无菌性脱落已成为全关节置换失败的主要原因。而造成无菌性脱落的原因从最初认为的假体与正常骨组织的机械不稳定到现在越来越肯定的观点即：假体产生的磨屑的生物活性影响。直接的证据来自对假体脱落的病人关节周围组织的检查，发现假体组成成份的大到几百微米小到几纳米的磨屑以及明显的组织炎性及坏死的反应。随着假体材料的不断改进，耐磨性良好同时具有极好机械强度和生物惰性的陶瓷材料在矫形外科领域已经显然占有一席之地，甚至有逐渐取代传统高分子量聚乙烯和合金材料的趋势。高分子量聚乙烯材料和钛合金材料磨屑在体内外对成骨的抑制和致炎性效应已经被证实，同时陶瓷材料磨粒的生物学影响被普遍认为是不明显的，考虑到陶瓷假体在长期(十年以上)的体内使用中还是有着较高的失败率以及在相应患者关节周围组织中发现明显的陶瓷磨粒的存在，陶瓷磨粒在假体--骨组织间的作用不能为我们所忽略。那么陶瓷磨粒在假体无菌性脱落中扮演了什么样的角色，是否陶瓷磨粒也具有与钛磨粒一样对成骨细胞活性与功能的抑制作用，或者各种陶瓷颗粒同样都不具有致炎性，如果陶瓷颗粒在体外对成骨相关细胞的影响甚小，那么无菌性脱落的机制可能就不在与磨粒的影响而是可能有另外的机制。如果不同陶瓷颗粒的生物效应不同，那么选择更优良组成的陶瓷材料便有了实验依据。　　 本论文研究了不同尺度(10微米到50纳米)的氧化铝颗粒和50纳米左右的氮化硅、氧化锆颗粒在体外对人类成骨细胞MG63和小鼠类成纤维细胞L929活性的影响，以及这些颗粒对MG63细胞的成骨功能(ALP分泌刺激)的作用，然后检测这些颗粒对小鼠类巨噬细胞RAW264.7刺激产生肿瘤坏死因子TNE-α的致炎性强弱，通过透射电镜观察纳米级陶瓷颗粒为成骨细胞MG63吞噬后在胞内的分布，最后在动物(兔)的体内观察三种纳米陶瓷颗粒对骨愈合的影响。所有实验均同时加入钛颗粒作为参照。　　 通过系统的实验发现相对于钛颗粒，各种尺度的氧化铝颗粒对成骨细胞和成纤维细胞的抑制作用都较弱，对碱性磷酸酶和肿瘤坏死因子的刺激作用也不明显，即氧化铝陶瓷颗粒相对于钛颗粒在体外是更生物惰性的。不同的纳米陶瓷颗粒的比较发现，纳米氮化硅相对纳米氧化锆和氧化铝对成骨细胞和成纤维细胞的抑制能力最强甚至超过钛颗粒，同时对碱性磷酸酶活性的刺激和肿瘤坏死因子的刺激作用，前两种纳米陶瓷颗粒也明显强于纳米氧化铝颗粒甚至钛颗粒。综合以上结果得出在体外，三种纳米陶瓷颗粒和钛颗粒生物活性由强至弱的排列为：Si3N4>ZrO2>Ti>Al2O3。最后，在兔胫骨上端打孔加入三种纳米陶瓷颗粒后一个月观察胫骨上孔眼的愈合情况，发现含有三种陶瓷颗粒的孔洞的愈合完整度为ZrO2(孔)≈Si3N4(孔)>Al2O3(孔)。在透射电镜对纳米陶瓷颗粒在MG63细胞内分布的情况的观察发现，纳米氮化硅和氧化锆颗粒不仅分布在胞质中的包涵体内，甚至发现在细胞核内也有纳米颗粒的进入，其中分布在胞质中的颗粒大多呈团聚物，而在胞核内的颗粒为单个的纳米颗粒。　　 上述的实验结果表明：首先，陶瓷颗粒并非都是生物惰性的，其中纳米氮化硅和氧化锆具有明显的生物活性(甚至强于钛颗粒)，包括在体外对细胞活性的抑制和特定细胞因子的刺激分泌作用。而氧化铝颗粒是属于生物惰性的，即使不同尺度(微米和纳米)的颗粒之间的差别也不明显。第二，生物活性较强的纳米陶瓷颗粒如氮化硅抑制成骨细胞的活性作用与促进成骨细胞功能的作用都较强，同时对巨噬细胞的刺激作用也较强。纳米氧化锆颗粒对细胞活性的抑制能力不很明显，但对成骨细胞碱性磷酸酶分泌和巨噬细胞促进的能力都比较强。第三，在细胞核内观察到单个的纳米颗粒，说明纳米颗粒具备穿过核膜入核并进一步影响到细胞功能的可能性。第四，实验表明，氧化锆较之氧化铝和氮化硅更适合做为矫形外科植入材料。同时纳米氧化锆颗粒可以作为促进成骨的优选材料用于生物材料和组织工程领域。　　 通过以上研究，基本可以说明纳米陶瓷颗粒在生物体内并非完全惰性，有些纳米陶瓷颗粒比钛颗粒更具有生物活性。在全关节置换后的使用过程中，假体磨损产生的纳米级的陶瓷颗粒(如氮化硅和氧化锆)对于假体--骨组织间的骨生长代谢的影响可能比钛颗粒还要大。展望未来下一步研究将是这种影响是否更倾向于诱导成骨的正性影响以及其作用机制。