《TiNbTaZr鈦合金表面納米複合結構的構建及其生物相容性研究》是依託上海交通大學，由王立強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：TiNbTaZr鈦合金表面納米複合結構的構建及其生物相容性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王立強
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
假體鬆動是造成人工關節置換失敗和翻修的主要原因之一，也是目前人工關節研究的熱點和難點。通過植入物材料表面處理來提高其表面生物活性從而促進植入物/骨界面的骨整合對防止假體鬆動具有重要的意義。本項目以鈦合金表面納米複合層的構建為研究對象,圍繞其表面微觀組織轉變及其對骨整合的影響深入開展研究。採用攪拌摩擦處理工藝在TiNbTaZr鈦合金表面構建納米級TiO2複合層，製備具有納米級顆粒彌散分布、晶粒尺寸呈梯度變化的表面拓撲結構，通過納米結構的構建、表面粗糙度的調控研究、表面納米尺度對成骨細胞生物相容性影響以及動物體內生物學行為研究，深入分析植入物/骨界面的生物相容性，明確相關的成骨特異性基因表達，揭示表面TiO2納米層形貌、表面晶粒尺寸及粗糙度與骨整合之間的內在聯繫，探討納米化表面/骨組織界面的骨整合機制，探索一種表面納米複合化技術，從而為人工關節假體鬆動的預防和治療提供分子水平的理論基礎及指導。
結題摘要
人工關節置換術是治療終末期骨關節疾病最有效的方法，它可以顯著地提高患者的生存質量。目前全球每年有超過100萬例的關節假體被植入，中國隨著老齡化社會的到來和人們生活水平的提高，對於人工關節置換術的社會需求也顯著提高。然而該手術後10年內有高達10%的病例會因假體鬆動需要進行人工關節翻修手術，且隨著時間的推移，翻修率也相應升高。目前，假體鬆動是造成人工關節置換失敗和翻修的主要原因之一，也是目前人工關節研究的熱點和難點。假體鬆動一般由磨屑、早期的微動、應力遮擋和骨/關節界面結合不佳等多種因素造成。人工關節植入早期，通過假體與骨床的壓配獲得固定， 因此初始穩定性主要依靠假體表面和骨床的匹配度，與假體設計和手術技術直接相關。而後期穩定性則主要依靠假體與骨床的癒合質量。因此，提高假體/骨界面的骨整合率是解決臨床假體置入後鬆動併發症的瓶頸。近年來，內植物的研究重點逐漸從材料本身的力學性能、生物相容性等擴展到內植物/骨界面的研究。為了使得假體與骨的固定更多的是依靠骨組織而不是纖維組織，改善骨組織假體界面的骨整合情況，提高生物型假體的長期穩定性，通過對植入體表面進行改性處理促進成骨細胞的粘附，從而促進植入物/骨界面的早期骨整合，無疑對防止假體鬆動有重要意義。 本課題著眼於我國人工關節植入物需求迅速發展的實踐背景，希望站在解決人工關節假體鬆動問題的角度，通過材料表面處理來改善表面結構及形貌特徵期望提高植入物/骨界面骨整合，尋求細化材料表面晶粒尺寸、提高表面粗糙度以及生物相容性這一科學問題的解決理論和方法。理論上，本課題借鑑了材料表面強塑性變形相關理論，將其套用於低彈性模量鈦合金表面，結合材料生物相容性實驗，將材料製備方法和材料生物學評價實驗相結合，建立了新型的材料表面製備技術和骨整合之間的關係的研究方法。實踐方面，建立鈦合金表面晶粒尺寸自納米化技術及其調控方法，明確材料表面微觀結構與成骨細胞生物相容性之間的內在關係以及探索了材料在體內的生物相容性行為。項目很好的完成了預期目標，發表學術論文8篇，SCI論文6篇。1篇論文接受待發表，3篇SCI論文投稿送審。申請發明專利3項。
