于心血管应用的聚氨酯弹性体和对减震弹性体复合材料的验证是不同的，前者的材料在单轴、平面和等轴张力、应力松弛、蠕变和循环载荷下来测试，而后者则是测试冲击吸收特性。
为了预测弹性体的耐久性和疲劳寿命，一定要了解该弹性体的高应变率下的双向应力-变形情况。当弹性体经历一个明显低于静态机械强度的应力时，它将因疲劳而失效。
在生理环境中使用的弹性体必须利用最少量的有毒催化剂和浸出聚合物添加剂，以减少不必要或有害反应的发生，这也受到制作的完整过程的影响。有机硅和聚氨酯是其中提取最少量有毒化学物质的弹性体。最后，在进行生理接触之前，必须对生物弹性体做消毒以除去可能对功能有害的任何成分。每种弹性体都有自己特定适用的消毒技术，其中一些技术在表格1中提到。
本文旨在编写对目前用于开发骨科植入物的弹性材料的综述，包括有机硅、聚氨酯和水凝胶。随后，将介绍目前在骨科植入物领域中正在进行的发展状况，首先是关于全髋关节置换的案例研究，然后是第一跖趾关节置换的演变，并以用作膝关节半月板植入物的弹性体结束。
有机硅（又称聚硅氧烷）是目前生物医学行业中最常用的弹性体，由硅、碳、氧和氢组成。该材料的物理特性由链长和交联程度决定。硅拥有非常良好的生物相容性，与骨科植入部位的宿主组织有极好的生物持久性。这些特性使硅有能力在生理环境中，同时保持最小的组织相互作用，并在很长一段时间内将性能的恶化保持在最低限度。此外，组织对硅的反应非常低，因为该材料对周围组织的攻击有抵抗力，不能被其他生物体代谢掉。这种对外部攻击的高抵抗力源于结构中的离子型SiO键，具有高键合强度。
有机硅已被用于一系列应用，从导管（Folysil®和Prosys® Foley导管）和其他短期植入物到用于替代或修复身体部分的长期使用的插入物和其他植入物，如乳腺植入物（Allergan Natrelle®、Mentor® Memory Gel®）。早在20世纪60年代，植入物就在骨科领域得到了发展，硅胶被用作间隔物来替代手指关节的组织和软骨功能。它还被用于全膝关节置换手术，在股骨和胫骨组件之间充当减震器（Moximed® Calypso® 膝关节系统）。医用级有机硅可根据应用的不同而提供不同的品种。典型的硅胶是用非常精细和纯正的无定形二氧化硅混合而成的，它被用作填充物以提高撕裂和拉伸强度。任何剩余的填料都会影响有机硅的血液相容性。目前正在进行的研究探讨不使用填料加工有机硅的可能性，利用聚二甲基硅氧烷作为聚合物链的主要骨架，以乙酰氧基为终止基团，例如弹性体Cardiothane 51。
带有生物相容性填料的有机硅是通过以下两种方式制备的：a）与抗血栓的肝素剂（防止血液凝固）结合的有机硅；以及b）与活性H-Si基团结合的有机硅，该基团是通过有机硅与甲基二氯硅烷的反应而获得。这些有机硅表现出良好的机械性能以及出色的组织兼容性。
有机硅往往与各种嵌段共聚物，如SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）和SEBS（苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯）表现出良好的混合兼容性。这些共混物产生了良好的表面和加工性能。当聚丙烯添加到经有机硅改性的嵌段共聚物中时，聚丙烯也表现出良好的混合相容性，由此产生了独特的、有利于生物医学用途的性能平衡。这些有机硅弹性体/聚丙烯混合物不含邻苯二甲酸酯增塑剂，仍然表现出类似硅烷的表面特性，同时具有热塑性加工性能和改善的弹性体强度特性。