资源描述
, , , , , ,钛合金表面阳极氧化和微弧氧化改性涂层的构建及生物学研究,研究背景,脊柱螺钉,多孔钛板,血管支架,牙种植体,研究背景,机械力学性能,对抗腐蚀及磨损,生物相容性,早期成骨作用,研究背景,等离子喷涂,离子束辅助沉积,微弧氧化（,MAO,）,阳极氧化,研究背景,纳米,微米,Lingzhou Zhao, Shenglin Mei, Paul K. Chu, et al. The influence of hierarchical hybrid micro/nano-textured titanium surface with titania nanotubes on osteoblast functions. Biomaterials 2010;31(19).,S,hi,L, Wang L, Guo Z et al. A Study of Low Elastic Modulus Expandable Pedicle Screws in Osteoporotic Sheep. J Spinal Disord Tech. 2011 Mar 21.,研究背景,纳米,微米,研究目的,本研究利用阳极氧化和微弧氧化技术对钛合金试样进行表面改性处理，通过体外细胞实验和动物体内实验，以期全面评价两种涂层的,生物学功能,、,早期成骨活性,和,骨缺损修复效果,研究内容,钛合金试样,涂层制备,动物体内研究,体外细胞研究,形貌表征研究,涂层制备,实验一,钛合金材料表面纳米和微米级,涂层的制备,材料和方法,圆片状钛合金试样 （,Ti,-,6Al,-,4V,）,直径,12mm,厚度,1mm,材料和方法,I TECH DC,恒电位仪,WHD-30,型微弧氧化脉冲电源,阳极氧化电解液组成：,乙二醇溶液中加入质量分数,0.25%,的氟化铵和质量分数,2.0%,的去离子水,微弧氧化电解液配比：,-,甘油磷酸钠,0.01mol/L,，乙酸钙,0.08mol/L,，,Ca/P,比为,8,材料和方法,材料和方法,阳极氧化改性处理流程示意图,材料和方法,微弧氧化改性处理流程示意图,结果,对照组,MAO,组,阳极氧化组,10 V 30nm,20 V 70nm,30 V 100nm,结果（扫描电镜）,MAO,组,对照组,结果（扫描电镜）,小结,通过阳极氧化技术能够在钛合金试样表面制备,不同管径的二氧化钛纳米微管,（,TiO,2,-NT,）形貌特征；利用,MAO,技术则可以在钛合金试样表面成功构建,多微孔氧化膜层结构,钛合金试样,涂层制备,动物体内研究,体外细胞研究,形貌表征研究,形貌表征研究,实验二,钛合金材料表面纳米和微米级涂层的形貌表征研究,材料和方法,对照组,MAO,组,阳极氧化组,试样分组,30V,电压阳极氧化,20V,电压阳极氧化,10V,电压阳极氧化,微弧氧化,对照组,A30,A20,A10,M,P,材料和方法,材料和方法,主要设备：,X,射线衍射仪 接触角测量系统,主要试剂：,无水乙醇 丙酮,去离子水 二碘甲烷,结果（,X,射,线衍射）,阳极氧化处理后试样表面晶相成分,结果（,X,射,线衍射）,微弧氧化处理后试样表面晶相成分,结果（表面能测试）,不同处理组试样表面水接触角和表面能,*,与,M,、,P,组比较,P, 0.05,#,与对照组比较,P, 0.05,Samples,Contact angle (deg.),Surface free energy (mJ/m,2,),Distilled water,Diiodomethane,Total,Polar,Disperse,A30,*,22.471.56,14.161.74,74.90,25.39,52.50,A20,*,21.342.53,12.721.42,76.85,27.54,54.32,A10,*,19.243.43,11.263.25,79.95,29.96,55.29,M,#,39.353.95,23.851.83,62.96,17.28,45.21,P,62.962.84,35.643.18,51.68,10.13,43.80,小结,1,、两种改性技术均能够有效改变钛合金试样的表面晶相结构,2,、两种改性技术均能够,降低,钛合金试样表面的,水接触角,并,提高,其,表