本文開發(fā)了新型可降解鎂鍶金屬骨填充材料,鍶元素是一種人體必需的微量元素,具有促進(jìn)成骨細(xì)胞抑制破骨細(xì)胞的作用。冶煉成功后對材料成分、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能生物學(xué)性能等進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,為調(diào)控材料降解速率,將材料進(jìn)行擠壓變形和制備微弧氧化Sr-CaP涂層。全面研究了Sr-CaP涂層的表面元素組成、物相組成、截面元素分布、耐蝕性等性能,通過浸泡實驗、失重實驗、電化學(xué)、細(xì)胞實驗以及體內(nèi)植入等實驗方法綜合對比了鑄態(tài)Mg-1.5Sr、鑄態(tài)基體+Sr-CaP涂層、擠壓態(tài)合金的體內(nèi)外性能。結(jié)果表明：Mg-1.5Sr合金的物相組成為Mg和Mg17Sr2, Sr在基體鎂中基本不固溶,以第二相Mg17Sr2存在于材料中。鑄態(tài)材料的第二相以網(wǎng)狀存在于晶界處造成材料強(qiáng)度較低,擠壓變形后的第二相破碎成顆粒狀,力學(xué)性能明顯升高。鎂鍶合金的彈性模量和人體骨骼的接近,可以降低生物材料的“應(yīng)力遮擋”效應(yīng)。MAO涂層呈現(xiàn)出典型的多孔狀、表面有裂紋。XRD分析可知物相組成為MgO、 MgF2。XPS結(jié)果表明Ca、Sr和P三種元素分別以Ca2+、Sr2+和PO43-三種形式存在于微弧氧化涂層中。點滴實驗表明Sr-CaP涂層的材料耐蝕性較好,而通過中長期的浸泡實驗可知Sr-CaP涂層保護(hù)的材料腐蝕速率較小,說明Sr-CaP涂層性能較好。通過電化學(xué)極化曲線測試可知不同材料的初期耐蝕性順序為鑄態(tài)Mg-Sr鑄態(tài)+Sr-CaP涂層擠壓態(tài)Mg-Sr,而pH測試、失重、離子溶出等實驗得出三種材料的耐蝕性行為不變,為體內(nèi)植入提供依據(jù)。而浸泡14天后,鑄態(tài)+Sr-CaP樣品表面的腐蝕產(chǎn)物明顯較多,經(jīng)檢測腐蝕產(chǎn)物為富含Ca、P的產(chǎn)物。細(xì)胞毒性實驗表明鑄態(tài)+Sr-CaP樣品細(xì)胞毒性為1級,動物實驗結(jié)果顯示,鑄態(tài)+Sr-CaP涂層材料在體內(nèi)表現(xiàn)出與成骨相匹配的降解速率,促進(jìn)成骨效果最佳。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：R318.08;R687
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 骨移植填充簡介
    1.2 自體骨和異體骨
        1.2.1 自體骨
        1.2.2 同種異體骨
        1.2.3 異種骨
    1.3 人工合成骨填充材料
        1.3.1 生物陶瓷
        1.3.2 硫酸鈣
        1.3.3 生物活性玻璃
        1.3.4 其他人工合成骨填充材料
    1.4 生物可降解鎂合金
        1.4.1 可降解鎂合金在植入領(lǐng)域中的研究歷程
        1.4.2 可降解鎂合金的生物安全性評價
        1.4.3 可降解鎂合金作為骨填充器件的優(yōu)勢
        1.4.4 可降解鎂鍶合金
        1.4.5 可降解鎂合金微弧氧化表面改性涂層
    1.5 國內(nèi)外骨填充產(chǎn)品及市場分析
        1.5.1 國內(nèi)外醫(yī)用骨填充產(chǎn)品
        1.5.2 骨填充產(chǎn)品市場分析和產(chǎn)業(yè)前景
    1.6 論文研究的目的和內(nèi)容
2 實驗過程和方法
    2.1 Mg-Sr合金材料冶煉和樣品準(zhǔn)備
    2.2 Mg-Sr合金材料成分分析、物相組成、力學(xué)性能測試
    2.3 鑄態(tài)Mg-Sr合金表面微弧氧化涂層制備
    2.4 MAO涂層形貌、元素組成、物相組成分析
    2.5 材料耐蝕性測試
        2.5.1 點滴實驗
        2.5.2 電化學(xué)測試
        2.5.3 pH測試
        2.5.4 失重測量
        2.5.5 離子溶出
    2.6 細(xì)胞實驗
        2.6.1 細(xì)胞毒性
        2.6.2 ALP染色
    2.7 動物實驗
        2.7.1 X射線光片
        2.7.2 HRTXRT三維成像
3 Mg-1.5Sr材料表征
    3.1 Mg-1.5Sr合金組織、物相組成表征
    3.2 Mg-1.5Sr合金力學(xué)性能測試
        3.2.1 Mg-1.5Sr拉伸性能
        3.2.2 Mg-1.5Sr壓縮性能
    3.3 本章小結(jié)
4 含鍶微弧氧化涂層的制備與表征
    4.1 涂層形貌和組成分析
        4.1.1 涂層形貌和元素組成
        4.1.2 涂層截面及元素分布
        4.1.3 涂層組成分析
    4.2 涂層結(jié)合力測試
    4.3 涂層耐蝕性分析
        4.3.1 點滴實驗
        4.3.2 電化學(xué)測試
        4.3.3 pH測試
        4.3.4 失重實驗
        4.3.5 微弧氧化涂層降解機(jī)理
    4.4 本章小結(jié)
5 鎂鍶合金降解速率調(diào)控和生物活性評價
    5.1 不同狀態(tài)Mg-Sr合金降解速率對比
        5.1.1 極化曲線測試
        5.1.2 pH值測試
        5.1.3 失重實驗
        5.1.4 離子溶出
        5.1.5 降解產(chǎn)物沉積
    5.2 多孔結(jié)構(gòu)對Mg-Sr合金降解速率影響
    5.3 細(xì)胞實驗
        5.3.1 細(xì)胞毒性
        5.3.2 ALP染色
    5.4 動物實驗
        5.4.1 動物實驗樣品準(zhǔn)備及實驗?zāi)Ｐ徒?br>        5.4.2 X射線光片
        5.4.3 HRTXRT三維成像
    5.5 骨填充產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄

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本文編號：2862008