人工关节应用于临床已有近百年的历史，自charnley开创现代人工关节置换技术以来也已近半个世纪，但人工关节置换仍然存在一些问题，术后假体的无菌性松动就是其中之一。引起关节假体无菌性松动、尤其是远期松动的原因主要是宿主骨-假体界面问题和磨屑形成。本课题针对上述两方面问题进行研究，即1、对用于关节假体表面涂层的三维连通多孔钛进行生物活性研究，以改善假体-骨的界面结构和强度；2、对用于人工股骨头的氧化锆材料进行抗时效研究，减少陶瓷股骨头对超高分子聚乙烯的远期磨损，降低人工关节远期磨损和力学稳定性，提高人工关节长期安全性与可靠性。在前期利用高温烧结法研制出三维连通多孔钛的基础上，继续对该材料进行表面活性处理及相关体外、体内实验研究。筛选出最佳的生物活性处理方法，即对连通多孔钛材料预先进行碱处理，然后经1.5倍模拟体液浸泡处理后，可在连通多孔钛表面形成理想的类骨磷灰石层。所形成的类骨磷灰石与人体骨无机成分和结构相似，大大改善了连通多孔钛表面的生物活性，成骨细胞可以快速识别类骨磷灰石，并在其上粘附、增殖和生长。将成骨细胞接种于复合连通多孔钛（即在连通多孔钛表面复合一层类骨磷灰石）上，进行体外培养。实验结果表明，成骨细胞在该复合连通多孔钛上能够更好的粘附、生长和增殖，这说明连通多孔钛材料具有良好的生物相容性和细胞亲和性，无细胞毒性。复合类骨磷灰石后，改善了连通多孔钛的表面活性，更有利于成骨细胞在材料表面的粘附和增殖。将骨髓基质干细胞种植于复合连通多孔钛并进行体外培养，然后植入兔背肌中行体内培养观察。结果显示，复合骨髓基质干细胞的复合连通多孔钛中有骨组织形成，而未复合该细胞的连通多孔钛则未见骨组织形成，这表明骨髓基质干细胞能够在这种复合多孔钛材料的网孔内向成骨细胞转化，进而诱导成骨。针对前期研发的氧化锆陶瓷股骨头进行抗时效研究，在氧化锆陶瓷中添加5wt％氧化铝（Al₂O₃）作为抗时效剂，然后将制成的材料在132度、2bar的压力的煮锅申蒸煮30小时以模拟经长期使用后的陶瓷形貌和力学性能。结果表明，加入5wt％氧化铝（Al₂O₃）的氧化锆经过时效处理后，其原有力学性能的下降明显减少。其应用于临床后可明显减轻人工关节远期的磨损，进而延长人工关节使用寿命。