生物材料表面生物功能化及可控微結(jié)構(gòu)陶瓷支架的研究.pdf

1、隨著人口老齡化和各種創(chuàng)傷的增加,生物材料尤其是骨修復(fù)材料的需求日益增長(zhǎng)。臨床上骨缺損現(xiàn)象主要是由于外傷、腫瘤以及先天性缺陷等原因引起,是骨科中最常見的疾病之一。對(duì)于較大尺寸的骨缺損病例其骨缺損不能自體愈合,很大程度上依靠骨移植體進(jìn)行修復(fù)。一般考慮骨移植體來源是自體骨移植和異體骨移植或異種骨移植。但存在諸多問題,如自體骨供應(yīng)量有限、異種骨存在免疫反應(yīng)或炎癥反應(yīng)。人工合成的生物材料也是一類重要的骨修復(fù)材料,但是,能承力的金屬材料缺乏生物活性

2、,而非金屬材料又不能滿足骨修復(fù)的力學(xué)性能要求。因此,骨組織工程構(gòu)建骨組織修復(fù)材料顯得尤為重要。骨組織工程中支架材料需滿足以下要求:(1)具有良好的生物相容性；(2)具有良好的三維多孔結(jié)構(gòu)；(3)具有良好的生物降解性；(4)良好的材料／細(xì)胞界面；(5)具有良好的力學(xué)性能和可塑性。體內(nèi)構(gòu)件組織工程骨,在選擇良好生物相容性及良好三維貫通多孔結(jié)構(gòu)的支架基礎(chǔ)上,需重點(diǎn)研究生物材料表面性質(zhì)(如化學(xué)成分,支架微結(jié)構(gòu))對(duì)材料功能化的影響。
　　

3、 本研究中,首先涉及熱化學(xué)法在常用生物金屬材料(鈦合金)表面制備生物活性鈦酸鈣涂層,該制備方法簡(jiǎn)單、有效。接著重點(diǎn)研究溶膠.凝膠法制備可控微結(jié)構(gòu)生物無機(jī)陶瓷(羥基磷灰石,HA)球粒,并將其堆積成支架,通過體外細(xì)胞、仿生礦化實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)非骨部位植入實(shí)驗(yàn),考察支架微結(jié)構(gòu)對(duì)其生物功能化的影響,并進(jìn)行了異位雜化支架原位骨修復(fù)實(shí)驗(yàn),取得了較為滿意結(jié)果。本研究主要結(jié)論如下:
　　 1.通過在鈦合金基底上覆蓋無水硝酸鈣,并升溫使其發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)

4、,能制備均勻分布的鈦酸鈣生物涂層。該方法相比于其他方法,更簡(jiǎn)單、穩(wěn)定,制備的涂層同樣具有生物活性,可實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)用鈦及其合金的表面改性。
　　 2.通過系統(tǒng)優(yōu)化溶膠.凝膠體系中HA／Chitin比例,制備了可控微結(jié)構(gòu)的HA球粒,并對(duì)形貌、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。結(jié)果顯示:該體系能制備多孔表面和致密表面的HA球粒；在體外細(xì)胞和仿生礦化實(shí)驗(yàn)中,控制支架宏觀大孔尺寸和貫通性一致,發(fā)現(xiàn)球粒表面微結(jié)構(gòu)會(huì)影響堆積支架整體的生物功能性:多孔表面HA球

5、粒堆積支架比致密表面HA球粒堆積支架具有更好的生物活性,表現(xiàn)為更好的成骨細(xì)胞黏附、增殖活性以及早期更迅速地鈣磷鹽沉積。
　　 3.通過動(dòng)物狗體內(nèi)非骨部位(腹腔)植入多孔表面的球粒堆積支架和致密表面的球粒堆積支架異位雜化實(shí)驗(yàn),主要考察兩種支架異位骨誘導(dǎo)性和改善支架力學(xué)性能兩方面。結(jié)果顯示:兩種支架異位雜化后均能改善陶瓷支架的力學(xué)性能；多孔表面HA球粒支架其異位骨誘導(dǎo)能力要優(yōu)于致密表面HA球粒支架,說明球粒微結(jié)構(gòu)對(duì)支架生物功能化具有