《植入體微納雙級結構表面設計製造及其結合能力研究》是依託山東大學，由萬熠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：植入體微納雙級結構表面設計製造及其結合能力研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：萬熠
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對生物醫學鈦合金植入體與骨細胞結合能力差的難題，探索生物材料表面的微納雙級結構及其與生命體的映射關係，對於提高植入體與骨結合能力以及工作可靠性具有重要的理論意義和套用價值。. 提出微納雙級結構表面協同作用的設計製造和評價方法。首先，建立微納雙級結構與表面功能間的映射關係，提出植入體微納雙級表面設計理論，藉助仿生設計最佳化植入體表面微米級陣列結構（形狀、尺寸、密度、輪廓）和納米級微孔結構；其次，提出微納雙級結構表面的複合加工技術，利用機械微加工技術獲得微結構陣列，以化學方法製造表面納米微孔；最後，提出微納雙級結構與骨細胞結合能力的評價方法，根據細胞培養實驗檢驗結合速度，根據動物實驗測試牽出力矩評價結合強度。. 研究內容反映了機械加工和生物醫學的深度交叉，研究成果可為機械加工在生物醫學領域中的套用提供技術基礎。
結題摘要
針對生物醫用鈦合金植入體與骨細胞結合能力差的難題，探索生物材料表面的微納雙級結構及其對生物活性的影響。 利用噴砂酸蝕在醫用鈦合金表面構建微米形貌，分別利用鹼熱法和化學氧化法在微結構表面構建納米格線和納米管結構，在鈦植入體表面獲得兩種微納米雙級結構。通過細胞形態表征、細胞計數、MTT實驗、ALP活性、OCN表達以及細胞礦化實驗檢驗不同表面對細胞生長的影響。結果表明，微米結構和納米結構在一定程度上有利於細胞的伸展、增殖和分化。微納雙級結構表面對於細胞行為的調節和促進作用最為明顯。細胞在微納結構表面表現出更高的生物活性。 利用微細銑削加工技術在醫用鈦合金表面構建垂直方向的微溝槽結構，分別利用鹼熱法和化學氧化法在微結構表面構建納米格線和納米管結構，在鈦植入體表面獲得兩種微納米雙級結構。結果表明，微納雙級結構表面親水性最好，促進細胞的粘附、伸展、增殖和分化。通過水熱法在微納結構表面植入鈣離子和鎂離子、鋅離子和鍶離子，獲得具有鈣離子、鎂離子、鋅離子、鍶離子的微納雙級結構。結果表明，微納雙級結構在一定程度上有利於細胞的伸展、增殖和分化。含有離子的微納雙級結構表面對於細胞行為的調節和促進作用更為明顯。使用EBM技術製備了鈦棒植入體，通過超聲酸蝕+陽極氧化複合後處理方法，構建微納米多級結構。將改性後鈦棒植入大鼠股骨內，通過影像學觀察、Micro-CT和組織學分析等方法，評價其體內骨整合效果。超聲酸蝕+陽極氧化改性後的鈦棒周圍新生骨量明顯增多，並且結合效果更佳，證明該微納多級結構可以增強植入體的成骨性能。本研究利用多種方法製備出具有微納米雙級結構的鈦植入體，促進成骨細胞增殖明顯，為植入體製備製備提供了多種加工工藝，為提高植入體與骨結合能力以及工作可靠性具有重要的理論意義和套用價值。
