医用钛/钛合金表面生物功能化及生物响应

发布时间：2021-04-02 02:59

　　医用钛及钛合金被广泛用作牙植入体及骨修复植入体。然而,众多研究表明:钛植入体表面的惰性二氧化钛层在一定程度上阻碍了其与周围天然骨间的骨整合,增加了植入体松动、移位的风险。该缺陷在骨质疏松及细菌感染等骨折手术并发症条件下尤其明显。因此,钛植入体表面工程的研究已成为相关领域的研究热点之一。如何表面改性钛植入体以维持良好的骨-植入体界面性能,是亟待解决的关键问题。鉴于此,我们设计并利用溶胶-凝胶及层层组装（LBL）等技术制备了系列具有促成骨、抗骨质疏松或抗菌的表面生物功能化钛植入材料,并对其体外或/和体内的生物学响应进行初步评价,主要研究内容和结论如下:1.钛材表面微/纳复合结构对骨髓间充质干细胞（MSCs）生物学行为的影响利用溶胶-凝胶技术在酸蚀钛材微结构表面构建了系列具有不同尺度纳米颗粒的微/纳复合结构,并探究其对MSCs成骨分化的影响。扫描电子显微镜（SEM）、表面分析仪、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和接触角测试等结果表明:钛材呈现“脊-谷”特征的微结构,并有尺寸为20、40或80 nm的二氧化钛（TiO₂）纳米颗粒。文中还揭示了微/纳复合结构... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

细胞微环境中调控细胞生物学行为的三大主要因素示意图

图 1.2 骨组织（硬）及骨髓（软）中间充质干细胞周围的细胞微环境[3]。ure 1.2 Survival microenvironment of MSCs in stiff bone tissue and soft bone marro为常见的骨科植入材料，医用钛材具有良好的生物相容性及机械性面惰性 TiO2氧化层一定程度上限制了植入体与天然骨间的早期骨整天然骨间惯常的机械整合方式导致了材料表面组织形成的随机性和也大大增加了植入体松动、移位的风险[9]。据统计，医用钛及钛合金平均使用年限仅为 12 ~ 15 年。它们在某些并发症（细菌感染等）条松患者人群的使用寿命甚至更短，这就意味着年轻患者将面临多次如何表面改性钛植入体以维持良好的骨-植入体界面性能，成为确保持久发挥正常功能的关键，也是钛/钛合金表面工程研究领域中的研]。理想的表面改性不但需要保持钛植入体相对低的弹性模量、良好和优越的可加工性能，而且需进一步提高材料的骨整合及其它特殊性疏松和抗菌等）。

1 绪 论越来越受到人们的关注。由于不断增加的发病率和患病率，骨质疏松症造成的经济和社会负担也日益严重[11]。骨质疏松症是一种全身性的骨骼疾病，表现为低骨量、显微结构退变和骨脆性增加等，由此而导致的骨损伤（骨折）比例大幅度增加[12, 13]。相比于正常骨组织损伤治疗，骨质疏松条件下植入体/骨钉的早期松动和移位现象会大幅度增加[14]。另外，临床中发现术后早期细菌感染也会较大程度上阻碍材料与天然骨间的整合，调查表明细菌感染已经成为植入手术失败的第二大因素[15]。由此可推断，如果骨损伤患者在骨质疏松症及细菌感染等并发症条件下仍使用现有常规骨科植入材料进行治疗，植入手术的成功率会相对较低。因此，如何通过钛植入体表面理化改性提高疾病条件下钛基植入材料与天然骨组织间的早期骨整合已成迫在眉睫。


本文编号：3114462