铌含量对多孔钛铌合金力学性能及生物相容性的影响

作     者：任子豪 

作者单位：湖南师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李晓声

授予年度：2016年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100210[医学-外科学(含：普外、骨外、泌尿外、胸心外、神外、整形、烧伤、野战外)] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 10[医学] 

主      题：人工关节 钛铌合金 多孔 力学性能 生物相容性 

摘      要：目的探讨不同比例铌含量对多孔钛铌合金力学性能及生物相容性的影响,为进一步研制多孔钛铌合金人工关节及其他骨科植入材料提供基础实验依据。方法1.采用粉末冶金法制备孔隙率为70%的五组多孔金属试样分别为:纯钛(Ti);纯铌(Nb);钛-30铌(Ti30Nb);钛-50铌(Ti50Nb);钛-70铌(Ti70Nb)。2.力学性能检测实验:分别对各组试样孔径大小、孔隙率、抗压强度、弹性模量进行测定并比较。3.体外实验:将Saos-2细胞接种于各金属试样组中培养,于不同时间点收集细胞分别进行细胞粘附、细胞增殖、碱性磷酸酶活性检测、骨钙素定量检测实验。使用SPSS18.0软件包进行统计学分析,计量资料以均数±标准差表示,组间同一时间各指标比较采用单因素方差分析(one-way ANOVA)。结果1.五组多孔金属,孔径分布于100-500μm不等,孔径大小约80%分布在200-400μm范围内。五组多孔金属孔隙率均在70%左右,孔隙分布均匀并呈蜂窝状,孔隙间三维连通;2.多孔金属的弹性模量和抗压强度均随着铌掺入量的增加而递减;3.细胞粘附实验结果显示:第4小时五组试样细胞粘附数无显著统计学差异(F=3.075,P=0.0680.05);第24小时五组试样细胞粘附数存在显著性统计学差异(F=21.235,P=0.0000.05),并且纯Ti组24h细胞粘附量最少,Ti70Nb组最多,而三组钛铌合金组间无显著差异;4.细胞增殖实验结果显示:第1天和第10天6组试样细胞增殖无显著性差异;第3和第7天6组试样间均存在统计学差异,并且纯Nb组细胞增殖量最高,其后依次为空白对照组、Ti70Nb组,细胞增殖量最少为纯Ti组。(1d:F值=1.023 P=0.446;3d:F值=32.590 P=0.000;7d:F值=79.684 P=0.000;10d:F值=0.550 P=0.736)。***活性检测实验结果显示:在第7d、10d、14d、21d四个时间点均明确显示三组多孔钛铌合金组所测得ALP活性均显著高于纯Ti和纯Nb组,而且Ti70Nb组ALP活性值最高。6.骨钙素定量检测结果显示:在第7d、10d、14d、21d四个时间点均显示三组多孔钛铌合金组骨钙素分泌量也显著高于多孔纯Ti、纯Nb,并且同样是Ti70Nb组含量最高。(7d F值=48.080 P=0.000;10d:F值=141.091 P=0.000;14d:F值=138.207 P=0.000;21d:F值=149.579 P=0.000)结论1.随着铌含量的增加,多孔钛铌合金抗压强度及弹性模量递减。2.多孔钛铌合金诱导SaOS-2细胞粘附、增殖、分化作用优于多孔纯钛、多孔纯铌;且对于SaOS-2细胞粘附和分化,随着铌含量的增加,促进作用增强。