热塑性有机硅包括一系列有机硅共聚物和嵌段共聚物，如有机硅聚氨酯共聚物（采购请联系富临塑胶）和有机硅聚碳酸酯聚氨酯共聚物（采购请联系富临塑胶）。其中一些有机硅材料具备卓越的血液接触特性和相对良好的物理特性。这些材料的特性与典型的有机硅材料有很大区别，因为它们表现出更高的机械强度和其他不同的特性。生物医学设备中常用的有机硅聚氨酯共聚物材料是Elast Eon（采购请联系富临塑胶），它是基于亚甲基二苯基二异氰酸酯 (MDI) 的聚氨酯和羟基封端的聚二甲基硅氧烷的共聚物。该材料相关的特性包括良好的生物相容性（尤其在心血管应用中）、出色的疲劳强度、韧性和柔韧性。
聚氨酯弹性体（PUs）被认为是生物医学行业中性能最优秀的医用级聚合物之一。它们的生物和机械特性使它们适用于各种可植入医疗器械，因为它们表现出独特的生物相容性、生物稳定性、柔韧性、韧性和耐久性。表2列出了硅与聚氨酯的性质和特征对比。
与大多数普通聚合物（如聚苯乙烯或聚乙烯）相比，PU通常具有更复杂的结构，后者由一个或两个单体单元组成。相反，它们包括：(a)柔性多元醇（或大二元醇），也被称为软段，具有基于二异氰酸酯的刚性部分；(b)扩链剂，被称为硬段。在工艺流程中，能利用这三种成分的不同变化，导致PU具有不一样的机械和理化特性。PU的结构通常是一种两相结构，由分散在无定形结构中的聚集的半结晶微域组成。因此，它们被称为分段式嵌段共聚物。软段中存在的主要连接将确定聚氨酯的类型，例如，聚醚型聚氨酯含有醚基，聚酯型聚氨酯含有酯基，而聚碳酸酯型聚氨酯（PCU）含有碳酸酯连接。
首批生物医学用聚氨酯材料，聚（酯）聚氨酯由于聚氨酯的脂肪族聚酯软段的水解迅速恶化被认为不适合植入。随后，聚醚型聚氨酯因其更好的水解稳定性而被用作替代品。然而，由于金属离子氧化和环境应力开裂引起的氧化恶化，由较软的材料制造成的植入物仍然失败。20世纪80年代，基于PU的植入物（如植入物和起搏器导线）的失败导致对该材料适合长期植入的研究受到审查。因此，PCU聚碳酸酯聚氨酯随后被开发出来以弥补与PU中酯和醚连接相关的应力开裂和降解问题。它们表现出有前途的长期生物稳定性，具备优秀能力的抵抗金属离子氧化、环境应力开裂和水解能力。最近，硅被引入PCU骨架中，创造出硅共聚物（PCUS），它已被发现表现出更高的生物稳定性。
与超高分子量聚乙烯（UHMWPE）相比，PCU的杨氏模量与软骨非常相似。这在骨科应用中是有益的，如髋关节和膝关节，接触材料的杨氏模量的密切匹配对植入物的长期行为至关重要。当杨氏模量不匹配的材料之间发生接触时（如超高分子量聚乙烯和软骨的情况），应力转移到骨头上就会被阻止，最终可能会引起骨吸收和种植体松动，此现状称为应力屏蔽。像PCU这样的超弹性材料的应力-应变行为在研究其在骨科领域的潜在应用时也起着及其重要的作用。机械压缩测试显示，PCU半月板植入物中调查的峰值应力低于材料的最大允许应力。同样，峰值拉伸应力低于材料的屈服强度。对同一种植入物进行了其他生物力学测试，以评估其在稀释的牛血清中，与股骨和胫骨的聚乙烯（PE）复制品对比的应变速率、蠕变、迟滞和松弛度测量。有趣的是，由于该植入物其实就是PCU和超高分子量聚乙烯纤维的复合体，其结果与对纯PCU进行的测试不一样。纯PCU的应力-应变行为可分为三个阶段：(i) 第一阶段--线性阶段，在此阶段植入物表现出相比来说较低的杨氏模量E（18MPa）；然后是(ii) 第二阶段--在20-50%的应变下的非线性变硬阶段；最后是(iii) 第三阶段--线性阶段，对应变的阻力较低（10MPa）。然而，由于增强纤维的影响，从第一阶段到第三阶段复合材料的杨氏模量增加了（从3到4 MPa），这种不同的行为可能归因于加强纤维的效应，这提高了其抗应变能力，而不是降低其抗应变能力。
