选择性激光烧结制备多孔钛的机械性能与生物相容性研究

发布时间：2017-07-19 13:23

  本文关键词：选择性激光烧结制备多孔钛的机械性能与生物相容性研究

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【摘要】：背景：目前临床常用的钛种植体弹性模量远高于人体骨组织,植入后弹性模量的差异会产生应力遮挡效应,造成周围骨组织萎缩、吸收,导致种植失败。降低种植体的弹性模量可消除应力遮挡,减少骨质吸收,利于骨结合,对提高种植体长期成功率有重要意义。目的：本实验采用选择性激光烧结技术制备孔隙率不同的内芯致密外层多孔的Ti6A14V试件,分别检测其准弹性梯度和抗压强度与孔隙率之间的相关性。同时,进行体外钛盘表面细胞培养实验,研究成骨细胞在多孔钛表面的活性及黏附增殖情况；体内兔股骨髁部植入实验分析多孔结构对骨结合的影响；并评估生物相容性。方法：1.Rhino3D造型软件设计Ti6A14V试件,分别用于机械性能、体外细胞实验和体内动物实验；选择性激光烧结制备试件；2.扫描电镜观察及机械性能检测；3.体外培养MC3T3-E1细胞,活／死细胞染色检测成骨细胞活性；4.不同孔隙率种植体HA/CS表面处理,分别植入新西兰兔双侧股骨髁突,4周、12周后处死,取出种植体周围骨组织,通过肉眼观察、X线片、固定后硬组织切片亚甲基蓝-酸性品红染色观察分析种植体-骨界面的结合及新生骨在孔隙内生长情况,并计算种植体骨结合率。结果：1.选择性激光烧结制备的Ti6A14V试件表面结构完整,孔隙清晰,螺纹形态良好。2. Ti6A14V试件扫描电镜观察结果：选择性激光烧结的钛试件表面存在一定微粗糙度,部分孔隙内壁存在球状均匀钛微珠颗粒,高倍镜下显示这些钛微珠颗粒直径为20-30 u m,与未成形的钛粉颗粒大小相近。3.机械性能结果：外层孔隙内芯致密组(Ⅰ组)和全层孔隙组(Ⅱ组)均表现为准弹性梯度随孔隙率增大而降低,呈负相关,抗压强度趋势与准弹性梯度一致。当孔隙率相同时,全层孔隙组(Ⅱ组)准弹性梯度略低于内芯致密组(Ⅰ组),但是无明显差异(PO.05)；然而Ⅰ组抗压强度明显高于Ⅱ组,有统计学意义(p≤0.05)。4.活／死细胞染色结果：细胞接种于钛板表面24h后,黏附较好,活细胞数量明显大于死细胞。随着培养天数增多,MC3T3-E1细胞在数量上迅速增加,第七天时已融合达90%以上。随着孔隙率增加,活细胞比率呈上升趋势。5.动物实验结果：X线及亚甲基蓝-酸性品红染色观察显示种植体-骨界面形成骨结合,高倍镜下孔隙内部有新生骨组织长入,可见大量成骨细胞及骨小梁结构。根据Image-Pro Plus 6.0分析软件计算可得各组种植体骨结合率值,4周和12周时,随着孔隙率的升高,骨结合率增大；对比4周与12周相同孔隙率的种植体骨结合率,可见12周高于4周。结论：1.选择性激光烧结技术成熟,可制备形态精准、孔隙可控的多孔钛结构。2.多孔钛种植体的准弹性梯度及抗压强度随着孔隙率增加而减小,在孔隙率相同时,内芯致密外层孔隙组抗压强度明显高于全层孔隙组,表明在多孔设计中增加内芯致密结构可增强总体抗压强度,在促进骨结合的同时保证种植体强度；3.体外细胞实验表明多孔材料无细胞毒性,多孔结构有利于MC3T3-E1细胞黏附、增殖；4.体内动物实验表明选择性激光烧结制备多孔钛材料具有良好的生物相容性,多孔结构有利于骨组织长入孔隙,并形成良好的骨结合。
【关键词】：选择性激光烧结 多孔钛 机械性能 生物相容性
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R783.1
【目录】：

• 中文摘要6-8
• 英文摘要8-11
• 符号说明11-12
• 前言12-15
• 实验方法15-22
• 结果22-24
• 讨论24-29
• 结论29-30
• 附图30-36
• 参考文献36-41
• 致谢41-42
• 学位论文评阅及答辩情况表42

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本文编号：563132