多孔鈦鈮合金表征及生物相容性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、研究目的:人工關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)是當(dāng)前導(dǎo)致人工關(guān)節(jié)置換失敗的主要原因之一，而獲得骨-植入物界面的穩(wěn)定又是防止人工關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)的關(guān)鍵所在。骨-植入物界面的穩(wěn)定取決于兩者的結(jié)合強(qiáng)度，即骨整合的效果，這與植入物的力學(xué)性能和表面特征密切相關(guān)。鈦具有較好的物理特性和良好的生物相容性，而鈮可以提高鈦合金的可加工性，且能增加鈦的強(qiáng)度，降低彈性模量。多孔表面設(shè)計(jì)有利于骨組織的長(zhǎng)入，隨著骨組織長(zhǎng)入到金屬植入物的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，獲得植入物和骨的結(jié)合，從而提供良

2、好的生物學(xué)固定。本研究利用粉末冶金技術(shù)研制具有高孔隙率(＞60％)和理想力學(xué)強(qiáng)度的多孔鈦鈮合金，從生物力學(xué)、孔徑及孔隙率、體外生物相容性及體內(nèi)骨整合效果等方面對(duì)該合金進(jìn)行評(píng)估，以了解多孔鈦鈮合金的性能，為多孔鈦鈮合金的臨床應(yīng)用提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 方法:1.采用粉末冶金技術(shù)制作多孔鈦鈮合金并對(duì)其生物力學(xué)強(qiáng)度、孔徑及孔隙率等進(jìn)行評(píng)估;2.體外生物相容性檢測(cè)，包括細(xì)胞毒性試驗(yàn)(MTT)，細(xì)胞粘附和增殖試驗(yàn)（丫啶橙染色及掃描電鏡）

3、，炎癥因子檢測(cè)(IL-6)等;3.動(dòng)物體內(nèi)骨整合檢測(cè)，將設(shè)計(jì)好的合金試樣植入新西蘭大白兔股骨近端髓腔，分別于2，4，8周行X線攝片、掃描電鏡、能譜分析及力學(xué)拔出實(shí)驗(yàn)。
　　 結(jié)果:1.70％孔隙率多孔鈦鈮合金力學(xué)強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度為94.8MPa，彈性模量為2.23GPa)和松質(zhì)骨接近;2.70％孔隙率多孔鈦鈮合金孔徑約為200-500μ m，孔隙連通;3.MTT實(shí)驗(yàn)顯示兔骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)鈦鈮合金無(wú)毒性反應(yīng)，材料毒性級(jí)別為0-1級(jí)

4、;4.細(xì)胞粘附和增殖試驗(yàn)顯示鈦鈮合金對(duì)兔骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞初期粘附和增殖無(wú)明顯影響，電鏡掃描見細(xì)胞在多孔鈦鈮合金材料表面生長(zhǎng)良好，并向多孔材料孔隙內(nèi)生長(zhǎng);5.炎癥因子(IL-6)檢測(cè)顯示多孔鈦鈮合金未引起明顯炎癥反應(yīng);6.新西蘭大白兔股骨近端髓腔多孔鈦鈮合金植入顯示材料植入動(dòng)物體內(nèi)未引起明顯炎癥反應(yīng)，多孔鈦鈮合金植入體無(wú)松動(dòng);7.X線攝片顯示植入體與股骨皮質(zhì)之間無(wú)低密度影;8.掃描電鏡及能譜分析顯示材料表面有較多鈣沉積，植入體內(nèi)8周材料與

5、骨緊密結(jié)合，類骨組織向材料孔隙內(nèi)生長(zhǎng)，骨整合效果良好，70％孔隙率多孔鈦鈮合金較40％孔隙率組骨整合效果好;9.力學(xué)拔出實(shí)驗(yàn)顯示70％孔隙率組和40％孔隙率組拔出力量無(wú)顯著性差異(P＞0.05)，但較致密組拔出力量大(P＜0.05)。
　　 結(jié)論:
　　 1.高孔隙率多孔鈦鈮合金具有較理想的抗壓強(qiáng)度和彈性模量;
　　 2.鈦鈮合金具有良好的生物相容性;
　　 3.高孔隙率多孔鈦鈮合金-骨界面骨整合效果良好