骨修复用多孔镁合金的制备及降解性能研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:napone
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
一直以来,临床中对骨缺损的修复主要以骨移植为主,但这种修复手段存在着供体不足或受体免疫排斥反应等一些无法避免的缺点。骨组织工程是指将体外扩增培养的种子细胞接种至生物相容性良好的支架材料中,待细胞正常生长后再将这种复合材料植入人体骨缺损部位,在支架降解的同时骨细胞不断增殖分化,最终实现自身组织修复。随着骨组织工程的发展与成熟,势必将成为未来骨缺损,尤其是大骨缺损修复手术的最佳选择。而作为骨组织工程关键要素之一,对支架材料的研究引发了生物材料界越来越多的关注。其中,镁合金凭借优异的生物相容性、生物可降解性及与人骨相近的力学性能,被视为一种极具潜力的理想骨组织工程支架材料。但另一方面,与人体松质骨结构相仿的多孔镁合金的制备较为困难,而更大的比表面积也会导致活性本就较高的镁合金腐蚀速率更快,这些都极大地阻碍了多孔镁合金作为骨组织工程支架在未来临床中的应用。针对这些问题,本课题以Zn和Ca作为合金元素,利用负压渗流铸造法制备得到与人体松质骨结构相近的三种不同成分的多孔镁合金(Mg-0.3Ca、Mg-3Zn-0.3Ca和Mg-6Zn-0.3Ca),系统研究了不同合金成分与热处理对多孔镁合金的显微组织和力学性能的影响,并对表面处理前后多孔镁合金的降解行为及细胞相容性进行了评价。通过本课题的研究,以期为可降解多孔镁合金在骨组织工程中的应用提供必要的数据支撑和理论指导。本文的主要结果如下:(1)由负压渗流铸造法制备的多孔镁合金具有三维连通的仿生结构,大孔平均孔径为450μm,在孔隙率高达73%的基础上同时具有优异的力学性能。Zn元素的加入使得镁合金的组织得到显著细化,随着Zn含量的进一步增加,由α-Mg与Ca2Mg6Zn3形成的共晶组织体积分数迅速上升,压缩与弯曲性能随之升高。经固溶处理后,Mg-6Zn-0.3Ca多孔镁合金晶粒尺寸增大,第二相大部分溶于基体中,但仍有少量第二相沿晶界及晶内分布,同时力学性能略有提高。(2)三种铸态多孔镁合金中,Zn元素的加入使得Mg-Zn-Ca三元相大量形成,其与基体由于标准电极电位差异产生严重的电偶腐蚀,Mg-0.3Ca、Mg-3Zn-0.3Ca、Mg-6Zn-0.3Ca三种铸态多孔镁合金的耐蚀性依次下降,而固溶态Mg-6Zn-0.3Ca的耐蚀性则有一定程度的提升。四种多孔镁合金降解36 h后的腐蚀速率分别为0.90 mm/year、1.72 mm/year、3.35 mm/year与1.54 mm/year。三种铸态多孔镁合金经表面处理后,其耐蚀性得到显著提升,在降解前期主要以层状均匀腐蚀为主,随着浸泡时间的增加逐渐出现氯离子点蚀作用下的局部腐蚀。另外,氟化多孔镁合金在15天的降解过程中始终具有良好的力学完整性。(3)细胞相容性结果表明MC3T3-E1型成骨细胞活性主要受环境pH和Mg2+浓度影响,其中pH占主导地位。在长时间范围内,表面处理前后的多孔镁合金均显示出较低程度的细胞毒性,而Mg-6Zn-0.3Ca多孔镁合金的浸提液中Mg2+浓度较高,细胞活性也相对高于Mg-0.3Ca和氟化多孔镁所在的实验组。此外,将多孔镁合金作为支架材料有利于成骨细胞在其内外表面的黏附,表现出良好的骨传导性。
其他文献
在回顾西方有关舒适物与城市经济发展关系文献的基础上,提出了分析社会不平等的新视角,即:从社会学角度来探讨城市内部舒适物的配置和摄取的公平与平等问题。澄清了舒适物的
我国《民法总则》第16条明确规定了胎儿的法律地位,突破了我国《继承法》第28条仅在遗产继承方面设定胎儿利益保护制度的局限,体现了我国对胎儿的人文关怀,是我国胎儿利益保
20世纪70年代以来,股票回购这一工具自美国诞生,历经了近50年的发展,现已成为全球资本市场上不可或缺的工具之一。近年来,我国资本市场上的回购数量与规模都在不断膨胀,2015
目的:编制《养老护理员培训认同感调查问卷》,用该问卷调查山西省养老护理员培训认同感现状并分析影响因素;同时向培训基地收集养老护理员培训考核成绩,了解山西省养老护理员培训考核成绩现状并分析影响因素,从而从主、客观两方面了解山西省养老护理员的培训现状并提出相应对策建议,为下一步培训工作的开展提供指导。方法:1、问卷编制:通过文献研究、半结构访谈和小组讨论初步拟定问卷的维度和条目池,再经过专家咨询形成问