多巴胺诱导AZ31医用镁合金仿生矿化HA涂层的体内研究

摘要

镁合金因其出色的生物相容性和独特的机械性被用作生物医学领域可降解骨科植入材料。植入镁合金植体使得存在于金属植入材料和骨组织之间的“应力遮挡”可以减少甚至完全消失。因镁合金在生物体内的腐蚀降解性，移除金属植体的二期手术可以避免。医用镁合金在生理体液环境下释放氢气以及降解速度的不可控性，使得临床广泛应用受到限制。随着合金冶炼技术和材料表面改性技术的发展，其有效地降低了Mg及其合金体内腐蚀速度。近年来不同的表面涂层应用于Mg及其合金以改善其抗腐蚀性及生物相容性，例如纯Mg涂层，钛涂层，氟化物涂层以及Ca、P涂层。因Ca、P元素是人体骨基质的重要成分，钙磷涂层具有很好的生物相容性，骨传导性和骨诱导性；此外，Mg及其合金的生物学特性有诱导成骨性。在诸多涂层方法中，仿生矿化法因其制备工艺简单、成本消耗低，被应用于材料表面改性镀膜涂层等方面。已有研究应用仿生矿化法在多种材料表面成功制备钙磷涂层。仿生矿化的原理在于仿生矿化溶液里的Ca2+可被材料表面带负电荷的活性官能团吸附，进而钙磷离子被诱导在材料表面。而聚多巴胺（PDA）含有的儿茶酚官能团可与有机无机材料粘附形成薄膜，同时也具有很好的生物相容性，最大的优点是为改性的材料表面提供活性官能团。因此，本课题组将PDA涂层修饰医用镁合金表面，然后采用仿生矿化的方法将PDA涂层的AZ31浸泡在仿生矿化液里形成HA涂层，初步研究Mg/Mg alloy的改性方法。本文主要是将多巴胺仿生矿化形成钙磷涂层的医用Mg/Mg alloy植入到SD大鼠股骨内，探究改性后Mg/Mg alloy体内的腐蚀速度、相容性和诱导成骨，并评价改性Mg/Mg alloy作为骨植入材料的可行性。
　　目的：通过将聚多巴胺诱导Mg alloy形成仿生HA涂层的植入体植入动物体内12周，探究改性后的AZ31镁合金的体内的腐蚀速度、相容性和诱导成骨。
　　方法：制备聚多巴胺诱导羟基磷灰石仿生矿化涂层改性的医用镁合金AZ31柱状体并植入到SD大鼠股骨内，以未改性的医用Mg和Ti合金作为对照。通过血清生化检测以及肝肾等器官的组织病理学检测研究改性后镁合金体内生物相容性。通过X线以及Micro-CT影像学检测探究改性镁合金体内耐腐蚀性以及骨的Van-Gieson染色显示生物可降解镁合金的体内骨诱导性。
　　结果：三组的血清镁离子浓度均在正常范围内，肝肾等重要器官组织病理检测结果表明植体对大鼠机体的循环、泌尿系统的代谢无不良影响；改性镁植体周围组织无炎症细胞出现。小动物X线片Micro-CT影像学检测显示植入体植入股骨初期，镁合金和改性组均有一定的低密度影像；同未涂层的医用镁合金相比，仿生矿化涂层的Mg alloy在股骨内的降解率更慢更规律：植入第4周，改性镁合金组植体周围有成骨细胞以及新骨形成；在植入第12周，改性Mg的降解残留率（RW）是76％而未涂层的镁合金降解残留率是70%。Micro-CT检测和骨组织的Van-Gieson染色说明改性Mg alloy体内成骨量多于未改性的医用镁合金，与钛合金成骨大致相同，仿生矿化HA涂层的Mg/Mg alloy具有更好的诱导成骨能力。
　　结论：植入股骨12周的聚多巴胺诱导羟基磷灰石仿生矿化涂层改性的医用镁合金AZ31的体内实验表明，PDA诱导的HA涂层能够降低医用镁合金在体内降解率速度，促进新骨形成，使得镁合金有望成为理想的生物可降解医用材料。

目录

声明

缩略词表

第一章 Mg、PDA、仿生矿化法、HA涂层以及Mg体内实验的研究现状

1. 镁的体内腐蚀和镁的腐蚀产物

2. 镁及镁合金植体的诱导成骨

3. 控制体内镁或镁合金腐蚀速率的方法

4．HA涂层

5.仿生矿化涂层技术及应用

6.聚多巴胺的研究及应用

7. 镁合金植入体的体内实验

参考文献

第二章 多巴胺诱导AZ31医用镁合金仿生矿化涂层的动物实验

2.1改性镁植入体的制备

2.2动物实验材料和方法

2.3研究内容

2.4实验结果

3讨论

4.结论：

参考文献

在学期间的研究成果

致谢

病例一：骨性Ⅱ类重度深覆的正畸治疗

病例二 一例重度牙周病的正畸治疗