医用钛植入体激光微纹理生物性能研究进展

医用钛合金具有强度高、弹性模量低、疲劳性能好、密度最接近人骨等优点,被广泛应用于临床医学牙科和骨移植等领域。目前较常用的医用钛合金表面加工方法包括机械加工、酸蚀、喷砂、等离子喷涂和激光加工等。通过对比分析,激光加工表现出明显优势,与化学或传统物理加工方法相比,采用激光加工医用钛植入体表面具有高效、清洁、准确、柔性等优势。应用各类脉冲激光器,可以在植入体表面加工特定的表面纹理和纹理组合,改善植入体的生物相容性。归纳了植入体表面纹理对植入环境的影响,表面纹理形状、粗糙度和润湿性等表面特性直接影响细胞组织的黏附、生长和增殖,对细胞生长具有接触导向作用。通过调控激光通量、脉冲频率、扫描速度和脉冲宽度等激光参量可对表面纹理的规则性、准确性、尺寸、氧化程度等特征产生不同影响,进而影响医用钛植入体的表面微观形貌、粗糙度、硬度和润湿性,使其在生物环境中获得更好的服役性能。通过激光加工获得的理想医用钛植入体表面可有效避免植入体表面细菌的滋生,降低发病率,提高植入成功率。经激光加工后,医用钛植入体表面会出现不同程度的裂纹,导致在服役过程中植入体表面产生的摩擦碎屑对植入体环境造成不良影响。通过综述以上各方面的研究进展可知,随着超短脉冲激光技术的发展和新型医用植入体材料β钛合金制备技术与工艺的完善,经激光加工后植入体将获得更理想的表面特性和服役性能。

钛植入体表面生物化学改性的研究进展

综述近年来钛植入体表面生物化学设计和改性的研究进展,重点介绍植入体表面自组装改性新技术及其在生物医用材料中的应用。

钛植入体过盈装配对下颌骨骨重建影响的数值研究

目的研究下颌骨修复手术钛钉植入后由于过盈装配而产生的下颌骨内应力以及骨密度分布变化,探讨不同过盈量对下颌骨骨重建的影响。方法采用有限元方法,建立8种不同过盈量的钛钉过盈装配模型,利用骨重建理论中的应变能密度算法计算5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%过盈量模型在36个月内下颌骨应力和骨密度的变化。结果导向孔直径大于钛钉内径时,随着过盈量的增大,骨-钉界面的固定效果逐渐增强;而过盈量超过30%之后,反而会因为过高的过盈量引起大量骨的失效,造成钛钉固定作用的减弱。结论在下颌骨修复时,建议选择直径大小等于或略小于钛钉内径大小的导向孔。

个性化钛植入体修复大面积颅骨缺损

目的探求一种新的大面积颅骨缺损的修复方法。方法应用计算机辅助设计与制造和快速成形技术,进行个性化钛修复体的制备。应用个性化钛修复体对13例大面积颅骨缺损进行修复。结果所有病例术后手术效果好,外观满意,无血肿感染、修复体外露;病人术前颅骨缺损综合征得到部分改善。结论应用个性化钛修复体对大面积颅骨缺损进行修复,手术效果好,并发症少,是一种值得推广的手术方法。

抗菌仿生多孔钛植入体的成骨性能（英文）

采用冷冻铸造和热氧化法制备一种新型兼具抗菌功能和良好骨整合性能的表面改性仿生多孔钛植入体。通过细胞增殖实验、碱性磷酸酶(AKP)活性水平测定实验、X线检测及骨硬组织切片等体内外成骨实验方法评价多孔钛植入体的骨整合性能。结果显示,随着植入体与体外细胞共培养时间的延长,表面纳米改性后多孔钛实验组的体外细胞增殖、分化活性水平较未表面纳米改性的多孔钛和致密钛对照组明显升高(P<0.05);随着在动物体内植入时间的延长,处理和未处理多孔钛实验组孔隙中有骨长入和成骨现象,而且成骨细胞在处理组孔隙中分化程度更加成熟。抗菌仿生多孔钛植入体能与骨组织形成牢固的生物性骨嵌合,具有良好的骨整合性能。

