本文關(guān)鍵詞：鈦合金植入體微納雙級結(jié)構(gòu)表面設(shè)計制造及其生物相容性研究　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：醫(yī)用鈦合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能、易加工性、低彈性模量、抗腐蝕性以及生物相容性,已被應(yīng)用于制作牙種植體、人造關(guān)節(jié)等替代材料。然而,通過臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn),鈦合金植入體植入人體后與周圍骨組織整合性較差,易出現(xiàn)植入體松動并引發(fā)炎癥,導(dǎo)致植入的失敗。鑒于此,為了提高鈦合金植入體誘導(dǎo)骨整合性能,促進(jìn)植入體與周圍骨組織更好地結(jié)合,鈦合金植入體在植入人體之前需要進(jìn)行必要的表面處理。天然骨表面由宏觀結(jié)構(gòu)和微納米結(jié)構(gòu)組合而成,因此從仿生學(xué)的角度研究可知,改變鈦合金植入體表面微納形貌可以提高植入體與骨組織的結(jié)合能力,提高鈦合金植入體的力學(xué)性能和生物學(xué)性能。目前,植入體表面微納結(jié)構(gòu)改性已成為提高植入體表面生物學(xué)性能的主要措施之一。本文通過在鈦合金表面構(gòu)建微納米雙級結(jié)構(gòu),提高鈦合金的力學(xué)性能和生物學(xué)性能。首先,通過微細(xì)銑削和堿熱處理在鈦合金表面構(gòu)建微納雙級結(jié)構(gòu)并對其進(jìn)行生物學(xué)評價。利用微細(xì)銑削和堿熱處理相結(jié)合的方法在醫(yī)用鈦合金表面構(gòu)建具有金字塔微結(jié)構(gòu)和納米網(wǎng)格的微納雙級結(jié)構(gòu)。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、激光顯微鏡(LSM)、接觸角測量儀對表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。通過細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn),對植入體生物活性進(jìn)行深入研究,包括細(xì)胞形態(tài)觀察、細(xì)胞增殖、堿性磷酸酶活性檢測、骨鈣素和骨橋蛋白染色觀察、細(xì)胞礦化定量檢測。結(jié)果表明,微納米雙級結(jié)構(gòu)有助于小鼠成骨細(xì)胞(MC3T3s)的伸展、增殖和分化。其次,通過噴砂酸蝕處理方法并結(jié)合堿熱處理在鈦合金上構(gòu)建微納雙級結(jié)構(gòu)并進(jìn)行生物學(xué)評價。利用噴砂酸蝕和堿熱處理相結(jié)合的方法在醫(yī)用鈦合金表面構(gòu)建具有微凹坑和納米網(wǎng)格的微納雙級結(jié)構(gòu)。通過SEM、LSM、接觸角測量儀、X射線衍射儀(XRD)對表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。通過細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn),對植入體生物活性進(jìn)行深入研究。結(jié)果表明,與光滑表面、微結(jié)構(gòu)表面和納米結(jié)構(gòu)表面相比,具有微納米雙級結(jié)構(gòu)的鈦合金具有更好的生物相容性,對MC3T3s增殖和分化具有更好的促進(jìn)作用。最后,通過離子置換構(gòu)建具有鈣鎂離子的微納雙級結(jié)構(gòu)并驗(yàn)證其對細(xì)胞生物活性協(xié)同影響。以微納結(jié)構(gòu)為基體,通過置換反應(yīng)獲得分別具有鈣離子和鎂離子的微納米雙級結(jié)構(gòu)。通過X射線光電子能譜分析(XPS)檢測可知,微納結(jié)構(gòu)本身的鈉離子分別被鈣鎂離子完全置換。通過后期細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn),與具有鈉離子的微納結(jié)構(gòu)相比,具有鈣鎂離子的微納結(jié)構(gòu)表面明顯地促進(jìn)細(xì)胞的生長和分化。同時,具有鈣離子的微納結(jié)構(gòu)比具有鎂離子的微納結(jié)構(gòu)對于細(xì)胞的生長表現(xiàn)出更強(qiáng)的促進(jìn)作用。
[Abstract]:Titanium alloy has excellent mechanical properties, easy processing, low elastic modulus, corrosion resistance and biocompatibility, have been used in making dental implants, artificial joint replacement materials. However, the clinical application showed that the titanium alloy implants implanted in the body and the surrounding bone tissue integrity is poor, easy to there the loosening of the implant and cause inflammation, leading to implant failure. In view of this, in order to improve the osseointegration of titanium alloy implants induced performance, promote better body and bone tissue around implant with titanium alloy implants, the need for surface treatment necessary for implantation in the human body before. Natural bone surface from the macro structure and micro nano structure a combination of the research from the angle of bionics, change of titanium alloy implant surface micro morphology can improve the binding capacity of the implant and bone tissue, improve the mechanical properties of titanium alloy implants and Biological performance. At present, the implant surface micro nano structure modification has become one of the main measures to improve the biological properties of implant surfaces. In this paper, through the construction of micro nano dual structure on the surface of titanium alloy, improve mechanical properties and biological properties of titanium alloy. First of all, through the micro milling and alkali heat treatment on the surface of titanium alloy micro construction nano two-stage structure and biological evaluation of the micro nano dual stage structure. With Pyramid micro structure and nano grid on the surface of titanium alloy by means of micro milling and alkali heat treatment combination. By scanning electron microscopy (SEM), laser scanning microscope (LSM), contact angle measuring instrument of surface structure characterization of cells in vitro. Through experiments, in-depth study of implant biological activities, including cell morphology, cell proliferation assay, alkaline phosphatase activity, osteocalcin and osteopontin staining Observation of cell mineralization quantitative detection. The results showed that the micro nano dual structure helps mouse osteoblasts (MC3T3s) stretching, proliferation and differentiation. Secondly, through sandblasted and acid etching method combined with alkali heat treatment on titanium alloy on the construction of micro nano dual stage structure and biological evaluation. On the surface of titanium the construction of micro nano alloy double structure with micro pits and nano grid method using sandblasting etching and alkali heat treatment combination. Through SEM, LSM, contact angle measurement, X ray diffraction (XRD) were used to characterize the surface structure. Through in vitro experiments, in-depth study of the biological activity of implant. The results show that with the smooth surface, surface micro structure and nano structure surface compared with titanium alloy micro nano dual structure has better biocompatibility of, has better effect on promoting the proliferation and differentiation of MC3T3s. Finally, through the ion For the construction of micro nano calcium and magnesium ions with two-stage structure and verify its biological activity. The synergistic effect on cell with micro nano structure as matrix, micro nano respectively with calcium ion and magnesium ion pair structure by replacement reaction. By X ray photoelectron spectroscopy (XPS) detection, micro nano sodium ion the structure itself was completely replaced. Calcium and magnesium ions through the late cells in vitro, with sodium ions in micro nano structure compared with calcium and magnesium ions of micro nano structure surface significantly promote cell growth and differentiation. At the same time, the micro nano structure with calcium ion than with magnesium ion micro nano structure for cell growth exhibit a stronger role in promoting.

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG178;R318.08

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本文編號：1404452