论文部分内容阅读
本文开发了新型可降解镁锶金属骨填充材料,锶元素是一种人体必需的微量元素,具有促进成骨细胞抑制破骨细胞的作用。冶炼成功后对材料成分、组织结构、力学性能生物学性能等进行了系统的分析,为调控材料降解速率,将材料进行挤压变形和制备微弧氧化Sr-CaP涂层。全面研究了Sr-CaP涂层的表面元素组成、物相组成、截面元素分布、耐蚀性等性能,通过浸泡实验、失重实验、电化学、细胞实验以及体内植入等实验方法综合对比了铸态Mg-1.5Sr、铸态基体+Sr-CaP涂层、挤压态合金的体内外性能。结果表明：Mg-1.5Sr合金的物相组成为Mg和Mg17Sr2, Sr在基体镁中基本不固溶,以第二相Mg17Sr2存在于材料中。铸态材料的第二相以网状存在于晶界处造成材料强度较低,挤压变形后的第二相破碎成颗粒状,力学性能明显升高。镁锶合金的弹性模量和人体骨骼的接近,可以降低生物材料的“应力遮挡”效应。MAO涂层呈现出典型的多孔状、表面有裂纹。XRD分析可知物相组成为MgO、 MgF2。XPS结果表明Ca、Sr和P三种元素分别以Ca2+、Sr2+和PO43-三种形式存在于微弧氧化涂层中。点滴实验表明Sr-CaP涂层的材料耐蚀性较好,而通过中长期的浸泡实验可知Sr-CaP涂层保护的材料腐蚀速率较小,说明Sr-CaP涂层性能较好。通过电化学极化曲线测试可知不同材料的初期耐蚀性顺序为铸态Mg-Sr>铸态+Sr-CaP涂层>挤压态Mg-Sr,而pH测试、失重、离子溶出等实验得出三种材料的耐蚀性行为不变,为体内植入提供依据。而浸泡14天后,铸态+Sr-CaP样品表面的腐蚀产物明显较多,经检测腐蚀产物为富含Ca、P的产物。细胞毒性实验表明铸态+Sr-CaP样品细胞毒性为1级,动物实验结果显示,铸态+Sr-CaP涂层材料在体内表现出与成骨相匹配的降解速率,促进成骨效果最佳。