一系列具有不一样程度亲水性（它们能够在其结构中保留水分而不溶解）和疏水性的聚氨酯被作为关节软骨、人工关节假体和经皮（皮下）植入装置的候选材料来研究。多孔脂肪族聚氨酯因其可生物降解的反应而被植入半月板重建的试验中，并采用两种不同的技术制备：a）原位聚合；b）冷冻干燥/盐浸出。结果显示，具有大孔结构和微孔结构交联的植入物显示出良好的纤维软骨组织的生长。
在髋关节置换中，聚氨酯摩擦学行为取决于关节表面之间的薄润滑层，其必须在连续循环条件下将两个表面分离。从生物学角度来看，这类似于原生关节所表现的行为，是由于关节液中压力和软骨表面的弹性变形造成的相对运动。在软聚氨酯承载表面的摩擦学行为中，领先的润滑机制由弹性流体动力学（EHL）和微弹性流体动力学（µEHL）润滑系统的混合物组成。第一个系统发生在润滑膜中产生的压力足以启动任何表面上的变形，以便保持关节表面分离。第二个系统是EHL的局部形式，其中压力通过压扁材料表面上的凸起而保持连续的润滑膜。对医用级热塑性聚碳酸酯聚氨酯进行了摩擦学测试，与标准的市售股骨头（CoCrMo和Al2O3）接触，显示出低摩擦值，与全流体膜润滑系统相似，据报道有1%的表面接触。另一方面，PU在膝关节置换中的行为取决于混合润滑机制，然而，虽然它仍然受益于大量的液体膜润滑，但µ-EH通过提供薄但有效的液体膜来保持低摩擦。研究了PU作为半关节置换术（替换半个关节）的潜在候选材料，而不是目前最先进的不锈钢材料。PU膝盖板具有不一样弹性模量（1.4-22 MPa），在小牛血清中滑动与健康小牛股骨髁相对应，在摆锤摩擦模拟器上来测试，结果显示出低模量PU减少了摩擦剪切和接触应力，观察到软骨的减少。高模量PU表现出更高水平的摩擦剪切应力，但所观察到的软骨磨损仍低于使用不锈钢膝盖板时的情况。得出结论，相对于不锈钢，PU在接触软骨时具有更加好的相容性。
由于其优异的生物相容性以及能够准确的通过应用需要制造不同性质的能力，水凝胶在过去十年中作为生物材料已经持续不断的增加。虽然并非所有的水凝胶都具有弹性，但当它们表现出粘弹性时，可以将其称为“弹性聚合物”。这种行为取决于构成结构的基团和连接。作为本体聚合物，水凝胶通常缺乏刚性应用所需的机械强度和弹性，尽管一些研究已经表明，水凝胶可以被用作小动物负载支撑半月板植入物。然而，水凝胶的主要用途仍然是在涂层应用方面。覆盖有水凝胶的医疗植入物具有理想的体积和表面特性的双重优势。
水凝胶是人造材料，由穿过介质的3D结构网络组成，通过表面张力保持稳定。这个内部网络结构由化学键或物理键相互连接，分别形成化学和物理水凝胶。水凝胶的主要特性之一是其亲水性。结构的交联可以是共价性的或离子性的，辅助较弱的键如范德华力和氢键。还存在非交联的水凝胶，这些水凝胶通过存在于结构中的晶粒而相互连接，这些晶粒不溶于水因此起到了物理交联的作用。在生物医药行业使用的水凝胶有一个有用的分类方法，即将它们分为中性/非离子性、阴离子、阳离子或双极性。表3列出了一些典型的用于生物医药行业的水凝胶及其分类。
