文档介绍：医用纯钛种植体表面改性及其生物医
学性能测试
指导老师：魏秋平
成员：卞泽宇
吴笑
霍骅鑫
李航
夏朝阳
刘菲
材料学院
2015
年
4
月
19
日
目录
1
2
3
4
研究背景及意义
研究内容和方法
存在问题及下步安排
当前实验进展
研究背景及意义
种植体
拥有一口健康的牙齿
对于形象很重要
研究背景及意义
种植体
钛及钛合金由于具有良好的生物相容性和很好
的力学性能而成为常用的
种植体材料
种植义齿一般包括种植体、基台和牙冠三个部
分组成。基台和牙冠的制作较为简单，而种植
体则是相当于天然牙的牙根，需直接与颌骨接
触，对义齿的植入手术的成功率影响最大。相
对其他金属而言，钛及钛合金的弹性模量与人
体骨较为接近，应力屏蔽效应没有那么明显，
是较好的植入材料。
研究背景及意义
种植体
?
目前对于种植体的研究主要集中在对钛及
钛合金基体的表面改性或是对钛合金成分
的调控及晶粒尺寸的控制等方面。
临床和
体内研究均表明，种植体的表面形貌影响
种植体与骨组织的整合过程。粗糙的钛种
植体表面比光滑的表面更有利于成骨细胞
的响应，蛋白质
-
种植体表面、细胞
-
种植
体表面的相互作用均受表面形貌影响。与
蛋白质或细胞大小相当的表面凹陷、突起
、微孔均对骨的整合产生重要影响。细胞
对微观形貌的响应被称为接触引导，它包
括细胞形状、定位、极性等的变化。
?
正因为这样，
种植体的一大研究热点就是
表面粗化
，而粗化的方式也有多种，主要
的有
SLA
、阳极氧化、碱性涂层和等离子
喷涂等。
研究背景及意义
?
除了表面形貌，一个容易被忽视的问题就是材料表面的可润湿性问题
。
种植体材料的
可润湿性对种植体生物性能的影响甚至和表面形貌的影响相同。表面的可润湿性关系
到与材料
-
宿体界面的一系列生物学问题。
Frank Rupp
等综述了生物材料可润湿性的基
本理论及其生物和临床方面的问题。
J. Vlacic-Zischke
和
G. Zhao
等也都对材料的可润
湿性做了相关的研究。
?
相比于表面形貌和可润湿性，
材料表面的化学成分及材料的晶粒尺寸
对种植体的性能
都有一定的影响。许多研究都是对钛合金种植体合金元素的种类和含量进行改进。
J. Li
等研究了纳米结构的
Ti-24Nb-4Zr-8Sn
在模拟体液中的电化学行为和表面状况，合金元
素的掺入主要是为了增加材料的那腐蚀性，提高使用寿命和种植体的稳定性。
研究背景
研究背景及意义
?
就外形而言，目前主流的种植体外形为螺旋状，分为圆柱形和锥形，
其中圆柱形较为常用，表面结构有不同形式的螺纹、或有孔、或有凹
槽，增加与骨的接触面积或防止种植体的逆向旋出。最初的种植体表
面是光滑的，但后来发现粗糙表面更适合于骨生长与骨结合，于是开
始了对种植体表面粗糙化的研究，常用的方式有：喷砂酸蚀（
SLA
）
、阳极氧化、等离子喷涂等，这些粗化表面各有特点，且临床上各有
代表性的商品
，
如
SLA
的
ITI
种植体，阳极氧化的
Branemark
种植体
及等离子喷涂的
Frialit
种植体。
目前国内种植体主要依赖进口，国产
种植体虽然在价格上占据较大优势，但不论是使用寿命还是种植的成
功率都不如进口产品，国产种植体的发展任重道远。
研究意义
研究内容和方法
本课题拟通过将目前广泛应用的
SLA
与
阳极氧化
两种表面处
理方式进行糅合，并引入
磁控溅射
的活性钛层，以获得具有
多级孔洞结构的表面形貌，从而提高纯钛种植体的耐蚀性和
骨结合，同时具有一定的亲水性，利于组织细胞的粘附。此
外通过加入
HAp
与
β
-Ca3(PO4)2
颗粒，期望能够加速骨愈合
，缩短疗程。
研究内容
研究内容和方法
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阳极氧化
Anodic oxidation
阳极氧化
是表面粗化的另一种手段，阳极氧化是在一定的电解质溶液中，以一定的
电压电流和温度下，将试样作为阳极，进行电化学氧化，根据电压和电解质的不
同，分为普通阳极氧化和微弧氧化两种形式。钛阳极氧化得到一般为空心管状
TiO2
阵列，管径大小根据电压和电解质成分的不同而变化很大，从几十纳米到
几个微米不等，管径大小对种植体在
SBF
中仿生矿化的速度以及成骨细胞的增殖
分化的影响是阳极氧化钛的研究热点。
?
喷砂酸蚀
SLA
喷砂酸蚀
SLA
具体是用粒径为
200~500μm
的刚玉