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《中国医科大学》 2009年
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钛合金种植体表面制备生物活性膜的研究

张晓光  
【摘要】: 目的 支抗是指能抵抗或抵消矫治力的反作用力的结构,它可以是牙齿和牙弓、口唇肌肉或颅面骨骼。稳定、有效的支抗是正畸和颌面矫形治疗成功的基础。然而在多数后牙缺失这类病例中,常常缺乏足够的支抗。临床上为了解决支抗不足的问题,几乎在种植义齿发展的同时,许多学者对种植体支抗进行研究,利用种植体良好的稳定性来达到增强支抗的目的。种植支抗技术扩大了正畸治疗的适应证,提高了错合畸形矫治的效果,有着广阔的应用前景。近年来,越来越多的学者致力于种植体支抗的研究,并指出骨融性种植体成功种植后与牙槽骨融为一体,能够提供可靠的正畸支抗。钛合金因其良好的生物相容性和机械性能,成为临床广泛应用的牙种植体材料,在医学领域具有良好的应用前景。但钛合金属于生物惰性材料,通常不能象生物活性材料那样与骨组织发生化学性结合,须经适当的改性处理使其表面活化,改善其生物活性,提高其与骨的结合强度,缩短种植体与人体组织结合周期。因此,制备出具有生物活性的表面层,改善钛合金种植体的生物活性成为该材料应用于临床的重要环节。目前对钛合金表面的改性处理已经进行了大量的研究,其中包括等离子体喷涂法,溶胶—凝胶法,溅射沉积法,阳极氧化法,激光熔覆法,仿生法,双氧水法及碱处理法等。仿生法模仿了自然界生理磷灰石的矿化机制,其特点在于仿生涂层(类骨磷灰石涂层)是在类似于人体环境条件的水溶液中自然沉积出来的,其成分更接近人体骨的无机质,可望具有更高的生物相容性和骨结合能力。这种方法为钛种植体的表面处理开辟了新思路。 本研究采用仿生法在Ti-6A1-4V合金表面进行改性处理,但是改变了传统仿生法模拟体液(Simulated body fluid,SBF)的浓度,采用3倍SBF(3×SBF)溶液浸泡样品。分别用电子显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱仪对涂层进行分析,检验钛合金表面沉积物是否具有生物活性,即在3×SBF溶液中是否可以诱导类骨磷灰石沉积在其表面,以证实仿生法可使钛合金表面生成生物活性膜,并确定高浓度的模拟体液可以加速类骨磷灰石的沉积,缩短生物活性膜形成的时间。 方法 将Ti-6A1-4V合金片依次用600~#、800~#、1000~#碳化硅金相砂纸打磨表面,丙酮及三次蒸馏水清洗,烘干。在混酸溶液中腐蚀2分钟取出,用蒸馏水冲洗,乙醇清洗,干燥。然后在浓度为5mol/L,温度60℃的NaOH溶液中浸泡24小时,取出用蒸馏水冲洗,乙醇清洗,烘干备用。 经预处理后,将样品浸泡在37℃的3×SBF溶液中,观察生物活性膜的生长情况。使用Philips PW3710 X射线衍射仪对表面沉积物的相组成进行分析,采用BX60F5电子显微镜和Hitachi S-3400N扫描电子显微镜分析沉积层的组织形貌及成份,利用美国Nicolet560傅立叶转换红外光谱仪对沉积物进行结构分析检测。从而检验是否有生物活性膜生成以及活性膜成份,以确定高浓度的模拟体液是否可加速类骨磷灰石的沉积,缩短生物活性膜形成的时间。 结果 采用BX60F5电子显微镜和Hitachi S-3400N扫描电子显微镜观察酸碱处理后未浸泡的样品表面形貌,表面呈三维网状结构。在3×SBF溶液中浸泡1天,表面既有沉积膜出现,局部有较大颗粒晶体出现,浸泡3天,表面已完全被沉积膜覆盖,且有大量颗粒状或鳞片状晶体出现,晶体沉积以某一区域为核心,持续生长。表面沉积物能谱分析(EDX)分析其化学组成包括Ca、P、O、C等元素。Ca和P的平均重量百分比分别为29.07%、15.31%,Ca、P摩尔比为1.47,接近人体骨羟基磷灰石摩尔比1.67。在XRD衍射谱中可以看到,酸碱处理后,表面存在二氧化钛和钛酸钠,在3×SBF溶液中浸泡3天后表面生成物主要成分为羟基磷灰石(HA)、磷酸钙(Ca_3(PO_4)_2)等。在表面生长物的反射红外光谱中,观测到羟基磷灰石相关的磷酸根和羟基的振动,说明样品表面确实有类骨成份的形成,即有类骨磷灰石形成。 结论 1、Ti-6A1-4V合金在3×SBF溶液中浸泡,表面有沉积物生成,其主要成份为羟基磷灰石(HA),磷酸钙(Ca_3(PO_4)_2)等。 2、经过酸碱处理后的样品浸泡在高浓度SBF溶液中,可以快速诱导类骨磷灰石的沉积,在种植体表面形成生物活性膜。
【学位授予单位】:中国医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R318.08

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