牙种植体表面是影响种植体一骨结合的主要因素之一，多年来学者们一直在努力寻找最佳的骨种植体界面。上世纪六十年代，瑞典的Branemark教授推崇的机械处理表面(光滑表面)的纯钛种植体及骨结合理论奠定了现代口腔种植学的基础。机械处理的钛种植体与它表面的天然TiO2薄膜被认为是生物惰性的，无促进成骨作用。其主要缺点是在植入早期很难与组织形成化学结合，而且骨结合形成慢，愈合期长。因此，目前的研究热点是采用不同处理工艺改变种植体表面的化学性质和表面形貌，促进种植体在早期形成骨结合，同时改进膜层与钛基体的结合强度以保证种植体长期行使功能。本课题拟对喷砂酸蚀处理的纯钛表面形态进行分析；研究微弧氧化(micro-arcoxidation，MAO)不同处理电压获得的膜层形貌特征；采用不同水热条件使MAO膜层表面生成羟基磷灰石(HA)结晶并对其形成的条件进行探讨；分析MAO膜层在模拟体液中的矿化变化；通过表面理化性能分析和细胞生物相容性及动物体内骨结合特性的研究，开发出具有自主知识产权的喷砂酸蚀复合MAO表面种植体。 第一部分喷砂酸蚀纯钛表面的MAO生物改性通过分析喷砂酸蚀表面，研究不同MAO处理电压下纯钛表面形貌的改变，比较喷砂后MAO与喷砂酸蚀后MAO处理表面形貌的差异，探讨如何在保留喷砂酸蚀获得的一级孔洞的基础上，进一步利用MAO膜层的“骨小梁”样结构及富含钙磷的化学成分。 分别采用106μm、250μm直径的Al2O3颗粒对钛样品进行喷砂，部分用HF双重酸蚀制备喷砂后酸蚀的样品，再对两种样品分组，使用300V、400V、450V、550V处理电压进行MAO处理，制作出106μm或250μm直径Al2O3颗粒喷砂后MAO处理和喷砂酸蚀后MAO处理的样品。通过扫描电镜观察表面形貌，能谱分析仪测量表面元素含量。结果表明，250μm直径Al2O3颗粒喷砂后双重酸蚀表面更为粗糙，最大凹陷的直径可达50μm；随着处理电压从300V增至550V，MAO膜层的多孔疏松表面的孔径、裂纹、膜层厚度、膜层内疏松程度均进一步增加，膜层结合强度及自身强度减弱，其中300V和400V为适宜处理电压，400VMAO处理样品获得比300V更高的Ca/P。喷砂后残留于钛基体表面的Al2O3颗粒破坏了MAO膜层的连续性，而喷砂后酸蚀的样品再行MAO处理可获得均匀连续的氧化膜层，并且MAO处理没有改变喷砂酸蚀形成的基本形态，其中250μm直径Al2O3颗粒喷砂后双重4％HF酸蚀MAO处理表面的一级孔洞大小与成骨细胞最为接近。 第二部分羟基磷灰石结晶涂层的制备及其仿生矿化性能的研究选择膜层理化性能较好的400VMAO处理组，180℃水热处理条件下分别保持4h、8h和12h，通过高温激活TiO2膜中的钙磷离子，使它们能够从膜层中渗出参加反应，在表面形成HA晶体，研究水热处理时间对形态学、组分、粗糙度、表面能、膜层强度的影响。结果表明：随着水热处理时间的延长，MAO膜层表面析出的晶体由长条片状混合细小白色晶体，向粗大的柱状混合网格样细晶体转变，Ca/P轻度降低。XRD证实水热处理8h和12h的MAO膜层表面形成HA结晶。MAO膜层表面形成结晶不会改变表面粗糙度，但随着热处理时间的延长，表面能的分散成分增加，总表面能增加，膜层的超显微动态硬度亦增加。将400V处理的MAO样品浸泡在模拟体液(simulatedbodyfluid，SBF)中，通过扫描电镜、X射线衍射检测，研究MAO膜层表面形成的晶体及其组成。结果表明，处理电压为400V的MAO表面，在SBF中能形成含有HA的生物矿化层，具有良好的生物相容性。 第三部分喷砂酸蚀纯钛MAO表面的理化性能分析根据前两部分的实验结果，选择最佳的喷砂后酸蚀MAO处理条件制作样品，按表面处理方法的不同分为4组：A组为250μm直径Al2O3颗粒喷砂HF酸蚀后MAO处理，B组为直接MAO处理，C组为MAO处理后水热处理8h，D组为未处理组。通过扫描电镜、能谱分析、表面粗糙度、表面能和膜层超显微动态硬度，比较各组表面的理化性能。结果表明，所研制的喷砂后酸蚀MAO处理样品具有独特的30×40μm圆形凹陷，表面粗糙度最高，表面极性成分增加。3种不同处理方法的MAO膜层中Ca/P值近似，水热处理8h的MAO膜层增加了分散和极性成分，表面能最高。 第四部分喷砂酸蚀纯钛MAo表面对成骨细胞生物学行为的影响采用胰蛋白酶消化离心法体外分离培养Balb/c乳鼠颅骨成骨细胞，通过对成骨细胞的纯化、传代，Hayhoe氏偶氮偶联法碱性磷酸酶组织化学染色和矿化诱导后矿化结节VonKossa法染色进行鉴定，绘制细胞生长曲线。结果表明，本实验培养的成骨细胞与体内成骨细胞的形态和生物学特性相似。经纯化，第2代的成骨细胞生长旺盛，组织形态稳定，可用于研究种植材料生物相容性的体外实验。 将第2代成骨细胞接种到第三部分的4组钛片表面，采用扫描电镜、MTT法、碱性磷酸酶(ALP)活性及骨钙素(OC)合成的检测来观察不同表面对成骨细胞粘附、增殖及分化的影响。结果表明，虽然水热处理MAO表面的细胞附着率和增殖率最高，但附着在喷砂后酸蚀MAO表面的成骨细胞多位于表面一级孔洞内，并较早地表现出分泌功能形态，成骨细胞分化和功能表达最好。 第五部分喷砂酸蚀MAO纯钛种植体的Beagle犬颌骨植入实验采用第三部分的4组纯钛种植体，植入预先已拔除后牙的Beagle犬的下颌骨中，在愈合3w和6w时取出标本，通过顶出试验、界面破坏模式分析、骨-种植体接触率计算、种植体周围骨量及骨质测量，评价喷砂酸蚀后MAO处理种植体骨结合强度的情况，并从组织形态计量学上研究喷砂酸蚀后MAO处理种植体的促成骨特性。结果表明，喷砂后酸蚀MAO处理表面种植体具有最强的界面抗剪切强度，骨结合强度优于MAO表面、水热处理的M_AO表面及光滑表面。喷砂后酸蚀MAO处理表面与骨组织之间的界面强度大于新生骨组织强度，顶出种植体后的断裂面位于新生骨组织内。植入后3周和6周，喷砂后酸蚀MAO处理表面种植体均具有最高的骨-种植体接触率、近端骨量和骨密度。