生物玻璃-納米羥基磷灰石梯度涂層促進假體的生物學(xué)固定.pdf

1、研究目的：羥基磷灰石具有良好的骨傳導(dǎo)性能，在假體等植入物表面涂層后，可促進植入物與骨的整合。等離子噴涂是目前在鈦合金（Ti-6Al-4V）假體表面制備羥基磷灰石（HA）涂層的最常用方法，但其存在涂層與金屬基質(zhì)結(jié)合強度不理想的缺點。這主要是由于制備過程中過高的溫度會導(dǎo)致HA結(jié)構(gòu)的改變，引起HA的分層、溶解和吸收。HA與金屬基質(zhì)熱膨脹系數(shù)的差異會在涂層與金屬界面產(chǎn)生殘余應(yīng)力，使涂層剝脫。本研究擬利用低溫燒結(jié)法，在鈦合金表面制備生物玻璃-納米

2、羥基磷灰石（BG-nHA）梯度涂層，其基底部為生物活性玻璃（BG），中間為BG與納米HA組成的復(fù)合材料，其中納米羥基磷灰石的含量由內(nèi)到外逐漸增加，涂層表面為純納米HA。生物活性玻璃具有良好的骨生物活性，通過改變其化學(xué)成分，其熱膨脹系數(shù)可以控制在與鈦合金接近的水平。本實驗在對這種新型生物玻璃-納米羥基磷灰石梯度涂層進行表征和生物相容性評價的基礎(chǔ)上，同時在動物體內(nèi)觀察涂層促進鈦合金（Ti-6Al-4V）假體與周圍骨整合的作用。 材料

3、與方法：本試驗研究分為三個部分。 1．涂層材料的制備及檢測：用低溫燒結(jié)法在鈦合金表面制備生物玻璃-納米羥基磷灰石梯度涂層，通過SEM、EDS、XRD、FITR等對涂層表征進行檢測，依據(jù)ISO 13779-4:2002標準用抗拉試驗測試梯度涂層與金屬基質(zhì)之間的結(jié)合強度。 2．涂層材料的生物相容性試驗：利用L939細胞檢測梯度涂層材料的細胞毒性。取體外分離培養(yǎng)擴增的人骨髓基質(zhì)干細胞(hBMSC)，接種于涂層材料上，通過綠色

4、熒光蛋白染色和掃描電鏡觀察細胞的粘附和生長情況。 3．涂層促進假體生物學(xué)固定的動物實驗：將鈦合金制備成長15mm，直徑2.5mm的栓，沿其長軸做一凹槽，深1.0mm ，寬1.0mm，表面噴涂生物玻璃-納米羥基磷灰石梯度涂層，對照組為等離子HA涂層和空白鈦合金栓，隨機植入新西蘭兔雙側(cè)股骨髁，處死前2周和3天進行注射四環(huán)素標記，植入后2周、4周、12周、24周取出標本，進行放射學(xué)和組織學(xué)（不脫鈣切片）觀察，評估假體-骨界面整合情況；

5、并對組織學(xué)標本進行形態(tài)計量學(xué)分析，測量假體-骨接觸率及長入凹槽內(nèi)的骨量。 結(jié)果：電鏡結(jié)果顯示梯度涂層呈多孔狀，表面分布均勻的桿狀納米羥基磷灰石晶體，基底部與鈦合金形成致密結(jié)合，未發(fā)現(xiàn)細微的裂紋?？估囼烇@示梯度涂層與鈦合金結(jié)合強度達到39.7±4.4MPa。涂層材料無明顯毒性，人骨髓基質(zhì)干細胞在涂層材料表面黏附生長良好。動物實驗顯示實驗組假體與周圍骨形成良好整合，假體周圍新生骨隨時間延長逐漸增多，在植入后12、24周，梯度涂層