钛基钽涂层人工种植体植入不同部位的骨结合对比研究

目的:对比新研制的钛基钽涂层人工种植体植入犬下颌骨和股骨不同部位的植体骨结合能力差异。方法:选5只成年健康比格犬,拔除双侧下颌第一磨牙,愈合3个月建立缺牙模型。按临床种植体植入手术操作步骤,分别于下颌骨和股骨中上段植入钛钽种植体,每只犬双侧颌骨及股骨分别植入各2颗。术后3个月取材,行X线片、Micro-CT扫描及骨密度(BMD)分析、带植体硬组织磨片组织学及Goldner三色法染色检查,Image J图像分析新骨形成面积。结果:钛钽人工种植体植入犬体内3个月,X线示两组植体均与骨结合紧密,植体骨界面无低密度阴影。Micro-CT扫描显示:颌骨组种植体与骨结合紧密,界面无低密度透射影,局部微结构、密度变化无显著差异;股骨组种植体-骨界面近髓腔段呈低密度线状透射影,Micro-CT骨形态计量分析结果显示:颌骨组BMD为1169±86.39mg/cc,股骨组BMD,754.2±129.4mg/cc,颌骨种植体周围BMD显著高于股骨种植体周围BMD(P<0.05);亚甲蓝-酸性品红染色显示:颌骨组种植体周有红色带状深染新骨形成,植体侧呈指状突入黑色植体螺纹之间,颌骨侧呈波浪与蓝染的颌骨组织移行,植体骨界面密合无间隙。股骨组也有红色深染新骨形成,但新骨带较颌骨组较窄,且植体-骨界面部分不密合,见条状纤维结缔组织样结构。ImageJ图像分析显示:颌骨组新骨形成面积294.4±10.18μm^2,股骨组新骨形成面积108.4±3.208μm^2,新骨形成面积颌骨组显著多于股骨组(P<0.05)。结论:钛基钽涂层人工种植体植入下颌骨较植入股骨更能促进种植体骨结合,本研究为种植体骨结合动物实验模型选择提供了依据。

喷涂工艺对Ta_(2)O_(5)原位复合钽基纳米晶涂层微观结构及摩擦磨损性能的影响

采用大气等离子喷涂制备了Ta_(2)O_(5)原位复合钽基纳米晶涂层,利用SEM、微束XRD、微动摩擦磨损实验机及非接触三维表面轮廓仪等技术手段并结合计算分析,考察了喷涂功率、主气(Ar)流量等对钽基涂层表面Ta_(2)O_(5)含量、晶粒尺寸、显微硬度和摩擦磨损性能等的影响规律及原因。在考察范围内,随喷涂功率增大,钽基涂层表面Ta_(2)O_(5)含量呈先减小后增大的变化,而涂层表面α-Ta的晶粒尺寸及点阵畸变则均呈先增大后减小的变化;随Ar气流量增大,涂层表面Ta_(2)O_(5)含量总体呈减小趋势,在流量为2.17×10^(-3)~2.33×10^(-3)m^(3)/s时达到最低,α-Ta的晶粒尺寸与点阵畸变的变化呈负相关性;采用间断喷涂方法时涂层表面Ta_(2)O_(5)含量降低,α-Ta晶粒尺寸及点阵畸变均略有减小。通过对喷涂相关微观过程特点的分析,对这些规律作了阐释。涂层的显微硬度与其表面Ta_(2)O_(5)含量相关,高硬度涂层的表面Ta_(2)O_(5)含量相对较低;干摩擦条件下晶粒较大、Ta_(2)O_(5)含量较少的涂层抵御硬质陶瓷低速刻划的能力较差;边界润滑状态下硬度较高的涂层表现出更优的抗磨减摩性能;采取间断喷涂可获得摩擦学性能最佳的涂层。钽基涂层的机械性能与其微观结构特征显著相关;除显微硬度外,涂层晶粒尺寸、点阵畸变及表面Ta_(2)O_(5)含量的相对值可用作质量控制的重要指标。