本文關鍵詞：多孔鈦合金表面鎂涂層改性及其成骨效應研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：背景:由于外傷、疾病等原因導致的骨缺損經(jīng)常需要金屬植入物的填充或金屬假體的替換。由于多孔鈦合金材料具有與骨組織相近的彈性模量、優(yōu)秀的力學性能以及良好的生物相容性,已經(jīng)成為目前醫(yī)用金屬植入物的研究熱點。但是,因為鈦合金屬于生物惰性金屬,其表面無生物活性,可能引起鈦合金植入物界面與骨組織界面整合不良,從而導致植入物的松動,脫落等。因此,表面生物惰性是多孔鈦合金成為理想骨科植入材料所必須克服的難題之一。鎂合金由于具有可降解性及多重的生物活性,一直被認為是一種革命性金屬材料。但是由于其在植入體內后降解過快,降解后其力學性能會受到嚴重影響,導致鎂合金作為骨科金屬植入物的應用受到限制。近年來,分別有大量關于如何提高鎂合金材料耐腐蝕性以及如何對鈦合金表面進行生物改性的研究報道,但是直接將鎂金屬作為生物可降解涂層制備于鈦合金材料表面的研究尚未見報道。鎂金屬涂層的制備方法,以及其是否具有成骨效應和促進骨整合的能力都有待于進一步探索和研究。目的:1.研究多孔鈦合金表面鎂涂層改性方法并評價鎂涂層的生物學特性。2.探討多孔鈦合金鎂涂層改性材料對骨髓基質干細胞(Bone Marrow Stromal Cells,BMSCs)增殖、分化的影響以及其成骨效應及促進骨整合能力。方法:1.應用電子束熔融技術(Electron Beam Melting,EBM)制備多孔鈦合金材料,采用脈沖偏壓電弧離子鍍技術(Pulsed Bias Arc Ion Plating,PBAIP)在多孔鈦合金材料內、外表面制備鎂金屬涂層。掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)觀察材料表面及孔隙內部的涂層形態(tài),能譜分析(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)檢測其元素組成,X線衍射(X-Ray Diffraction,XRD)分析涂層成分。2.通過Hank’s溶液浸泡實驗,檢測隨鎂涂層的降解,浸泡溶液p H值及鎂離子濃度的變化,并繪制p H值變化曲線及離子溶出曲線。3.在體外分別使用實驗組(鎂涂層多孔鈦合金材料)、對照組(多孔鈦合金材料)兩種材料的浸提液及浸提介質與大鼠BMSCs聯(lián)合培養(yǎng),分別于1、4、7天利用細胞計數(shù)試劑盒(Cell Counting Kit-8,CCK-8)檢測細胞增殖情況,并進行ALP染色,評估細胞分化程度。4.將成年家兔24只,隨機分為2組,于股骨外側髁部制造直徑6 mm×深度8mm的圓柱形骨缺損,分別植入未涂層的多孔鈦合金(對照組)和鎂涂層多孔鈦合金(實驗組),于取材前注射四環(huán)素及鈣黃綠素熒光雙標骨小梁。于術后2、4、8周處死實驗動物,取材后采用Micro-CT檢測成骨及骨長入情況;硬組織切片后熒光顯微鏡下觀察熒光標記骨小梁測量鈣鹽沉積厚度;萬吉森染色(Van Gieson staining,VG染色)后光鏡下觀察材料周圍成骨情況及骨小梁與材料的整合狀況。結果:1.電鏡下鎂涂層致密且形態(tài)規(guī)則,與材料表面結合良好,EDS結果顯示涂層由鎂元素組成,X線衍射結果顯示涂層組成成分為單相鎂金屬。2.Hank’s溶液浸泡1天時,溶液初始p H值約為10,鎂離子溶出量約為50 ppm,4天時,溶液p H值降至8左右,鎂離子溶出量降至10 ppm。4天之后,兩者下降降速度均開始明顯減慢,7天時,溶液p H值逐漸穩(wěn)定在7.5左右,離子溶出量穩(wěn)定在約5 ppm。3.細胞實驗結果顯示,第4、7天時,實驗組材料的細胞增殖活性和分化程度均好于對照組,增殖活性結果的差異具有統(tǒng)計學意義(P0.05),堿性磷酸酶(Alkaline Phosphatase,ALP)染色結果提示,在4、7天時實驗組細胞分化情況均好于對照組。4.術后4、8周,Micro-CT結果表明實驗組材料的周圍新生骨體積及材料孔隙內部骨長入情況均明顯好于對照組,且實驗組材料周圍的新生骨體積占感興趣區(qū)域總體積的百分比顯著高于對照組材料(P0.05);術后4、8周,熒光顯微鏡觀察熒光雙標染色的骨小梁,實驗組材料周圍新生骨小梁鈣鹽沉積厚度值較對照組更大(P0.05);VG染色結果表明實驗組材料周圍骨組織生成情況及骨整合情況均好于對照組,實驗組材料的骨長入情況較好,且實驗組材料周圍的礦化骨面積占感興趣區(qū)域總面積的百分比顯著高于對照組材料(P0.05)。結論:采用PBAIP技術在多孔鈦合金表面制備的鎂涂層具有良好的生物活性,其有利于BMSCs的增殖、分化,可促進新骨生成并且具備良好的骨誘導及骨整合效果。
【關鍵詞】：多孔鈦合金 鎂 表面改性 成骨 骨整合
【學位授予單位】：第四軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08;R687
【目錄】：

• 縮略語表5-6
• 中文摘要6-9
• 英文摘要9-13
• 前言13-14
• 文獻回顧14-25
• 實驗一 多孔鈦合金表面鎂涂層改性材料的制備及生物學特性的研究25-40
• 1 材料與方法25-31
• 1.1 實驗試劑及設備25-26
• 1.2 多孔鈦合金基體材料的設計制備26-27
• 1.3 多孔鈦合金材料表面鎂涂層的制備27-29
• 1.4 鎂涂層表征檢測29
• 1.5 鎂涂層降解特性檢測29
• 1.6 鎂涂層多孔鈦合金對細胞增殖、分化影響的研究29-31
• 1.7 統(tǒng)計學分析31
• 2 結果31-36
• 2.1 掃描電鏡、能譜分析及X線衍射檢測結果31-32
• 2.2 Hank’s溶液浸泡結果32-33
• 2.3 細胞增殖活性檢測結果33-34
• 2.4 ALP染色結果34-36
• 3 討論36-40
• 實驗二 多孔鈦合金表面鎂涂層改性材料的成骨效應研究40-52
• 1 材料與方法40-44
• 1.1 實驗試劑及設備40-41
• 1.2 實驗材料制備41-42
• 1.3 動物建模42
• 1.4 標本取材與處理42-43
• 1.5 統(tǒng)計學處理43-44
• 2 結果44-48
• 2.1 大體觀察結果44
• 2.2 顯微CT檢測結果44-45
• 2.3 熒光顯微鏡檢測結果45-46
• 2.4 組織學觀察結果46-48
• 3 討論48-52
• 小結52-53
• 參考文獻53-63
• 個人簡歷和研究成果63-64
• 致謝64

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 吳立鴻;王利國;王盼;關紹康;;Mg-7.0Al-0.2Zn合金的超塑性及其變形機制(英文)[J];稀有金屬材料與工程;2010年02期

2 于國寧;潘鋒;聞久全;蔣閱;張二林;范廣宇;;鎂合金體內植入生物安全性的初步研究[J];中國矯形外科雜志;2008年13期

  本文關鍵詞：多孔鈦合金表面鎂涂層改性及其成骨效應研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：378226