本文關(guān)鍵詞：Mg-Zn-Sr骨植入材料的制備及其降解性能與生物相容性研究

  更多相關(guān)文章： Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金 熱處理 體外降解 生物相容性 體內(nèi)植入

【摘要】：近年來(lái),隨著人們對(duì)健康關(guān)注程度和臨床需要的不斷提高,鎂合金展示了作為生物醫(yī)用材料諸多優(yōu)于其它生物金屬材料的性能。本論文以制備適于生物醫(yī)用的鎂合金材料為目的,選取Mg、Zn、Sr三種元素,并結(jié)合目前已有的研究成果,優(yōu)化設(shè)計(jì)Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金,進(jìn)一步深入研究鎂合金的腐蝕降解行為及生物相容性,并采用模擬骨折的方法將鎂合金材料植入動(dòng)物體內(nèi),對(duì)鎂合金植入后動(dòng)物全身的反應(yīng)及材料對(duì)骨折愈合的影響進(jìn)行評(píng)價(jià),為可降解醫(yī)用鎂合金材料及其應(yīng)用技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)性參考數(shù)據(jù)。獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：(1)優(yōu)化設(shè)計(jì)了Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金。對(duì)Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金錠坯進(jìn)行固溶處理,晶界變細(xì),晶內(nèi)、晶界處的析出物已大部分固溶到基體內(nèi),硬度降低,組織均勻性提高,固溶處理?xiàng)l件為：440℃,12h。并進(jìn)行了人工時(shí)效處理,來(lái)提高材料的力學(xué)性能,其最佳時(shí)效制度為：180℃,18h。時(shí)效后的Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金硬度值達(dá)到57.78HV,抗拉強(qiáng)度達(dá)到180.4MPa,延伸率為6.5%。(2)對(duì)Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金在DMEM溶液中進(jìn)行體外模擬降解實(shí)驗(yàn),腐蝕規(guī)律是點(diǎn)腐蝕→點(diǎn)腐蝕擴(kuò)展加深→新表面發(fā)生點(diǎn)腐蝕的循環(huán)過(guò)程。表面存在白色的腐蝕產(chǎn)物,其主要成分為MgO及鈣磷酸鹽。Zn、Sr元素的添加,有利于鎂合金表面鈍化膜的形成,且生成的斷續(xù)狀第二相能夠阻止腐蝕的擴(kuò)展,從而提高了鎂合金的耐腐蝕性能。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),在第8d腐蝕速率由初始的3.08mm/yr降低為0.58mm/yro DMEM溶液的pH值隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不斷增加,增加速率逐漸降低,在5d之后,增加速率趨于平緩,pH值的變化情況與腐蝕速率的變化一致。(3)研究了Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金的體外生物相容性。Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金的溶血率值僅為4.70%,說(shuō)明具有良好的抗溶血性能；Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金在浸提液中培養(yǎng)3d的細(xì)胞毒性級(jí)別為1級(jí)輕微細(xì)胞毒性,細(xì)胞增殖度RGR%90%,符合生物材料對(duì)細(xì)胞毒性的要求。(4)采用模擬骨折的方法,研究Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金體內(nèi)植入兔股骨后的生物相容性。兔植入Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金后,全身生理狀況未受影響,手術(shù)部位愈合良好。兔子的心臟、肝臟、腎臟、脾臟未見(jiàn)不良的影響,血清中鎂離子濃度無(wú)明顯增加,隨著鎂合金的降解不斷被排除體外,保持在身體允許范圍內(nèi)波動(dòng),對(duì)實(shí)驗(yàn)兔子循環(huán)、泌尿系統(tǒng)未造成明顯影響,表現(xiàn)出良好的生物相容性。(5)隨著的Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金的不斷降解,降解產(chǎn)物殘留在鎂合金材料的界面與骨界面處,降解產(chǎn)物Ca、P、C的聚集為新骨的生長(zhǎng)發(fā)育提供有利條件。新生骨組織中骨小梁結(jié)構(gòu)分布均勻、排列整齊,雖然早期有溶骨現(xiàn)象,但后期成骨明顯,未對(duì)周圍組織產(chǎn)生不良的影響,術(shù)后鎂合金材料表現(xiàn)出良好的骨誘導(dǎo)、骨傳導(dǎo)活性。
【關(guān)鍵詞】：Mg-4.0Zn-1.0Sr(wt.%)合金 熱處理 體外降解 生物相容性 體內(nèi)植入
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG146.22;R318.08