聚乙烯醇（PVA）在功能和结构上类似于软骨。结构中的醇基团负责水凝胶的化学多样性，而羟基则有助于其亲水性。利用二官能团交联剂形成缩醛键可以制造基于PVA的水凝胶。由于具有类似于关节软骨的润滑和机械特性，PVA水凝胶被研究用作骨科应用中的涂层。PVA水凝胶与钛纤维网格的结合，用于髋臼半关节置换的骨固定关节置换术中。在水凝胶/原生关节软骨界面上发现了出色的润滑性。
2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱（MPC）由Ishihara等人开发，是一种仿制细胞膜的中性磷脂的生物相容性聚合物。这些聚合物是迄今为止研究过的最生物相容的聚合物之一，同时具有低摩擦和高润滑性。研究了双网水凝胶（聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸/聚N，N-二甲基丙烯酰胺）作为兔膝关节对面软骨的影响。该植入物的作用是在软骨退行性疾病导致的损伤处充当人工软骨，主要是由于骨关节炎引起。研究表明，水凝胶与原始软骨相比具有极低的摩擦系数，并且对对侧支撑软骨没有不良影响。
全髋关节置换术仍然面临与溶解、磨损、疲劳和发出吱吱作响声相关的并发症。这样一些问题也存在于目前最先进的植入物中，并导致早期植入松动和过早失效。2006年，聚碳酸酯聚氨酯（PCU）首次被用作髋关节置换的替代材料，并以TriboFit®髋臼缓冲系统的商业形式呈现，作为一种髋臼组件。该置换包括将PCU髋臼中介缓冲器放置在钴铬股骨头和壳之间，如图1所示。
使用PCU植入物的目的是使材料在髋臼侧表现出类似于原生髋关节的行为，以减少植入过程中的骨移除，仅修改髋臼。将弹性体作为髋臼组件的其他优点包括在插入时提高易用性和通过“卡扣式”锁定机制提高植入物的稳定性。
对缓冲器在稀释的小牛血清（25%）中与骨骼滑动的磨损行为进行的体外调查显示，在髋臼的仿制品中，经过500万次循环后，磨损率为2.8 mm³/Mc。比较了PCU缓冲器、超高分子量聚乙烯和交联超高分子量聚乙烯对钴铬合金股骨部件的滑动磨损行为。据报道，在500万次循环中，PCU的平均材料损耗最低（19.1 mm³/Mc），其次是交联的超高分子量聚乙烯（25 mm³/Mc）和超高分子量聚乙烯（100 mm³/Mc）。PCU所表现出的材料损失的大量减少是由于PCU在与坚硬的轴承表面摩擦时以半球形结构可以进行的微电子流体动力润滑（µ-EHL）。对这种市售的PCU缓冲器进行了最长的实验室研究，将其植入金属外壳中。经过2000万次循环后，PCU表现出优异的磨损特性，颗粒生成率低（2-3 x10^10颗粒/Mc），体积磨损率稳定（5.8 - 7.7 mm³/Mc）。前者的数值比金属对金属轴承低6-8个数量级，比交联的超高分子量聚乙烯低5-6个数量级。测试后对PCU缓冲器的轮廓测量和原子力显微镜分析加强了这些结果，观察到的损伤很低。这项研究最积极的结论之一是，PCU与金属滑动产生的颗粒中，只有3.4%的颗粒尺寸在0.2-10微米之间，大部分的颗粒被认为是大尺寸。已有研究表明，较小尺寸的颗粒通常会导致巨噬细胞的形成，产生高水平的细胞因子肿瘤坏死因子（TNF-α），然后导致骨溶解和无菌性松动。
