医用多孔金属钽材料的基础研究与应用

《医用多孔金属钽材料的基础研究与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、医用多孔金属钽材料的基础研究与应用　　目前，多孔金属钽优良的力学性能和组织相容性而应用于临床，下面是小编搜集整理的一篇探究医用多孔金属钽材料基础的论文范文，供大家阅读参考。　　[摘要]金属钽一般用于制作电容器的阳极。除此之外因其具有合适的机械强度、良好的弹性模量、耐腐蚀性、良好的生物相容性、高孔隙率、合适的孔径以及立体空间结构而作为骨移植材料受到医学界特别是骨科界的广泛关注。该文通过查阅目前国内外相关文献，就多孔钽金属材料在医学领域中的基础研究及应用进行综述。　　[关键词]金属钽;骨移植材料;生物相容性　　目前医用骨修复材料主要有天然衍生骨材料、医用陶

2、瓷类以及金属及其合金材料等。钽具有高摩擦系数，这将使其具有较好的机械稳定性并且当钽移植物植入动物体内后没有周围炎症反应而具有优良的生物相容性。因此在骨折内固定等外科手术中发挥了重要作用[1]。然而大量的临床研究表明，目前临床上所使用金属材料由于具有腐蚀性、弹性模量过高等原因导致的疲劳折断、金属过敏、假体松动等，不能完全满足人体生理环境、生物力学以及使用寿命的要求[2]。上世纪末美国Zimmer公司研制的新型医用多孔钽材料与传统的金属材料如钛、镁以及合金相比，具有更强的抗腐蚀性、更高的摩擦系数、更好的耐磨损性，同时多孔钽在弹性模量、机械强度、抗疲劳性、生

3、物相容性方面也有出色的表现;其高孔隙率对于细胞粘附增殖以及促进纤维和骨组织向内生长极为有利，同时细胞可以在相互连通的孔隙内自由地进行物质交换，从而使其具有很好的促组织内生性和骨传导性，可以达到生物固定的目的[3-5]。多孔钽优秀的特质使其很快被用于骨组织工程支架材料方面的研究并取得了令人鼓舞的效果。　　1多孔金属钽的物理特性　　钽(tantalum)是一种难熔金属，熔点近3000度，外观呈深灰色，表面光洁，多孔状结构。表面及断面可见分布均匀的蜂窝状孔隙，针尖大小。扫描电镜观察材料表面及断面可见20～50μm的微粒，微粒之间有分布均匀直径约400～

4、600μm的微孔结构[6]。孔隙内部相互连通。钽在生物体内极其稳定，在常温及各种环境中均不溶解，也不呈现化学反应。当它与一些元素如氧、碳以及氮等元素具有高亲和力，常温下在钽周围形成保护膜而具有抗腐蚀性特点。多孔钽由钽粉制备而成，钽粉经加热形成钽蒸汽而沉积于碳或其它元素形成的支架，去除支架后及可获得高孔隙率75%～85%，孔径约400～600μm，具有三维立体空间构型的多孔钽材料[7-8]。在医学上，钽是比较理想的骨科植入材料，有小梁金属之称。它与人体骨骼、肌肉组织直接接触时，具有事宜的机械强度，其弹性　　模量介于具有介于皮质骨和松质骨之间，

5、可以支撑人体骨骼。与体液接触时，能够与生物细胞相适应，具有极好的亲和性，几乎不对人体产生刺激。同时钽的三维立体结构的空隙具有一定的密度，同时也同时多孔钽的可塑性特点还可以使其在临床医学领域中制备成各种形状的骨科内固定器材，如用于治疗骨折的接骨板、螺钉、、钽板或钽片修骨;钽丝和钽箔可以缝合神经和肌腱，甚至是神经纤维，钽网可以用来修补肌肉组织等[9-11]。　　2多孔金属钽的细胞相容性　　正常情况下，人体可吸收与代谢以不溶性钽盐的形式存在于生物体内的微量钽元素。当钽进入体内后，机体清除钽的主要方式是巨噬细胞的吞噬反应。如肺泡巨噬细胞吞噬消化及降解。但是经实

6、验证明这些吞噬反应是轻微的，并不足以使得吞噬细胞发生变性、坏死及崩解，细胞保持良好状态。这与矽肺病时，含有游离二氧化矽粉尘进入人体时所发生的肺泡巨噬细胞最终导致变性坏死崩解的现象正好相反[12-14]。这说明钽元素无细胞毒性，具有良好的细胞相容性，对人体无害。目前，钽以其优异的理化特性及特有的3D结构被应用于骨组织工程支架材料。有研究证明[15-16]：体外将动物成骨细胞与钽复合培养后通过各种显微镜形态学分析与MTT的定量分析，清楚的揭示了多孔钽比多孔钛更优的生物相容性。与多孔钛相比，多孔钽表面有更多的细胞粘附和细胞的微伸展，并且对成骨细胞无接触抑制现

7、象存在。在多孔钽与成骨细胞联合培养时中，成骨细胞外基质分泌并且发生钙化也证明了成骨细胞与多孔钽细胞具有良好的细胞相容性。同时当二者共同培养时钽可以促进成骨细胞粘附、增殖并向其内部孔隙长入，提高成骨细胞的成骨能力，从而加强与骨组织的整合及固定能力。Findlay等[17]用人成骨细胞复合5mm厚多孔片钽并与钛、铬-钴合金对比检测细胞增殖与功能基因的表达，结果显示不同的金属材料测量参数中并无显著差异。通过细胞形态学观察和共聚焦显微镜鉴定人成骨细胞在不同基质材料上附着情况相似。无论是细胞数量还是细胞分裂数，钽金属材料与其它基质材料均无差异。通过对成骨细胞或成

8、骨活性的众多基因mRNA表达水平分析，钽金属与其它基质材料无显著差异有时甚至高于其它材料。人成