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 醫(yī)用骨科材料概論12-16
• 1.1.1 生物醫(yī)用材料12-13
• 1.1.2 生物醫(yī)用骨科植入材料13-15
• 1.1.3 傳統(tǒng)金屬生物醫(yī)用骨科材料15-16
• 1.2 鎂合金生物醫(yī)用骨科材料的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 純鎂及鎂合金的概述16-17
• 1.2.2 鎂合金作為生物醫(yī)用骨科材料的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 合金元素對(duì)鎂合金生物醫(yī)用骨科材料組織性能的影響18-20
• 1.3.1 常用元素在鎂合金生物醫(yī)用骨科材料中的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.2 Zn對(duì)鎂合金生物醫(yī)用骨科材料組織性能的影響19-20
• 1.3.3 Sr對(duì)鎂合金生物醫(yī)用骨科材料組織性能的影響20
• 1.4 鎂合金生物醫(yī)用骨科材料的加工制備方法20-21
• 1.5 鎂合金生物醫(yī)用骨科材料的生物相容性評(píng)估21-24
• 1.5.1 鎂合金生物醫(yī)用骨科材料體外生物相容性評(píng)估21-23
• 1.5.2 鎂合金生物醫(yī)用骨科材料體內(nèi)生物相容性評(píng)估23-24
• 1.6 本課題研究的意義與內(nèi)容24-26
• 1.6.1 研究意義及目的24-25
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容25-26
• 第2章 Mg-Zn-Sr合金生物醫(yī)用材料的制備與加工26-42
• 2.1 實(shí)驗(yàn)26-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料26-27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備27-28
• 2.1.3 鎂合金生物醫(yī)用材料錠坯制備28
• 2.1.4 試樣制備28-30
• 2.1.5 生物醫(yī)用鎂合金的熱處理30
• 2.2 Mg-xSr合金鑄態(tài)組織分析30-34
• 2.3 Mg-Zn-Sr合金的組織性能分析34-41
• 2.3.1 固溶處理對(duì)Mg-Zn-Sr合金組織性能的影響34-37
• 2.3.2 時(shí)效處理對(duì)Mg-Zn-Sr合金組織性能的影響37-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 第3章 Mg-Zn-Sr合金生物醫(yī)用材料體外降解性能及生物相容性研究42-57
• 3.1 實(shí)驗(yàn)42-46
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料42
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑42-43
• 3.1.3 體外降解實(shí)驗(yàn)43-44
• 3.1.4 溶血實(shí)驗(yàn)44-45
• 3.1.5 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)45-46
• 3.2 Mg-Zn-Sr合金在DMEM溶液中的降解行為46-54
• 3.2.1 Mg-Zn-Sr合金的腐蝕產(chǎn)物與形貌46-50
• 3.2.2 Mg-Zn-Sr合金的降解速率與pH值變化50-52
• 3.2.3 腐蝕機(jī)理52-54
• 3.3 Mg-Zn-Sr合金的生物相容性54-55
• 3.3.1 Mg-Zn-Sr合金的抗溶血性54
• 3.3.2 Mg-Zn-Sr合金的細(xì)胞毒性54-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第4章 Mg-Zn-Sr合金生物醫(yī)用材料植入兔股骨體內(nèi)生物相容性研究57-79
• 4.1 實(shí)驗(yàn)57-61
• 4.1.1 Mg-Zn-Sr合金植入材料的制備57-58
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法58-59
• 4.1.3 術(shù)后方法及各組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的處理59-61
• 4.2 Mg-Zn-Sr合金對(duì)動(dòng)物生理的影響61-72
• 4.2.1 動(dòng)物體征分析61-62
• 4.2.2 Mg-Zn-Sr合金植入物對(duì)實(shí)驗(yàn)兔全身的影響62-66
• 4.2.3 Mg-Zn-Sr合金植入物對(duì)右股骨的局部影響66-72
• 4.3 Mg-Zn-Sr合金植入試樣體內(nèi)降解行為研究72-78
• 4.3.1 Mg-Zn-Sr合金體內(nèi)降解后樣品形貌分析72-76
• 4.3.2 Mg-Zn-Sr合金體內(nèi)降解后表面產(chǎn)物分析76-78
• 4.4 本章小結(jié)78-79
• 第5章 結(jié)論79-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 致謝85

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