在羊模型中测试了PCU缓冲植入物的体内生物相容性和生物稳定性，时间为6、12和24个月。还研究了植入物的一个变体，其Co-Cr外壳涂有羟基磷灰石。在所有情况下，羊和植入物都没再次出现功能或步态问题。此外，在两个变体的表面都没有观察到严重的宏观损伤。羟基磷灰石涂层的变体表现出钴合金外壳与髋臼的紧密固定。作者将固定性的改善归功于渗入HA涂层的新骨。对取回的种植体进行组织学分析后发现，周围组织对种植体组件没有表现出任何不良的生物反应，而且检测到的磨损颗粒也很少。
TriboFit®髋关节缓冲器自2006年以来一直在临床上使用。2013年，超过1200名患者被植入该缓冲器，最长的植入时间为7年（2013年）。到2017年，有超过1800名患者使用该植入物，最长的植入时间为10年。分析了植入后10.5个月和12个月的TriboFit®植入物的回收情况。两位患者在植入后8个月左右都出现了髋关节疼痛。发现平均磨损率分别为1.5 mm³/年和15 mm³/年。仅在1.5个月后，体积磨损就发生了数量级的变化，是因为碎片磨损的累积效应，大幅度提升了磨损率）。通过扫描电子显微镜和激光衍射分析，平均颗粒大小为2.7 µm（范围为0.5 - 90 µm）。这些数值比体外测试报告的更小。其中一个可能会引起这种观察结果的解释是，只分析了滑膜液中存在的颗粒，并且由于较小的颗粒尺寸更容易在滑液中分散，因此有向较低颗粒大小范围的趋势。
对PCU缓冲器进行了一项随机研究，比较了60例髋骨颈骨折患者的临床结果，他们分别通过TriboFit® PCU缓冲器或双极半关节置换（一种手术方法，用植入物代替受损的股骨头，以稳定股骨并恢复髋关节功能）进行及时有效的治疗，并在插入后3个月和12个月进行了调查。有趣的是，两组之间没有统计学差异。此外，没有报告重大不良并发症，该手术是快速和简单的。最近的一项研究调查了两组患者的血清Cr和Co水平，一组接受了金属对金属全髋关节置换，另一组接受了TriboFit®缓冲器。在接受金属对金属植入物的患者中观察到更高的金属离子含量，其中Co和Cr的中位数水平比使用TriboFit®缓冲器的患者高出5.4倍和4.8倍。此外，没有报告PCU缓冲器的溶解或松动。截至2017年，在184个植入的PCU缓冲器中，患者没有接受任何修复手术，一直持续到5年的随访。目前，TriboFit®是仅有的在5年后具有0％修复率的非固定髋臼杯。
第一跖趾关节（大脚趾）植入物入以替代指定的关节，作为晚期关节炎患者的替代治疗，目的是减轻疼痛和恢复运动。使用金属基跖趾植入物会对该区域产生不利影响，包括植入物松动、骨吸收和植入物不稳定。随着硅胶的引入，在切除关节成形术之后，可以插入单柄硅胶弹性体植入物以恢复关节的生物力学功能。然而，该植入物与原生关节表面摩擦时的不良磨损行为令人担忧。
通过使用限制型双柄硅橡胶植入物来改进植入物，该植入物具有柔性铰链，可替换第一跖骨头和近端指骨底部。然而，由于关节处高剪切力和植入物持续接触骨头的锋利边缘，该植入物任旧存在失效问题。
最终引入了金属套圈到双支硅橡胶植入物中，如图2所示，通过在骨头和硅橡胶之间创建界面降低了失效的发生率。第一跖趾关节植入物还充当动态间隙，恢复关节的活动同时保持关节的对齐和间隙。然而，已经报道了由于降解引起的副作用，包括由硅胶释放的颗粒碎片引起的滑膜炎、骨质溶解和淋巴结肿大。
膝关节由三块骨头和复杂的韧带和组织架构组成。这些骨头是股骨、胫骨和髌骨，它们连接在一起形成双关节结构，即髌股关节和胫股关节。这些组织包括关节软骨、滑膜和半月板。
