《Sr-HA塗層/鎂鈣合金材料的腐蝕降解調控及力學行為研究》是依託北京航空航天大學，由顧雪楠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Sr-HA塗層/鎂鈣合金材料的腐蝕降解調控及力學行為研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：顧雪楠
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鎂合金的腐蝕降解和力學衰減與骨癒合的適配性是限制鎂合金臨床套用的瓶頸問題。已有研究表明磷酸鈣基塗層減緩鎂合金腐蝕降解，誘導骨組織生成，是較為理想的骨科鎂合金塗層材料之一。但是其塗層失效早於臨床骨折癒合，並且缺少磷酸鈣基塗層/鎂合金材料的體內力學性能和骨力學性能變化規律和適配關係的研究，缺乏對其臨床套用的指導性。Sr-HA的Sr含量影響其降解，且Sr釋放促進骨生長，抑制骨吸收，提高骨強度。因此本課題擬在鎂鈣合金表面構建Sr-HA塗層，通過調節Sr含量調控Sr-HA塗層降解，並實現Sr-HA/Mg-Ca合金的可控降解。考察Sr-HA/Mg-Ca合金的Sr釋放規律，揭示Sr濃度對於細胞增殖和成骨相關基因表達的影響，建立Sr濃度和分布與植入體周圍新骨生成、骨結合率的關係。研究Sr-HA/Mg-Ca合金的體內力學性能和骨組織力學性能變化，建立骨-材料的力學適配關係，為臨床治療提供依據。
結題摘要
鎂合金作為可降解吸收的新型醫用金屬材料，兼具“強度”和“降解”的特點，可以從根本上克服傳統永久性醫療器械的缺陷，避免應力遮擋和二次手術取出，在硬組織修復等領域具有良好的套用前景。然而，鎂合金降解過快及局部腐蝕等問題，成為限制其臨床套用的瓶頸問題。 本課題針對這一問題，在鎂合金表面通過電化學沉積法構建摻鍶羥基磷灰石（Sr-HA）塗層，採用SEM、EDS、XRD等分析測試手段，系統研究摻鍶量和製備參數等對塗層微觀組織結構的影響；利用模擬體液及動物實驗，研究Sr-HA塗層/鎂合金材料的體內外降解行為，及Sr-HA塗層的形貌、成分、結晶度等對材料降解的影響，揭示其降解產物對細胞及骨回響的影響規律。研究發現，摻鍶量和燒結溫度顯著影響塗層形貌、顯微組織結構。當摻鍶量＜50%時，隨著塗層摻鍶量增加，塗層結晶度下降，晶體結構由層片狀變為球狀，但是塗層顯微裂紋減少，使得材料腐蝕速率下降。當HA塗層中的鈣全部由鍶替代時，結晶度再次增加，晶體結構變為花型，塗層厚度降低，但是塗層形貌均勻、緻密，使得100%Sr-HA塗層表面改性鎂合金腐蝕速率最低。採用低溫燒結對塗層進行進一步處理髮現，由於燒結溫度較低，羥基磷灰石晶體結構和尺寸並未發生改變，但燒結處理改善了塗層緻密度，提高塗層與基體結合力。燒結溫度為300°C時，塗層球狀結晶熔融彼此相接觸，塗層平整度提高，截面未觀察到顯微裂紋及氣孔。細胞結果顯示，Sr-HA/鎂合金材料對MC3T3-E1細胞具有良好的細胞相容性，50%Sr-HA塗層組塗層降解快導致鍶釋放量高，其成骨細胞活性高於摻100%鍶組。動物實驗結果表明，摻鍶羥基磷灰石塗層表面改性鎂合金成骨作用高於對照組，心、肝、脾和腎病理學檢查未見異常，血清鎂、鍶和鈣含量與對照組無顯著性差異。 本課題主要揭示了Sr-HA塗層/鎂合金材料的腐蝕降解規律及降解機制，通過摻鍶量及製備參數等最佳化塗層顯微組織結構、材料腐蝕降解特性和生物相容性。本課題的研究成果可為表面改性醫用可降解鎂合金在硬組織修復領域的臨床套用提供理論指導和實驗依據。
