本文關(guān)鍵詞： 骨植入 鎂合金 顯微組織 降解產(chǎn)物演變 生物相容性 生物材料　出處：《鄭州大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：鎂合金具有極大的潛在醫(yī)用推廣價值,但是在進一步的生產(chǎn)運用中,仍然需要探究鎂合金的降解過程對細胞進一步增殖分化的作用。因此,必須將已開發(fā)的鎂合金材料反復進行生物相容性評價,研究降解產(chǎn)物的變化規(guī)律及其對細胞的影響,并通過評價結(jié)果進行工藝改進或是進一步的表面改性,以滿足其在人體中正常替代器官或組織的目的。本文主要通過表征合金浸提液與合金自身分別對細胞增殖分化的影響來說明Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的生物相容性。在此之前,先利用金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡及能譜儀(SEMEDS)、X射線衍射儀(XRD)等表征分析合金材料基本的微觀結(jié)構(gòu)特征及物相組成,初步確立加工工藝對合金的優(yōu)化方式。主要以鑄態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金和擠壓態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金對照,研究了Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金在模擬體液(SBF)和培養(yǎng)基(DMEM)中的降解產(chǎn)物和表面變化規(guī)律。通過對比細胞在合金浸提液中和合金表面的增殖性能和分化性能變化,初步考察了合金的生物相容性。該研究為繼續(xù)深入優(yōu)化Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的工藝處理和醫(yī)用性能提供科學依據(jù)。將鑄態(tài)合金和擠壓態(tài)合金的微觀組織進行了對比,將擠壓加工過程對合金合金組織和降解性能的改變進行了研究。擠壓加工后,晶粒尺寸縮小了10倍左右,第二相由晶界處被打碎均勻分布至合金中。同時合金中產(chǎn)生了簡單絲織構(gòu),但合金的相組成沒有發(fā)生改變。擠壓態(tài)合金的降解電流密度降低了40%,同時其在模擬體液中的降解速度也發(fā)生了明顯的降低。本文探討了Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金在模擬體液中的降解表面演變。在浸泡的過程中,鑄態(tài)合金的降解產(chǎn)物呈現(xiàn)“形核→碎屑脫落→長大→鋪滿→長大→大塊脫落→繼續(xù)鋪滿”的過程,而擠壓態(tài)合金的降解產(chǎn)物呈現(xiàn)“形核→長大→致密→鋪滿→層狀疊加→小塊脫落→繼續(xù)生長→鋪滿”的過程,因此細胞更易在變化較緩的擠壓態(tài)集體表面生長。浸提液中,通過MTT細胞毒性測試鑄態(tài)合金和擠壓態(tài)合金均不產(chǎn)生細胞毒性。在低濃度中,擠壓態(tài)合金浸提液中細胞增殖率更高;高濃度中,鑄態(tài)合金浸提液的細胞增殖率較好,但考慮到實驗誤差兩者沒有明顯差異。不同種類細胞中成骨細胞在合金材料浸提液中的生長最好。細胞在擠壓態(tài)合金浸提液中的分化表現(xiàn)較好,且能產(chǎn)生明顯的鈣磷沉積現(xiàn)象。預處理對比掃描結(jié)果表明,Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金在選擇預處理時間為2h時的表面形貌較為平整,且其表面降解產(chǎn)物中富集了親和細胞生長的鈣磷元素。細胞在共培養(yǎng)周期內(nèi),合金表面及孔內(nèi)整體黏附率呈先升高后降低的趨勢,細胞在裸合金表面能夠進行一定的增殖表達。
[Abstract]:Magnesium alloys have great potential medical promotion value, but in the further production and application, it is still necessary to explore the degradation process of magnesium alloys on the role of cell proliferation and differentiation. It is necessary to evaluate the biocompatibility of the developed magnesium alloy materials repeatedly, to study the changes of degradation products and their effects on cells, and to improve the process or further surface modification through the evaluation results. In order to satisfy the purpose of replacing normal organs or tissues in human body, the effects of alloy extractant and alloy on cell proliferation and differentiation were characterized in this paper to explain the effect of Mg-Zn-Y-Nd-Zr alloy on cell proliferation and differentiation. Biocompatibility. Before that. The basic microstructure and phase composition of alloy materials were analyzed by means of metallographic microscope, scanning electron microscope and energy dispersive spectrometer (EDS) X-ray diffractometer (XRD). The optimization method of the processing technology for the alloy was preliminarily established, which was mainly compared with the as-cast Mg-Zn-Y-Nd-Zr alloy and the extruded Mg-Zn-Y-Nd-Zr alloy. The effects of Mg-Zn-Y-Nd-Zr alloy on simulated body fluid (SBF) and culture medium (DMEM) were studied. By comparing the proliferation and differentiation properties of cells in the alloy extract and on the surface of the alloy. The biocompatibility of the Mg-Zn-Y-Nd-Zr alloy was preliminarily investigated. This study provides a scientific basis for further optimization of the processing and medical properties of the Mg-Zn-Y-Nd-Zr alloy. The microstructure of the as-cast alloy and the extruded alloy is studied. The tissue was compared. The microstructure and degradation properties of the alloy were studied during extrusion. After extrusion, the grain size was reduced by about 10 times. The second phase is evenly distributed from the grain boundary to the alloy. At the same time, a simple silk texture is produced in the alloy, but the phase composition of the alloy remains unchanged. The degradation current density of the extruded alloy is reduced by 40%. At the same time, the degradation rate of Mg-Zn-Y-Nd-Zr alloy in simulated body fluid also decreased obviously. In this paper, the degradation surface evolution of Mg-Zn-Y-Nd-Zr alloy in simulated body fluid was discussed. The degradation products of as-cast alloys present "nucleation" 鈫扗ebris shedding. 鈫扜row up. 鈫扖overed with. 鈫扜row up. 鈫払ulk shedding. 鈫扵he process of "spreading" continues, while the degradation products of the extruded alloy are "nucleated". 鈫扜row up. 鈫扗ense. 鈫扖overed with. 鈫扡ayered superposition. 鈫扴mall shedding. 鈫扖ontinue to grow. 鈫扗ue to the process of "spreading", the cells grow more easily in the slowly changing squeeze state. In the extract, both the as-cast alloy and the extruded alloy do not produce cytotoxicity by MTT cytotoxicity test. In low concentration, the cell toxicity of as-cast alloy and extruded alloy is not observed. The cell proliferation rate was higher in the extractives of extruded alloy. In high concentration, the cell proliferation rate of as cast alloy extract was better. However, there was no significant difference between the experimental errors. Osteoblasts of different types of cells grew best in the alloy material extract. The differentiation of cells in the extruded alloy extract was better. The results showed that the surface morphology of Mg-Zn-Y-Nd-Zr alloy was smooth when the pretreatment time was 2 h. Moreover, the surface degradation products were enriched with calcium and phosphorus elements of affinity cell growth. During the co-culture cycle, the overall adhesion rate of the alloy surface and pore showed a tendency of first increasing and then decreasing. The cells could proliferate and express on the bare alloy surface.
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG146.22;R318.08

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本文編號：1493264