3D打印多孔钛种植体结合CS/HA涂层促骨结合作用的研究

摘要

牙种植体在临床应用广泛，多孔钛种植体的机械性能接近于骨组织，有望减轻应力遮挡效应，适宜尺寸孔隙结构为新骨长入提供空间，形成生物固定提高骨结合强度，且内部贯通的孔隙有利于血管化及代谢物质运输。利用3D打印技术可完成高精度试件的制作，满足多孔钛种植体的制作要求。壳聚糖/羟基磷灰石复合涂层生物相容性好，粗糙多孔的微观结构能够增加与骨组织的接触面积，有骨诱导性，与多孔钛结合能够提高骨结合速率与稳定性。
　　目的:
　　分析3D打印多孔钛的机械性能及生物相容性，探讨多孔钛种植体与壳聚糖/羟基磷灰石复合涂层结合后的体内外促骨结合的作用，为提高临床种植成功率及使用寿命提供新思路。
　　方法:
　　1.3D造型软件设计所需试件的三维模型，利用选择性激光烧结分别制作出长条形、圆盘形及螺纹种植体Ti6A14V试件;
　　2.利用三点弯曲法测试不同孔隙率（实心、30％、40％、50％、60％、70％）长条形钛合金试件的准弹性梯度，分析其机械性能;
　　3.将圆盘状钛合金试件分为实心组、实心涂层组、P=30％组、P=30％涂层组、P=50％组、P=50％涂层组，涂层组利用电化学沉积法进行CS/HA复合涂层的制备，分别进行MC3T3-E1细胞培养，通过活/死细胞染色法、MTT染色及碱性磷酸酶水平检测分析其体外生物学性能;
　　4.将螺纹种植体试件分为实心组和多孔组用于新西兰白兔股骨髁部植入实验，种植体进行CS/HA涂层处理，分别在4周、12周时取样进行X射线检查及硬组织切片观察分析其体内生物学性能。
　　结果:
　　1.选择性激光烧结制作出多孔钛合金试件无明显制作缺陷，表面平整，表面具有微粗糙度，孔隙尺寸均匀，贯通良好。扫描电子显微镜观察表面形貌可见试件表面未熔融钛粉颗粒，CS/HA涂层分布均匀，为致密的层片状，裂纹较少，表面分布微孔。
　　2.三点弯曲法检测结果表明多孔钛试件准弹性梯度随孔隙率增大而减小，并且当孔隙率为30％和70％时，其准弹性梯度分别接近人体皮质骨和松质骨。
　　3.活/死细胞活力检测结果表明试件表面细胞具有高活性，活细胞比率均高于85％，细胞增殖活跃，7天时细胞密度达到90％以上，并且细胞于粗糙的内壁附着良好。MTT染色实验结果中多孔试件表面细胞MTT值均高于实心钛盘表面细胞(P＜0.05)，细胞培养2天时不同孔隙率间无显著差异(P＞0.05)，5天时P=50％CS/HA组高于P=30％CS/HA组(P＜0.05)，CS/HA涂层处理组普遍高于无表面处理组(P＜0.05)。多孔钛试件的ALP水平较实心组高（P＜0.05），CS/HA涂层处理后钛盘表面细胞ALP水平较无表面处理对照组高（P＜0.05）。
　　4.X射线检查示种植体植入角度较正，骨质愈合良好，未见骨折、骨裂。硬组织切片镜下观察示骨结合界面清晰，无炎细胞浸润。4周时实心种植体颈部与底部靠近基骨处成骨活跃，新生骨覆盖近两端螺纹，新生骨小梁较原有骨组织更细长且红染更亮更深;多孔组孔隙内部有新骨产生，与种植体内孔紧密相连，离散分布，周围大量核深染的成骨细胞。12周时新生骨沿实心种植体表面向中部延伸，与种植体紧密相连，骨小梁更为粗大，厚度约为450um;多孔组种植体外表面颈部与底部的新骨继续向中部延伸，孔内离散分布的新骨面积扩大，有相连的趋势，高倍镜示靠近外表面的大孔内新生骨组织较多，未见炎细胞浸润。
　　结论:
　　1.选择性激光烧结技术可以完成多孔钛合金试件的精细制作，利用电化学沉积法可制备出均匀、致密的钛基壳聚糖/羟基磷灰石涂层。
　　2.多孔钛试件的准弹性梯度随孔隙率增大而减小，当孔隙率为30％和70％时分别接近人体颌骨皮质骨及松质骨，有望减轻种植体植入后的应力遮挡现象。
　　3.选择性激光烧结制作的钛合金试件无细胞毒性，相比于平面结构多孔钛更利于细胞增殖与分化，与CS/HA涂层结合后具有骨诱导性。
　　4.选择性激光烧结制作的多孔钛种植体与CS/HA涂层结合后生物相容性好，在体内具有促进新骨形成及长入的作用。

目录

声明

摘要

符号说明

前言

第一部分：多孔钛试件的制作、表面处理及机械性能检测

实验材料

实验方法

实验结果

讨论

结论

第二部分 多孔钛与CS／HA涂层结合促骨结合作用的体内外研究

实验材料

实验方法

结果

讨论

结论

全文总结

附图

参考文献

致谢