純鈦種植體表面不同化學組成的TiO-,2-涂層生物學特性研究.pdf

1、純鈦及鈦合金具有良好的生物相容性和機械加工性能，為目前臨床應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)合強度低，愈合時間長及耐磨、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，需通過對鈦進行表面改性來解決。 本實驗采用微弧氧化技術，結(jié)合種植體表面改性一般原則及臨床應用要求對純鈦表面進行生物改性，并對其生物學特性進行研究。 目的：通過微弧氧化技術在不同電解液中對純鈦進行表面

2、改性，以得到2種不同化學組成的TiO2涂層，并對其進行生物學特性研究分析，探討設計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)工藝研究基礎上，結(jié)合MAO原理與種植體臨床應用要求，設計出特

3、定的電參數(shù)與電解液配方，試件預處理后分別在2種不同化學組成的電解液中進行微弧氧化處理，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)合強度分別達到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磷灰石沉積的研究方法：對含2種不同化學組成TiO2涂層的試件進行模擬體液(SBF)浸泡實驗，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、形貌進行觀察，并對試件表面元素成分及結(jié)構(gòu)進行能譜(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射線衍射證實表層物質(zhì)為羥基磷灰石(HA)結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出誘導活性；MAO-Mg組未能誘導磷灰石沉積。 3．純鈦表面TiO2涂層生物學特性研究方法：以2種涂層為實驗組進行如下實驗： (1)溶血實驗：取新鮮兔血，以分光光度計測定光密度

6、(OD)值，計算溶血率。 (2)細胞毒性實驗：采用L929成纖維細胞，以材料浸提液測定細胞毒性，以MTT法評測細胞活性情況，并計算細胞的相對增殖度(RGR)(3)成骨細胞粘附、增殖實驗結(jié)果：溶血率分別為O.81％和O.96％，符合材料溶血要求；細胞相對增殖度均大于80％，無細胞毒性；成骨細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)出較好的促成骨細胞增殖作用，MAO

7、-Mg組涂層和光滑純鈦對成骨細胞增殖無明顯促進作用。 結(jié)論： 通過微弧氧化技術在不同電解液中對純鈦表面進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，無細胞毒性，可促進成骨細胞的早期附著，具有較好的生物活性。而MAO-Ca組涂層還可在體外環(huán)境下，誘導磷灰石沉積并促進