【摘要】：鈦及其合金與傳統(tǒng)的醫(yī)用金屬材料相比,由于具有良好的理化性能、生物相容性和優(yōu)異的加工性能,成為最具有發(fā)展前景的生物醫(yī)學(xué)材料之一。但鈦及其合金作為生物惰性醫(yī)用材料,植入后難以與骨組織形成直接、有效的化學(xué)鍵合,使得結(jié)合強(qiáng)度較低,易發(fā)生松動(dòng),導(dǎo)致植入失敗。研究表明材料表面形貌對(duì)骨組織愈合的速度和質(zhì)量起著非常重要的作用,特別是具有多級(jí)微納米結(jié)構(gòu)的材料表面能模擬動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞生長環(huán)境,具有促進(jìn)蛋白的吸附、細(xì)胞的粘附和分化的作用。因此,表面具有微納米結(jié)構(gòu)的材料將是未來種植體的發(fā)展趨勢。而磷灰石作為人體中硬組織的主要無機(jī)成分,具有優(yōu)良的生物相容性、生物活性和骨傳導(dǎo)性。因此,在兼具微納米結(jié)構(gòu)的鈦金屬表面沉積磷灰石涂層,不但可以提高其生物相容性和生物活性,還能增強(qiáng)植入體和骨組織的鍵合。 首先,本實(shí)驗(yàn)通過水熱堿處理和水熱酸處理的方法構(gòu)建不同微納結(jié)構(gòu)的鈦表面,并采用EDX、XRD、FTIR、SEM以及接觸角測試等分析手段對(duì)其物理化學(xué)特性進(jìn)行表征,接下來評(píng)價(jià)表面微納結(jié)構(gòu)對(duì)成骨細(xì)胞的響應(yīng)行為。 研究結(jié)果顯示：(1)在180℃,200℃,240℃三個(gè)溫度下分別制備了三種不同微納結(jié)構(gòu)的鈦網(wǎng)表面,而且隨著溫度的提高,鈦網(wǎng)表面納米線長徑比逐漸增大,而在240℃堿液蝕刻的純鈦表面形成了長度為5-10μm,寬度為50-200nm的納米線,并且納米線在頂部自組裝形成三維宏孔結(jié)構(gòu),孔徑大小為5-15μm,孔徑深度為5-10μm。XRD及EDX分析顯示納米線成分主要為鈦酸鹽。堿液刻蝕后材料表面的親水性大幅度提高,接觸角從最初的900下降到120。(2)在鈦網(wǎng)表面進(jìn)行植酸酸刻蝕,形成排列整齊,寬度為101μm左右的定向三維溝槽結(jié)構(gòu),在微米級(jí)溝槽內(nèi)部布滿納米孔和納米臺(tái)階等結(jié)構(gòu),通過EDX、XRD和紅外顯示,三維溝槽結(jié)構(gòu)鈦網(wǎng)表面成分為純鈦。(3)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明堿液蝕刻形成的微納米結(jié)構(gòu)表面生物相容性良好,無毒副作用。體外成骨細(xì)胞相容性研究表明微納米結(jié)構(gòu)表面能促進(jìn)成骨細(xì)胞的粘附以及增殖,溝槽結(jié)構(gòu)有利于成骨細(xì)胞的定向生長。 其次,采用過飽和鈣化液(ACS)仿生礦化的方法以及水熱沉積礦化法在處理過的具有微納結(jié)構(gòu)鈦表面沉積磷灰石涂層。研究結(jié)果表明：(1)將240℃處理的樣品在ACS中通過提拉浸漬法預(yù)鈣化后,在ACS中浸泡24h,可在微納結(jié)構(gòu)的鈦表面制備磷酸八鈣涂層并且磷酸鈣晶體均勻的分布在具有微納結(jié)構(gòu)的鈦表面；(2)把表面具有不同微納結(jié)構(gòu)的鈦置于水熱環(huán)境下,在小分子模板劑H6L的調(diào)控下,在鈦表面原位生長具有不同形貌的羥基磷灰石晶體；鈦表面的微納結(jié)構(gòu)和H6L的濃度可以調(diào)控羥基磷灰石的生長。用水熱礦化的方法在鈦表面沉積羥基磷灰石涂層,相比于人體模擬體液(SBF),ACS浸泡的方法,耗時(shí)短,并且能通過模板劑調(diào)控羥基磷灰石的生長。水熱礦化沉積的方法用于羥基磷灰石涂層的制備具有廣泛的應(yīng)用前景。(3)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明,沉積了羥基磷灰石涂層的鈦表面更利于細(xì)胞的粘附及增殖。 上述結(jié)果表明：通過對(duì)鈦表面微納結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),涂層技術(shù)和涂層組分的控制,以及小分子調(diào)控的精確導(dǎo)向,能使鈦基材料充分發(fā)揮其功能,從而達(dá)到促使缺損骨組織快速修復(fù)的目的。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG178;R318.08

【參考文獻(xiàn)】

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