钛种植体表面改性生物化学方法

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1、钛种植体表面改性生物化学方法【摘要】自本文专注于介绍一些钛表面改性的生物化学方法，包括自组装单分子膜技术，光化学技术，蛋白阻抗及蛋白移植术等，通过相应的表面改性，使得钛及其合金的耐腐蚀性及其生物学性能能够得到改善和提高，这些方法通过不断的改进和进一步的研究，对临床上钛的应用及发展有一定的指导意义【关键词】钛；种植体；表面改性；生化方法【中图分类号】R783【文献标识码】A【文章编号】1004-7484(2013)06-0149-011概述钛及其合金材料在生物医学领域应用广泛，由于其优越的生物相容性，良好的耐腐蚀

2、性及优良的生物安全性，使得其在与其他传统的合金的相比中显示出了优势。钛种植体比重轻，弹性模量小，可以减少金属植入体和骨界面的应力集中［1］,也就减少了种植体植入后折断、脱落等并发症发生的机会。在钛及钛合金应用的早期，化学纯Ti和T1-6A1-4V得到了广泛的研究和应用，现如今，现代钛合金和正畸用的B钛合金也得到了一定的发展。基于它的优良性能，钛广泛的应用于人工骨骼，关节硬组织的替代品及牙科的种植体领域［2］。作为牙种植体，可根据其植入的位置分为，牙内种植体，粘膜下种植体，骨内种植体等。这些种植体从单个牙的缺失到

3、全口牙列的缺失都可以应用，牙种植体和自身骨组织之间形成“骨整合”，使得种植体在口内得以发挥良好的作用。一些种植体的表面改性技术，例如化学酸蚀术，喷砂术等，经常被用来提高牙种植体的骨整合性能2表面改性及其生化方法2.1钛的表面结构及改性原因现如今，关于钛和钛合金的结构、组成、性能方面已有大量的研究和报道。钛的很多性能源自于其表面的氧化层，众所周知，当钛暴露在空气中时，其表面会自发的形成一层氧化膜，正是这个几微米厚的薄膜，使得钛拥有了较强的化学惰性，耐腐蚀性及其生物相容性。种植体植入体内后，材料表面和生物环境之间会

4、相互影响，并发生一系列生物学反应，同时也会出现由机体导致的特殊应答反应。虽然钛有很多良好的生物学特征，但钛种植体还是和骨组织有很多不同的性质，钛本身是惰性材料，它与骨组织的结合是一种机械锁合，而不能像很多生物材料一样与骨组织发生化学结合，所以通过表面的生化改性植入生物活性物质，可以使一般的物理结合达到稳定化学结合，在促进术区愈合的同时缩短愈合时间［3］。同时为了提髙钛表面的生物学特征，也需要相应的表面改性来获得一些特殊的表面性质，例如，为了达到生物整合，良好的骨成形性是十分必要的，通过新的生物材料的植入，可以加

5、强骨组织的诱导性，使其与种植体牢固的结合，并增强种植体在体内的长期稳定性；还有在一些生物装置中，可以通过生化改性，来获得材料良好的耐磨耗性、耐腐蚀性和种植体表面的稳定性。2.2表面改性的生化方法目前很多种植体表面改性的方法为物理机械法，例如喷砂，酸蚀等，通过改善金属表面特征来达到提高材料生物相容性的目的，但是此种方法属于比较间接的改性方法。而生物化学技术是利用细胞粘附、分化、重组等生物学知识，将酶、蛋白质、多肽等有机分子引入种植体表面，使其具有更优良的生物活性，因而具有更直接、更有效的特点［3］。生化改性技术通

6、过表面移入新的分子生物材料，引发所需的特异生物反应，使其能按照研究者的要求，促进某些有利于组织愈合的反应的发生。2.2.1蛋白阻抗及蛋白移植术蛋白移植技术是通过生物化学方法将有生物活性的多肽或蛋白质引入材料表面，以改善材料的生物性能，将某些具有促进骨组织生长的蛋白质移入种植体表面，可以增强对成骨细胞的诱导能力，加快组织的愈合过程。很多种与骨生长相关的生长因子（如IGF-1,FGF-2等）都对骨组织在种植体表面的生长起到促进作用，如何提供一种途径，将这些生长因子引入种植体-骨界面是一直以来研究的课题，一种最简单的

7、方法是将种植体浸入带有这种蛋白质的溶液中，然后进行种植手术[10],通过这种方法将转化生长因子B引入种植体表面，可以促进成骨细胞在种植体表面的生长，用同样的方法将碱性磷酸酶植入，也可得到类似的结果。2.2.2自组装单分子膜技术(Self-assembledmono-layers,SAMs)自组装单分子膜(SAMs),现如今已成为一种重要的材料表面生化改性的新技术，其原理是将需改性的表面物质置于带有活性的有机溶液中，活性剂分子与表面物质发生自动连续的化学反应，并形成紧密有序的自组装单分子膜，由于其堆积紧密和结构稳

8、定，因而具有防止腐蚀，减小摩擦及降低磨损的作用，同时SAMs具有空间有序性，是生物医学领域良好的研究模型，包括细胞表面相互作用的研究，以及通过接触模拟体液而造成的自发矿化的表面化学的研究等。通过SAMs可以引入不同的末端基团，其中硅烷化的方法是一个简便且通用的提高材料表面性能的方法，使用硅烷化有助于将生物分子移植于种植体表面，以用来提高材料的生物相容性。同时，硅烷化这一过程根据在化学粘