骨折是临床上常见的创伤性疾病之一,金属接骨板（例如不锈钢、钛金属及其合金）因其高强度优势一直是骨折治疗首选。然而,这些材料制备的接骨板弹性模量较高,与人体骨的生物力学不匹配,会对骨痂形成和骨折愈合产生不利影响;而且,人体内复杂微环境会诱发金属材料腐蚀及有毒离子释放,降低了接骨板的生物相容性,需再次手术取出。因此,急需开发具备适宜弹性模量和良好生物相容性的先进接骨板材料。骨小梁钽金属（Trabecular Metal,TM）具有与人骨相匹配的弹性模量和优良的生物相容性,在临床应用中显示出优良的骨整合性能和长期的化学稳定性,然而其作为接骨板材料用于骨折内固定系统的研究却一直处于空白。此外,国外生产的TM产品是以玻璃碳为支架,脆性较大,不易加工成型,且批量生产的关键技术一直被国外垄断,价格昂贵,限制了临床推广应用。近年来,多孔碳化硅（silicon carbide,Si C）因具有与人骨小梁相似的三维孔隙结构和优异的理化特性而倍受关注,具备成为新型支架材料的潜质。鉴于此,本研究以多孔Si C为支架,应用化学气相沉积（Chemical vapor deposition,CVD）技术,制备一种新型骨小梁多孔钽（porous tantalum,pTa）金属。在对其制备参数进行优化基础上,探究了CVD技术制备pTa的动力学过程及构效关系,筛选出兼顾良好力学和生物学性能的骨小梁pTa制品。在此基础上,进一步通过构建动物体内骨折模型,评价骨小梁pTa金属内固定系统的骨整合性能和生物安全性,并初步探讨了骨小梁pTa金属内固定系统的临床治疗效果。具体研究内容如下:1.开展pTa制品的CVD关键制备技术研究,探索气相沉积温度、气体流速等工艺参数对钽涂层厚度、表面纯净度、微观组织的影响规律,澄清CVD技术制备钽涂层的动力学过程和生成机制,优化了pTa制品的制备工艺。在此基础上制备出优良的骨小梁pTa制品,解决了pTa产品批次生产的质量稳定性控制技术难题。2.开展pTa制品的优化设计及构效关系研究,建立pTa结构与压缩强度、弯曲强度、弹性模量等力学性能之间的关系,使pTa制品与宿主骨之间具有良好的生物力学相容性。通过优化设计制备出与人体骨组织结构（孔径、孔隙率等）、生物力学等生物特性适配的pTa产品,孔隙率高达80.2%,屈服强度、抗压强度和弹性模量分别为45.8±2.9 MPa、61.4±3.2 MPa和4.8 GPa,与美国捷迈公司TM产品报道的力学性能一致。体外细胞实验证实了pTa金属比p Ti金属有着更显著的细胞增殖、粘附和促成骨分化能力。植入体内12周后,pTa产品周围被大量新生骨组织包裹,未出现植入后炎症反应现象;组织学染色显示pTa周围及多孔结构内有大量新骨生成,具有良好骨整合能力。通过这些研究,筛选出兼顾良好力学和生物学性能的骨小梁pTa制品结构,具备成为新型骨植入材料的潜质。3.构建动物体内骨折模型,评估pTa金属内固定系统对骨折愈合和骨痂形成的影响。通过构建山羊承重的股骨颈骨折模型,证明了pTa螺钉可牢固固定骨折而不发生移位和断裂,具备较强的力学性能,可协助接骨板牢固固定骨折。通过构建尺骨骨折内固定模型,证明了pTa金属接骨板内固定系统可牢固固定骨折而不发生断裂。与Ti金属内固定系统相比,pTa金属内固定系统具备低弹性模量和较高的骨传导性能,不会产生应力遮挡,可与宿主骨形成良好骨整合,且长期植入体内不会对其产生负面影响,证明了该内固定系统的可行性和先进性,可以用于骨折内部固定装置。4.临床评价骨小梁pTa金属内固定系统治疗胫骨骨折的疗效,研究结果显示经骨小梁pTa金属内固定系统治疗后,胫骨骨折平均愈合时间为13.1±0.71周,优于钛金属内固定系统治疗后的骨折愈合时间。初步证实了pTa金属接骨板内固定系统治疗胫骨骨折的良好效果,解决了传统内固定系统在骨折治疗过程中存在的问题,为骨折的临床治疗提供了一种新型内固定系统,具有良好的应用前景。