医用钛合金的生物相容性研究.pdf

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1、·综述与进展·JMedRes,Oct2008,Vol.37No.10医用钛合金的生物相容性研究尹东芳黄一飞在科学技术不断发展的今天,人们越来越重视生命科学沉积和大分子的选择吸附,使其自然诱导生成类骨磷灰石,的研究,生物医用材料作为生命科学和材料科学交叉前沿领提高其与组织结合的面积,同时可提供组织长入而锁结固定域,对人类的康复工程起着不可估量的作用。生物医用材料的机会;粗糙面还有利于一些生物大分子的黏附,有利于细胞是指用于医疗上能够种植生物体或与生物组织相结合的材的功能表达。在体内,众多蛋白质起着不同的作用:介导细胞[7～9]料,可用于诊断、治疗以及替换生物机体中的组织、器

2、官或增黏附、稳定矿化物质、介导炎症反应等。这成为钛表面的进其功能。包括生物医用金属材料、生物医用有机材料和无生物修饰基础,钛合金的改性如能特异性的吸附有利蛋白机非金属材料以及生物医用复合材料等,其中金属材料应用质,加速不利蛋白质的解离,则可启动所需要的生物反应进最早也最为广泛。金属材料主要用来修复骨骼、关节、牙齿以程。[1]及血管等,最初用于临床的金属材料是具有一定抗蚀性能三、医用钛合金的生物相容性测试的不锈钢,近年来,钛以其与骨相近似的弹性模量、良好的生生物相容性是指材料在宿主的特定环境和部位,与宿主物相容性及在生物环境下优良的抗腐蚀性在临床上得到广泛直接或间接接触时所

3、产生相互反应的能力。是材料在生物体[2]应用内处于静动态变化过程中,能耐受宿主各系统作用而保持相一、医用钛合金的发展状况对稳定,不被排斥和破坏的生物学性质,又称为生物适应性和钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,生物可接受性,是现阶段评价生物材料性质的最重要的指标。钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛生物相容性的检测方法包括体外试验和体内试验。通过体外用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要试验揭示材料与组织之间的反应性质,即在离体试验中,常利[3,4]性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。50年代用对基因、细胞、血液及蛋白

4、质等各种生理物质进行观察分初,首先在英国和美国,商业纯钛被用来制造接骨板、螺钉、髓析,了解材料与组织的反应关系;体内试验是为了进一步对材内钉和髋关节;80年代初期,Ni-Ti状记忆合金成功用于骨料处于动态时的生物学行为进行生物相容性检测。从上个世科临床,引起骨科专家和临床医生的关注,并称之为“神奇金纪后期开展生物材料生物学评价标准化以来,经过十几年的[5]属”。近年来采用等离子喷涂技术在钛合金表面喷涂羟基国际协同研究,目前已经形成了一套比较完整的评价框架,包磷灰石(HA)涂层,成为制造生物医用金属材料的新型方法。括细胞学、组织学、免疫学、遗传毒理学和整体实验动物及物二、医

5、用钛合金的改性理、化学等。对于长期种植体内的种植体材料,标准规定了非[10]自1965年第1例纯钛种植体内以来,40年的临床时间证常严格的测试项目。明纯钛具有良好的生物相容性。在惰性的金属材料中,钛是形态学观察是基于与生物材料一起培养的细胞所形成的相对活泼的一种,具有很强的吸收氧和水的能力。在空气中,形态学和生物化学特征而进行的一种方法,此法可用于体内钛被一层致密惰性的氧化膜覆盖而免于被腐蚀,主要就是这和体外的研究,应用各种染色法可观察到细胞与组织的各种[6]层氧化膜使钛具备了良好的生物相容性。钛种植体内后首形态学特征。这是一种所有方法中最基本最传统的方法,使先与水接触,

6、在很短的时间内,水就能在钛表面形成水化层。用也最为广泛。Fabio利用荧光显微镜观察用磷酸钙包被钛无机离子及大量的有机物都是以水溶液的形式存在,因而水牙作为种植物,种植在兔子的胫骨,荧光显微镜显示,骨头沿与钛表面的结合在其后一系列的生物行为中都起着非常重要种植物表面生长,说明材料的生物相容性好,而且能够激活骨的作用。不同的表面处理方式会影响到表面与水的相互作重建。用。组织学观察指的是在动物体内种植生物材料经过一段时钛合金表面化学成分改性是利用化学方法使钛表面富含间的培养,然后处死动物进行组织观察的方法。这是一种体某种带电离子基团,吸引钙、磷离子以利于磷酸钙盐的结晶、内实验

7、的方法,它也借助各种显微镜的使用。该法能够很真实地反应材料与生物体的反应情况,对于材料的临床应用是基金项目:全军“十一五”面上课题(06MA281),解放军总医院科必要的。FabioFranceschiniMitri等用钙、磷水泥包被钛后,种研基金(06MP32)植兔子的胫骨中,在8周的种植期里,使用光学显微镜与荧光作者单位:100853北京,解放军总医院眼科显微镜观察,来显示材料的生物相容性与骨重建的活动。E.通讯作者:尹东芳,电子信箱:yindf301@sohu.comM.Ooms等在研究磷酸钙水泥对软组织的影响时,应用光