純鈦種植體表面不同化學(xué)組成的TiO-,2-涂層生物學(xué)特性研究.pdf

1、純鈦及鈦合金具有良好的生物相容性和機(jī)械加工性能，為目前臨床應(yīng)用最廣泛的口腔種植材料，但鈦基種植體存在生物活性差，與骨結(jié)合強(qiáng)度低，愈合時(shí)間長及耐磨、耐腐蝕性差，在生理環(huán)境下易造成金屬離子釋放等問題，因此為了獲得更優(yōu)的純鈦種植體，需通過對鈦進(jìn)行表面改性來解決。 本實(shí)驗(yàn)采用微弧氧化技術(shù)，結(jié)合種植體表面改性一般原則及臨床應(yīng)用要求對純鈦表面進(jìn)行生物改性，并對其生物學(xué)特性進(jìn)行研究。 目的：通過微弧氧化技術(shù)在不同電解液中對純鈦進(jìn)行表面

2、改性，以得到2種不同化學(xué)組成的TiO2涂層，并對其進(jìn)行生物學(xué)特性研究分析，探討設(shè)計(jì)適于牙種植體的表面改性方法，為如何提高種植體表面的生物活性，改善其耐腐蝕性，促進(jìn)種植體與骨組織的早期結(jié)合，提高種植體成功率提供重要的理論依據(jù)。 方法與結(jié)果： 1.純鈦表面微弧氧化TiO2涂層的制各及涂層分析方法：在目前對鈦合金微弧氧化(microarc oxidation,MAO)工藝研究基礎(chǔ)上，結(jié)合MAO原理與種植體臨床應(yīng)用要求，設(shè)計(jì)出特

3、定的電參數(shù)與電解液配方，試件預(yù)處理后分別在2種不同化學(xué)組成的電解液中進(jìn)行微弧氧化處理，獲得2種TiO2涂層，分組為MAO-ca組和MAO-Mg組，以掃描電鏡(SEM)觀察微弧氧化涂層的表面形貌；x射線能譜(EDX)和x射線衍射(XRD)儀分析膜層的元素構(gòu)成和晶相結(jié)構(gòu)；自動劃痕儀測量涂層結(jié)合強(qiáng)度；表面粗糙度儀測量涂層表面粗糙度。 結(jié)果：電鏡觀察表明在2種電解液中試件表面都形成了內(nèi)層致密，外層多孔的陶瓷膜；能譜分析證實(shí)這2種陶瓷膜分

4、別由Ti，Ca，P，O 4種元素和Ti，Mg,O 3種元素組成；x射線衍射表明陶瓷膜由銳鈦礦型與金紅石型TiO2及CaTiO3和MgTiO3組成。結(jié)合強(qiáng)度分別達(dá)到26.5與28.7牛頓，表面粗糙度分別為O.756與O.691微米。 2．純鈦表面TiO2涂層在模擬體液中誘導(dǎo)磷灰石沉積的研究方法：對含2種不同化學(xué)組成TiO2涂層的試件進(jìn)行模擬體液(SBF)浸泡實(shí)驗(yàn)，在7，14，28天后取出試件，分別以掃描電鏡(SEM)對試件表面微觀

5、形貌進(jìn)行觀察，并對試件表面元素成分及結(jié)構(gòu)進(jìn)行能譜(EDS)和x射線衍射(XRD)分析。 結(jié)果：電鏡觀察到MAO-Ca組涂層表面覆蓋大量沉積物，呈針狀結(jié)構(gòu)，能譜分析發(fā)現(xiàn)Ca、P元素比例升高，x射線衍射證實(shí)表層物質(zhì)為羥基磷灰石(HA)結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出誘導(dǎo)活性；MAO-Mg組未能誘導(dǎo)磷灰石沉積。 3．純鈦表面TiO2涂層生物學(xué)特性研究方法：以2種涂層為實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： (1)溶血實(shí)驗(yàn)：取新鮮兔血，以分光光度計(jì)測定光密度

6、(OD)值，計(jì)算溶血率。 (2)細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)：采用L929成纖維細(xì)胞，以材料浸提液測定細(xì)胞毒性，以MTT法評測細(xì)胞活性情況，并計(jì)算細(xì)胞的相對增殖度(RGR)(3)成骨細(xì)胞粘附、增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果：溶血率分別為O.81％和O.96％，符合材料溶血要求；細(xì)胞相對增殖度均大于80％，無細(xì)胞毒性；成骨細(xì)胞在兩種涂層表面的早期貼附性明顯高于未經(jīng)處理的純鈦表面，但這兩種涂層間并無顯著性差異；MAO-Ca組涂層表現(xiàn)出較好的促成骨細(xì)胞增殖作用，MAO

7、-Mg組涂層和光滑純鈦對成骨細(xì)胞增殖無明顯促進(jìn)作用。 結(jié)論： 通過微弧氧化技術(shù)在不同電解液中對純鈦表面進(jìn)行生物改性后所得到的兩種TiO2涂層，均形成了一層與基體結(jié)合緊密，表面粗糙多孔的陶瓷膜，并使Ca、P、Mg元素分別進(jìn)入氧化層中，獲得了含有不同比例元素的活性氧化層。在本工藝處理下，材料表面血液相容性良好，無細(xì)胞毒性，可促進(jìn)成骨細(xì)胞的早期附著，具有較好的生物活性。而MAO-Ca組涂層還可在體外環(huán)境下，誘導(dǎo)磷灰石沉積并促進(jìn)