上颌骨功能性重建中用钛植入体重建颧上颌支柱的生物力学研究

目的:对腓骨+不同钛植入体的上颌骨重建的三维有限元模型进行生物力学分析,研究上颌骨功能性重建中用钛植入体重建颧上颌支柱的可行性。方法:分别对腓骨+重建钛板、腓骨+钛网和腓骨+颧种植体3种上颌骨重建的三维有限元模型,于双侧后牙区垂直加载,研究钛植入体的应力和位移分布。结果:腓骨+重建钛板和腓骨+钛网这2种类型在钛板和钛网的转折处应力和位移最大;腓骨+颧种植体在颧种植体植入颧骨处的应力最大,在颧种植体的中点位移最大。结论:在上颌骨功能性重建中,用颧种植体重建颧上颌支柱是可行的,而用钛板或钛网重建颧上颌支柱则不可行。

加工医用纯钛植入体所用切削液的研究

目的:提高医用纯钛植入体的加工质量,研究采用了一种专用切削液作医用纯钛加工。方法:参考美国专利自行配制了一种切削液,通过表面形貌和残余应力分析比较干切组(A)、蒸馏水组(B)、与切削液组(C)的切削效果。结果:该切削液不含有害物质,能较好地减小残余应力,提高切削质量。结论:该切削液是一种有效的切削保护液,对提高加工质量,延长钛工件的疲劳寿命有很大帮助。

表面改性多孔钛植入体孔径和孔隙率对骨长入的影响（英文）

研究表面改性多孔钛种植体孔隙率和孔径对骨整合的影响。用粉末注射成形技术制备3种多孔钛植入体(A30,A40和A50,造孔剂NaCl的体积分数分别为30%,40%和50%)。将改性后的多孔植入体分别植入狗的背部肌肉和股骨内28、56和84 d后,检测多孔钛植入体与宿主骨之间界面成骨活性和骨组织长入孔隙内的情况。结果表明,喂料中造孔剂NaCl的添加量从30%增至50%(体积分数),多孔钛的总孔隙率从42.4%增至62.0%,大孔径(>50μm)多孔钛的质量分数从8.3%增至69.3%。组织学和荧光标记结果显示,A50植入体在28 d时骨界面的成骨活性明显高于其他组,在84d时A30植入体骨长入的量低于其他组。因此,A50植入体的孔结构适合新骨组织长入多孔植入体。

钛植入体修复颌骨缺损的研究动态

由于各种原因导致颌骨切除,给患者的面部外形以及口腔生理功能造成了很大的不良影响,进行颌骨重建十分必要。本文主要综述了钛植入体在颌骨重建中的应用,叙述了它的优点及存在的一些问题,同时本文介绍了CAD/CAM在颌骨缺损修复应用中的最新进展,并显示了其良好的发展前景。

锌离子改善骨质疏松状态下钛植入体的稳定性

背景:有研究表明,锌可通过调节成骨细胞活性起到改善骨质疏松状态下骨对钛植入体反应的作用。目的:观察锌离子对改善骨质疏松状态下钛植入体稳定性的作用。方法:摘除28只雌性SD大鼠卵巢,饲养12周获得骨质疏松效果,后随机分为2组,实验组于双侧股骨干骺端植入含锌羟基磷灰石涂层的钛植入体,对照组于双侧股骨干骺端植入羟基磷灰石涂层钛植入体。两组分别随机选择3只大鼠进行双重荧光标记,于术后6周末计算矿物沉积率;术后12周末,两组分别随机选择4只大鼠进行植入体及其周围组织组织形态学分析;术后12周,对两组剩余大鼠行推出实验,计算最大推出力与最大剪切力。结果与结论:荧光标记检测发现在术后3-5周,两组中植入体周围均有活跃的骨生成,实验组矿物质沉降率显著高于对照组(P<0.05)。两组中均可见新骨形成,但实验组新骨形成量、骨面积比率、骨-植入体接触率、最大推出力及最大剪切力均优于对照组(P<0.05或P<0.01)。表明锌离子在去势大鼠骨植入体中具有促进骨生成和改善植入体稳定性的作用。

生物医用钛植入体表面微纳结构与生物活性离子对生物相容性影响研究综述

生物医用钛植入体的表面微观形貌及化学组成作为影响植入体生物相容性的重要因素,决定了植入的稳定性和使用寿命,得到广泛研究,对钛植入体的表面改性研究现状进行系统梳理变得极为重要。针对钛植入体表面微纳米复合结构的构建及添加典型生物活性离子的研究现状进行综述,以及二者的结合对促进细胞黏附、增殖、分化和促进动物体内成骨的协同效应,简述微纳米复合结构对细胞行为的内在调控机制。结果表明,钛植入体表面的微纳米复合结构及生物活性离子对细胞的行为均表现出积极作用,兼具二者的植入体能够更好地促进细胞的黏附、增殖及分化,植入动物体内后更有利于植入体与周围组织的骨性整合。最后,根据当前生物医用钛植入体表面改性研究中存在的抗菌性能较差、对细胞的影响机制不明确等问题,提出植入体在表面改性领域的研究趋势。提出了钛植入体表面改性领域微纳结构构建和生物活性离子添加的研究现状和未来的发展方向,填补了钛植入体表面改性领域目前缺少综述文章来引领的空白,可为未来钛植入体的表面改性的发展提供借鉴。