胫股关节是由股骨的滑车和胫骨平台相接而成。股骨（大腿骨）远端骺段分为两个髁，其几何形状在研究膝关节稳定性时仍然是最重要的因素。外侧髁比内侧髁更平坦，同时也更大，以允许将重量传输到胫骨，因为它更接近股骨干轴线。另一方面，内侧髁更窄，但具有更大的滚动表面，使其具有更大的有效关节面积。股骨与胫骨近端的平台相互摩擦。每个平台的上端和股骨髁的下端都受到透明软骨层的保护，这对于骨骼元素之间以低摩擦度相互滑动和旋转，同时也允许整个关节的负荷分配。
半月板具有复杂的解剖结构，具有多种生物力学功能，包括承重、增加股骨的接触面积同时引导旋转以及参与平移运动中的稳定。内侧半月板呈半圆形，而外侧半月板呈更圆的形状，覆盖胫骨平台的面积更大。侧重于半月板撕裂影响的研究表明，随着半月板功能的丧失，退行性疾病，特别是骨关节炎的发生率有所增加，这可能是由于负荷分布的变化。据报道，大约 50% 的部分或全部半月板切除术患者最终会患上骨关节炎。因此，有的人觉得，通过保留或替换半月板，可保护关节表面。该领域的当前技术包括半月板同种异体移植物形式的组织工程，虽然证明能改善愈合和缓解疼痛，但任旧存在与尺寸、疾病进展速度和成本相关的问题。由合成和天然聚合物制成的可生物降解半月板替代品也出现了激增。然而，这些类型的材料在膝关节的苛刻负载条件下通常容易失效。目前的挑战在于开发可承受关节负荷的合成半月板植入物，提供稳定的生物力学功能，并且要耐用并具有理想的磨损特性以在膝关节中发挥作用。
研究了使用水凝胶作为可能的半月板植入物来代替半月板同种异体移植物。使用聚乙烯醇水凝胶 (PVA-H) 半月板植入物对兔子进行的研究表明，半月板切除（通过手术部分切除半月板）和植入的膝关节在 4-6 个月后都可以观察到关节软骨的变化。1 年和 2 年后的随访显示，在最初可观察到的植入关节退化后，就没有或没有后续损伤，而半月板切除的膝关节导致更严重的软骨损伤，甚至最终形成骨赘。此外，植入物在植入过程中表现出良好的性能，拥有非常良好的磨损特性并没感染迹象。使用绵羊模型研究了基于水凝胶的半月板植入物（图 3 (a)）。植入物在2-4个月内未出现永久变形或机械失效，在动物关节中未观察到感染。然而，经过植入1年后的调查发现，水凝胶植入物在所有动物中均失败，因为发生了径向撕裂，这可能表明水凝胶成分未提供适当的机械特性来进行应用。其他故障原因可能是由于植入物与膝关节大小不匹配或者植入物固定不当所致。关于聚四氟乙烯和涤纶半月板替代品的研究根据结果得出，由于磨屑引起的滑膜炎而导致失败。
讨论了半月板同种异体移植和聚合物支架的结合如何改善半月板再生。观察了加强聚乳酸（PGA）半月板支架在体外接种细胞后的反应。随后，将植入物植入新西兰白兔体内36周。报告称，支架的形状在整个植入期间都得以保持，这归因于PGA的加强，使支架的压缩模量增加了28倍。还观察到纤维软骨的再生，有大量的前葡萄糖蛋白存在，植入和未植入关节中的胶原存在一致性。
PCU 内侧半月板植入物（NUsurface® Meniscus Implant，Active Implants Corp.）是一种复合弹性体植入物，由 PCU 组成，由 UHMWPE 沿圆周方向增强。矩阵的目的是重新分配接头载荷，同时通过允许局部材料变形来降低接触压力，同时使用增强材料来限制弹性体的流动并允许高环向应力。形状的形式经过开发以匹配现有软骨表面的形状，并通过磁共振成像 (MRI) 填充关节间隙。对该植入物考虑的额外要求包括易于插入，同时允许在未来需要时通过不钻入骨骼进行关节置换。