钛种植体不同粗化处理表面的性能研究

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1、钛种植体不同粗化处理表面的性能研究生物医学工程专业研究生曹红丹指导老师吴大怡杨小东摘要表面粗化处理是一种简单经济的种植体表面改性方法，钛种植体表面粗化后可改善骨结合从而提高种植成功率，但不同粗化处理技术对种植体表面理化和生物学性能的差异有待考察。本文以抛光处理(PT)作为光滑面的对照，比较了喷氧化铝砂(sA)、喷氧化铝砂一酸蚀(S从)、喷钛砂一酸蚀(STA,)、电腐蚀(EE)四种不同表面粗化处理的钛种植体的理化性能和生物学性能异同。运用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、接触角测定、感应耦合质谱仪(ICP)等理化分析方法

2、，同时结合蛋白吸附、细胞培养以及动物植入生物学实验，考察了种植体表面形貌特征、表面异种元素污染情况、材料表面能、粗化后表面腐蚀性以及各种粗化种植体对蛋白吸附和随后的细胞粘附及它们对骨界面生物力学性能的影响。SEM观察结果显示，各种粗化处理后材料均呈现凹凸不平表面，但不同处理方法所形成的形貌仍有较大差异。PT表面相对光滑，有规则的划痕；sA样品表面为不规则的角棱状突起和坑凹；酸蚀后SM窝壁出现无数小的蚀坑：STA样品表面则为规则蜂窝状结构；而EE样品表面形成了大小不一孔洞，孔洞相互贯通，大的孔洞中有小的次级孔洞。EDS成分分析

3、证实，采用异质材料粗化处理的种植体表面存在元素污染问题，甚至再采用酸蚀处理后其表面仍有异质材料嵌入。接触角测定表明尽管30s接触角没有显著性差异，但最初lOs还是有区别的，电腐蚀表面浸润性较好。ICP检测结果进一步证实了喷砂过程中表面污染元素的存在，同时显示了钛种植体表面经过粗化后各种表面处理方式对钛基材腐蚀性能影响的差异。蛋白吸附表明各时间段各种植体表面吸附蛋白量无显著差异，但电腐蚀粗化种植体有较高的蛋白吸附量。细胞培养研究结果提示：在各时间段对细胞增殖率的影响差异无显著性，但其对ALP表达的影响，结果发现在第6dEE组明

4、显高于其它组。动物植入试验表明，随时间的延长各种表面处理组的种植体与骨组织结合强度逐渐增加，在各时间段粗化面与光滑面相比，前者有更大的剪切强度，其中电腐蚀面种植体显示了更高的剪切强度。以上结果表明，不同粗化处理技术对种植体表面形貌、表面化学成分、表面能、表丽腐蚀性能等理化性能的改变有所不同，这对我们深入了解随后的生物学反应有重要的意义。从表面蛋白吸附到细胞增殖粘附到体内骨组织的长入，这一过程与种植体表面理化性能紧密相关。各种表面粗化处理技术对生物学性能的影响有助予我们筛选临床上适合的种植体表面租化处理方式。比较而言，电腐蚀能

5、够提供有利于骨组织长入的种植体粗糙表面，可以作为钛种植体表面粗化处理方式在临床上试用。关键词：粗化处理粗糙表面表面形貌污染腐蚀性蛋白吸附细胞增殖剪切强度IJTheStudyonPropertiesofSurfacesofTitaniumImplantsTreatedbyDifferentRoughingMethodsSpecialty：BiomedicalEngineeringGraduatestudent：CaoHongdanSupervisors：WuDayi，YangXiaodongAbstractSurfacetre

6、atmentwasansimpleeffectivemethodofsurfacemodification．TheroughnesstreatmentoftitaniumimplantsurfaceCOB】dimprovethebonebondingandincreasethesuccessrateofimplant．Butthedifferenceofdiversetreatmentswasstillunknown．InthiSStudywecomparedseveralpysio—cbemicalpropertiessu

7、ch21Sthemicrostructure，surfacecontaminationandsurfaceenergy，watercontactangleandcorrosionresistanceonPolishedTreatment(PT)andSandblastingwithA1umina(SA)，SandblastingwithAluminiaandAcid—etched(SAA)，SandblastingwithTitaniumAcid—etched(STA)，Electro—erosionTreatment(EE

8、)fourdifferentroughnesstreatmentssurfacebyScanningElectronMicroscopy(SEM)，Energydispersespectrometer(EDS)，contactangletestinstructionandinductive