激光刻蚀和阳极氧化对纯钛植入体表面性能的影响

钛本身为生物惰性材料,为了提高钛植入体的生物活性,制备出兼具微米级结构和纳米级结构的表面,发挥微纳米双级结构的协同效应。采用纳秒激光刻蚀出微沟槽结构并在其表面进行阳极氧化,在钛表面制备了一种有序的微沟槽-Ti O2纳米管复合结构。对各组不同表面结构的试件的表面形貌、粗糙度、亲水性、物相组成等进行表征。应用生物矿化试验对不同组试件的生物活性进行评价。与抛光表面相比,微纳米复合结构的表面粗糙度从0.281μm增加到7.297μm,表面接触角从73.1°减小到32.1°,亲水性显著提高。XRD图谱显示,阳极氧化后经热处理的表面出现了锐钛矿(2θ=26°)的特征峰,表明Ti O2由无定型转变为锐钛矿型。此外,与抛光表面和单一微/纳米结构表面相比,微纳组表面在模拟体液中浸泡14 d后沉积的羟基磷灰石层更致密。采用激光刻蚀与阳极氧化制备的微纳复合结构可以显著提高钛表面的粗糙度和亲水性,且具有更加优异的生物活性。此研究为在钛植入体表面构建规则的微纳米结构以改善生物活性提供了一种有效的方法。

微弧氧化技术在骨科钛植入体生物功能改性中的应用进展

微弧氧化是用于增强钛植入体的生物相容性和抗菌性的有效表面处理技术。在钛植入体表面制备生物活性元素组成的多孔涂层,是微弧氧化技术最具吸引力的特征。本研究主要介绍了微弧氧化的基本原理,阐述了该方法的技术优势,并总结了几种微弧氧化涂层的国内外研究进展;对含钙磷、银、铜、锌、硅的微弧氧化涂层,重点关注了对该类型涂层的骨整合性、抗菌性以及毒性的研究报道,旨在为研究者提供较为全面的视角,评估微弧氧化在骨科钛植入体上的应用进展,为后续临床研究提供参考。

基于纳米羟基磷灰石、雷尼酸锶和聚己内酯的钛植入体成骨纳米复合涂层（英文）

钛及其合金常被用作牙科和骨植入材料。钛表面的仿生涂层可以改善其成骨性能。本文作者开发一种新型的、具有成骨作用的钛合金表面纳米复合涂层,为骨髓间充质干细胞(MSCs)的粘附、增殖和成骨分化提供自然环境。用静电纺丝法制备基于聚己内脂(PCL)、纳米羟基磷灰石(nH Ap)和雷尼酸锶(SrRan)的纳米复合涂层。因此,涂覆在钛合金表面的涂层有4种,分别为PCL、PCL/n HAp、PCL/SrRan和PCL/nHAp/SrRan。采用EDS、FTIR、XRD、XRF、SEM、AFM、体外细胞毒性和血液相容性测试等技术评估涂层的化学性能、形貌和生物学性能。结果表明,纳米复合涂层具有细胞相容性和血液相容性,PCL/HAp/SrRan纳米复合纤维涂层具有最高的细胞活性。MSCs在纳米涂层上的成骨培养显示干细胞向成骨分化,碱性磷酸酶活性和矿化测试结果证实了这一点。研究结果表明,所制备的复合纳米涂层具有促进新骨形成和增强骨-植入体整合的潜力。

应用三维打印成型技术制备个体化多孔纯钛植入体的研究

三维打印(3DP)成型技术适合成型形状复杂、结构精细的个体化多孔医用生物植入材料,能满足不同患者的不同需求。本文应用3DP成型技术制备直径为25mm×20mm的多孔纯钛植入体生柸,于500℃真空脱粘后,在氩气保护下烧结至1 300℃,利用扫描电镜(SEM)观察其孔径大小介于50～150μm,其孔隙率、体积密度、维氏硬度、抗压强度及弹性模量测试结果分别为(44.26±2.43)%、(2.59±0.81)g/cm3、134.2～151.6、(61.2±3.2)MPa、(3.25±1.08)GPa。结果表明,3DP成型技术在制备个体化多孔纯钛植入体方面有着广阔的应用前景。