面能,，,阳极氧化技术的作用更加显著,钛合金试样,动物体内研究,体外细胞研究,形貌表征研究,涂层制备,体外细胞研究,实验三,钛合金材料表面纳米和微米级涂层的细胞学研究,30V,电压阳极氧化,20V,电压阳极氧化,10V,电压阳极氧化,微弧氧化,对照组,A30,A20,A10,M,P,材料和方法,试样分组,钛合金,圆,片试样,MTT,实验,观测指标,粘附实验,增殖实验,绘图、制表、,统计学,分析,ALP,检测,分化实验,SD,仔鼠成骨细胞培养,（胰酶消化法）,细胞,-,材料共培养,材料和方法,电镜观察,结果（成骨细胞鉴定）,原代细胞,100 ,茜素红染色,100,传,代,细胞,100 ,ALP,染色,100 ,阳极氧化组,200,MAO,组,200,结果（扫描电镜）,阳极氧化组,1000,MAO,组,1000,结果（扫描电镜）,结果（扫描电镜）,阳极氧化组,20000,结果（共聚焦）,阳极氧化,组,MAO,组,对照,组,阳极氧化,组,结果（共聚焦）,MAO,组,对照,组,结果（粘附）,阳极氧化组更有利于细胞早期粘附,*,与,M,、,P,组比较,P, 0.05,#,与其它各组比较,P, 0.05,#,*,*,结果（增殖）,阳极氧化组细胞增殖率高于,MAO,组和对照组,*,与,M,、,P,组比较,P, 0.05,#,与其它各组比较,P, 0.05,#,*,*,*,#,*,*,*,*,结果（,ALP,）,阳极氧化组更有利于成骨细胞分化,#,与,M,、,P,组比较,P, 0.05, *,与,P,组比较,P, 0.05,#,*,#,#,小结,体外细胞实验结果表明，钛合金试样表面的,纳米级形貌,能够显著,提高,成骨细胞的,粘附、增殖和分化能力,，其中,70nm,TiO,2,-NT,具备,最佳的生物学活性,钛合金试样,动物体内研究,体外细胞研究,涂层制备,形貌表征研究,动物体内研究,实验四,钛合金材料表面纳米和微米级涂层的动物体内研究,材料和方法,圆柱状钛合金试样 （,6mm x 10mm,）,对照组,MAO,组,阳极氧化组,处理后外观,30V,电压阳极氧化,20V,电压阳极氧化,10V,电压阳极氧化,微弧氧化,对照组,A30,A20,A10,M,P,材料和方法,试样分组,实验动物,新西兰白兔,5,月,3.5-4 kg,（,6mmx10mm,）材料,60,Co,消毒,植入兔股骨,髁部缺损,A 30,组织学染色,大体观察,观测指标,荧光染色,材料和方法,A 10,A 20,P,M,推出实验,材料和方法,材料和方法,内植物推出实验（,push-out test,）示意图,a:,试样,b,：骨组织,c,：夹具,d,：金属棒,1 mm/min,结果（,大体,4w,）,阳极氧化组,MAO,组,对照组,结果（,大体,8w,）,阳极氧化组,MAO,组,对照组,结果（,大体,12w,）,阳极氧化组,MAO,组,对照组,结果（荧光电镜,4w,）,100m,阳极氧化组,MAO,组,对照,组,结果（荧光电镜,8w,）,100m,阳极氧化组,MAO,组,对照,组,结果（组织学,4w,）,100m,阳极氧化组,MAO,组,对照,组,结果（组织学,8w,）,100m,阳极氧化组,MAO,组,对照,组,结果（组织学,12w,）,100m,阳极氧化组,MAO,组,对照,组,结果（推出载荷）,阳极氧化组具有最高的推出载荷,*,与,M,、,P,组比较,P, 0.05,#,与其它各组比较,P, 0.05,#,*,*,*,#,*,*,*,*,结果（剪切强度）,阳极氧化组具有最大的界面剪切强度,*,与,M,、,P,组比较,P, 0.05,#,与其它各组比较,P, 0.05,#,*,*,*,#,*,*,*,*,小结,动物体内实验结果证实，钛合金材料表面纳米级形貌能够显著地,促进早期成骨,，具有,更好,的内植物,-,骨组织,界面稳定性,，其中,70nm,的,TiO,2,-NT,具有,最佳的,骨缺损,修复效果,钛合金试样,涂层制备,动物体内研究,体外细胞研究,形貌表征研究,结论,TiO,2,-NT,涂层可以显著,提高,钛合金材料的,生物学活性,，能够,促进,内植物周围,早期成骨,，具有,更理想的,内植物,-,骨组织,界面稳定性,，为其在临床上的初步应用提供了理论依据,
展开阅读全文