不同表面形貌掺锶磷灰石涂层钛种植体的体内实验研究

发布时间：2020-09-27 10:14

　　 种植体骨结合的形成是种植修复成败的关键，以往种植体表面改性的研究表明种植体表面的化学成分和物理形貌会影响骨结合，本课题组也在此前研究中，利用微弧氧化技术在纯钛种植体表面形成了掺锶羟基磷灰石的氧化涂层[51,52]，这种磷灰石涂层可以更好的促进钛种植体骨结合的形成；经过体内、体外不同实验，测试了不同掺锶浓度涂层结构的生物相容性和成骨性能，经过筛选发现掺锶浓度在10%时具有较好的成骨能力[52]。然而随着微弧氧化时间延长，涂层的表面形貌及粗糙度也会随之发生变化，为了观测粗糙度对骨结合的影响，本实验采用课题组之前的方法进行样品的制备实验，采用不同微弧氧化时间形成不同形貌的涂层，在进行表面观察的基础上，进一步使用动物植入试验，观察对骨结合的影响，为优化种植体表面形貌提供实验依据。 研究目的： 1.观察不同微弧氧化时间所形成的掺锶羟基磷灰石涂层的表面形貌变化。 2.通过将种植体植入动物体内，研究分析不同表面形貌的钛种植体对骨结合的影响。 3.通过拉出实验测量评价不同表面形貌钛种植体的骨结合强度。 研究方法： 1．按照5min，10min，15min的微弧氧化形成掺锶浓度为10%的羟基磷灰石涂层，采用扫描电子显微镜放大2000倍观察试样表面微形貌并使用WYKO光学轮廓仪扫描试样表面凹凸轮廓，测量分析涂层表面粗糙度 2.将5min，10min，15min微弧氧化时间的种植体植入新西兰兔双侧股骨髁、胫骨结节处，术后定期对各组的实验动物进行活体多荧光序列标记，4W、8W、12W取材，采用组织学观察，计算骨接触率(BIC)、骨矿化沉积率(MAR)分析评价涂层表面的成骨能力。 3.将5min，10min，15min微弧氧化时间的种植体植入狗双侧髂骨，分别在术后4W、8W、12W取材，对种植体进行拉出试验，计算剪切强度，并用体视显微镜观察种植体表面，综合评价种植体骨结合强度。 结果： 1.各组微弧氧化膜层均呈内层致密，外层粗糙的多级孔洞状结构，随着微弧氧化时间的延长，孔洞变得小而致密，涂层表面粗糙程度也逐渐增加，并表现为火山样的多级孔洞状结构。 2.在免疫荧光显微镜下可见各组涂层均表现出较高的成骨活性，骨代谢、增生活跃；15min组在植入早期4W时表现出较为活跃的促成骨能力，12W时各组的骨矿化沉积率(MAR值)已经没有统计学差异，表明骨形成已经达到饱和状态，组织与涂层形成紧密的骨结合；12W时15min组和10min组的骨接触率(BIC)均显著高于5min组，而10min组与15min组之间无统计学差异，说明骨接触率受到粗糙度和植入时间的共同作用。 3.拉出实验的结果表明，各组种植体的骨结合力随时间的延长而增大，12W时种植体-骨组织的结合力（剪切强度）明显高于4W(P0.01)；且不同微弧氧化时间的组间比较也具有显著性差异，15min组的骨结合力（剪切强度）显著高于另外两组(P0.01)。体视显微镜观察显示，随着植入时间的延长以及微弧氧化时间的增加，种植体表面残留的组织量减少，涂层之间剥脱增多，说明骨结合的强度越大。 结论： 1.不同微弧氧化时间可以形成不同表面形貌的掺锶羟基磷灰石涂层，随着时间的延长，所形成的涂层表面粗糙度增加，其中15min组形成的表面粗糙度最大，为成骨细胞粘附以及骨结合的形成提供了更大的比表面积。 2.体内试验表明，15min组促进早期的骨结合，随着植入时间的增加，各组均具有很好的促进成骨的活性；种植体骨结合的强度随着植入时间的增加而增强；骨矿化沉积率和骨接触率受到材料表面粗糙度和植入时间的共同影响。 综合实验的结果，我们认为微弧氧化时间为15min时，掺锶浓度为10%的羟基磷灰石具有很好的促进骨结合的作用，为优化种植体表面提供实验依据。
【学位单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：R783
【部分图文】：

孔隙的形状更不规则，其凸凹不平的程度也进一步增加（图 1-1）。5min 10min 15min图1-1 不同微弧氧化时间形成的涂层表面扫描电镜观察(×2000)2.2 涂层表面粗糙度比较进一步对3组种植体涂层表面粗糙度 Ra、Rq 和 Rt 值进行定量分析发现：Ra、Rq 和 Rt 值均以15min 组最高，其次10min 组，而5min 组最低；两两比较显示，5min 组与10min 组相比 Ra 值无统计学差异（P>0.05），而15min 组与10min 组相比 Ra 值有统计学差异（P<0.05），15min 组显著性高于5min 组

各组的轮廓仪表面形貌分析如结果显示试样表面粗糙度分布均匀，随着微弧氧化时间的延长，涂层表面粗糙程度逐渐增加，并表现为火山样的多级孔空洞状结构。（图1-2）。表1-1 不同微弧氧化时间形成的涂层表面粗糙度（μm ）(xˉ ±S)组别\参数 Ra Rq Rt5min 2.99±0.18 3.58±0.12 23.60±1.2010min 3.21±0.06 3.92±0.13 28.77±1.2915min 3.88±0.19 4.78±0.14 33.16±3.125min 10min 15min图 1-2 不同微弧氧化时间形成的涂层表面的轮廓形貌3. 讨论研究发现，粗化的基本作用是增加表面能，提高材料表面的润湿性，而这对成骨细胞的粘附、增殖、分化，以及骨界面的早期愈合均有积极作用[19,20]，但粗糙度过高会增加种植体表面积，造成离子过多泄露，因此，种植体表面的粗糙程度存在一个范围，在这个范围内有利于种植体的骨整合并能改善其生物力学性能。

2512W 5min 10min 15min图 2-1 4W,8W,12W 植入体表面骨结合的荧光显微镜观察(×200)进一步计算并比较 12W 时各组的骨矿化沉积率（MAR），SPSS 软件差分析及 SNK-q 检验表明计算并比较 12W 时各组的骨矿化沉积率(MAR没有统计学差异，说明种植体不同微弧氧化时间所形成的不同粗糙度的种体表面形貌对新生骨的骨矿化代谢没有影响，反映了骨形成已经达到饱和态（图 2-2）。

【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 成炜;陈吉华;马楚凡;郭恒;杜方

本文编号：2827744