3D打印钛合金植入体下颌骨修复重建远期效果观察1例

目的:对3D打印个体化钛合金植入体进行下颌骨修复重建的远期效果进行观察和分析。方法:2013年12月对1例31岁女性左侧下颌骨成釉细胞瘤患者,在实施半侧下颌骨切除术的同时,利用预成3D打印个体化钛合金植入体进行即刻修复重建,并对修复重建效果进行随访观察。结果:患者术后病情稳定,无复发现象,患者对下颌骨修复重建后的功能和形态均满意。结论:7年的随访观察显示,采用3D打印个体化钛合金植入体进行下颌骨修复重建,能够取得稳定的远期临床效果。该方法手术步骤简单、治疗周期较短,特别是避免了自体骨移植的痛苦和损伤,其效果与正确的适应证选择、合理的植入体设计密切相关。

个性化钛植入体修复大面积颅骨缺损的临床疗效分析

目的探索个性化钛植入体修复大面积颅骨缺损的临床疗效。方法利用三维重建和快速自动成型技术,将医用钛合金预制成个性化钛板植入体,对4例大面积颅骨缺损进行修复。结果4例颅骨缺损修复,最大的钛植入体为15cm×13cm,最小的为10cm×8cm,修复后切口愈合良好,术后随访半年至2年,钛合金固定牢靠无排异反应发生,无自觉异物感,符合颅骨缺损部位的生理曲度,对称性好,头部畸形明显改善。结论颅骨缺损的个性化修复标志着颅骨植入体塑形技术已从手工时代进入了数字化设计,具有操作简单、并发症少以及修复精确、良好的生物力学等优点,具有广泛的应用前景。

不同烧结温度下三维打印成型多孔钛植入体的实验研究

目的评价三维打印成型技术（3DP）用于多孔钛植入体制备的可行性，研究不同烧结温度对其组织结构和力学性能的影响。方法设计试件大小为25-20mm圆柱体，设定每层的黏结面积为80％。选择纯度98．5％、颗粒直径约75μm的钛粉为原料，聚乙烯醇粉作为黏结剂，聚乙烯吡咯烷酮粉作为辅助黏结剂。通过三维打印获得多孔钛植入体试件初胚，在氩气保护下，将试件分别烧结至1200、1300、1400℃；对烧结完成的试件进行性能检测，包括孔隙率、显微硬度、扫描电镜观察试件的显微结构、抗压强度及弹性模量。结果最终获得的多孔钛植入体试件，其收缩均匀、无明显变形、细节清晰、肉眼可见排列整齐的微孔结构、表面无裂纹，呈现金属光泽。在1200、1300、1400℃的烧结温度下，孔隙率分别为（65．01±1．03）％、（46．73±0．73）％、（41．06±0．31）％，显微硬度为115．2±0．6、148．6±1．1、182．8±2．1，弹性模量为（5．9±0．5）、（16．2±0．9）、（34．8±1．5）GPa，抗压强度为（81．3±4．3）、（135．4±8．5）、（218．6±7．1）MPa。扫描电镜观察其孔隙相互连通成三维网状结构。结论证实了应用三维打印成型技术制备多孔钛植入体的可行性，得到的多孔钛植入体具有与骨组织相匹配的良好的生物力学相容性。

局部应用基质胶提高去势大鼠钛植入体稳定性的研究

我们通过双侧卵巢摘除术建立去势大鼠模型,3个月后进行胫骨植入术,观察基质胶对植入体周围新骨生成、骨整合及机械稳定性的影响.

医用钛基合金植入体表面微纳结构的研究进展

针对医用钛基合金植入体表面微纳结构的国内外研究现状进行综述,介绍微纳结构的制备方法及其对生物相容性的影响,探讨医用钛基合金植入体表面微纳结构的研究存在的一些问题,指出植入体表面微纳结构的制备方法的研究趋势。分析表明:目前国内外学者对植入体表面微纳结构的制备方法可以分为表面增材法和表面减材法;植入体表面的微纳结构越规则,对人体细胞的粘附、增殖、分化等越具有积极的作用。