对植入物在人体尸体膝盖上的生物力学行为进行了体外研究。尸体的半月板在植入前被移除，并且在代表步态期间达到的最大生理负荷的压缩下进行研究。发现植入物下方胫骨平台的接触压力分布与原生膝关节相似，表明 PCU 植入物起到了负载分布的作用。随后，进行了在模拟生理液中静态浸泡6个月，接着进行200万次动态疲劳加载的测试，结果显示植入物的宽度和长度略有增加，约为1微米，并观察到适度的蠕变。后一种效果被认为是有利的，因为这表明植入物能适应关节形态的变化，同时改善应力分布。描述的动态疲劳测试是在膝关节动态模拟器中进行了 500 万次循环。平均磨损率低于 20 mg/Mc，其中大部分磨损发生在前 300 万次循环中。半月板随时间的蠕变可能是观察到的瞬态行为的原因，这归因于改进的润滑状态。研究了植入母羊（雌性绵羊）中的 NUsurface 植入物变体（图 3 (b)）的软骨保护作用。植入物由 (PCU) 组成，并通过高模量 Kevlar 纤维在圆周方向进行了加固。该研究是在六只成年母羊身上进行的，每只母羊的右关节作为对照。植入物的材料特性和磨损反应在保留期后保持稳定。尽管组织学分析显示蛋白多糖含量和软骨结构略有下降，但总体骨关节炎评分（使用 Mankin 评分是一个专门的评估标准） 用于评估骨关节炎程度）在手术后 3 个月和 6 个月时，对照关节和植入关节之间没有差异。目前，NUsurface Meniscus Implant 正在美国进行临床研究，取得了一些令人鼓舞的结果，但仍未获得美国食品和药物管理局 (FDA) 的批准。
对山羊模型中的PCU半月板植入物（图3（c））进行了初步研究。然而，这种植入物在三个月的植入期中，山羊膝关节的缝线脱落，机械性地失败。第二项研究的目的是通过利用改良的Revo结来改进第一项研究中失败的固定方法，同时将植入期延长至12个月。这项研究还调查了植入物对对照组的软骨保护作用，对照组包括最先进的半月板异体移植、全半月板切除和对照组的完整半月板（每组6只动物）。有趣的是，第二项研究在机械上也失败了，因为其中一个植入物由于后角延伸处完全撕裂而失去完整性。另外，在一些动物中，观察到结点部分或全部被拉出了跨胫骨隧道，暴露出软骨。在这两项研究中，所有的动物都观察到胫骨中央软骨的退行性变化，包括未手术的对照组。然而，所有植入物和对照组的软骨组织学状况相似，这表明该装置成功地在山羊膝关节提供了足够的软骨保护，而不是半月板切除的膝关节。此外，由于材料的非线性压缩蠕变行为，PCU 植入物在为期 3 个月的研究中没有表现出任何额外的材料损失。
本文讨论了用于开发长期骨科植入物的弹性体。讨论了有机硅、聚氨酯和水凝胶及其特性，以便进行可能的生物医学植入。随后，回顾了这些弹性体作为骨科植入物的应用情况。从本文中能得出以下结论：
正在研究包括有机硅、聚氨酯和水凝胶在内的弹性体，作为开发骨科植入物的可能候选材料。它们的机械和生物材料特性的结合为它们在该领域的可能应用提供了独特的优势。
一项关于PCU髋臼植入物在髋关节置换中的应用案例研究揭示，弹性体的特性对植入物的性能至关重要。优异的摩擦学和组织学表现导致非常低的翻修率。
目前对半月板植入物的研究得出的结论是，虽然这些植入物的发展迈出了一大步，但仍需要在动物模型中进行长期研究，以确定此类植入物在膝关节上的长期性能。
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