钛锆合金牙种植材料的三维微/纳层级多孔表面设计及生物活性研究

Titanium zirconium (TiZr) alloys has potentially shown to be candidates as orthodontic implants with narrow diameters for owing to their incredible mechanical properties. However, the excellent chemical stability of TiZr makes it difficult to fabricate a bioactive surface to satisfy the requirement of osseointegration. In order to enhance the bioactivity of TiZr, it is necessary to modify the surface in terms of facile technology. The present project is conducting an electrochemical anodization technology to fabricate a 3D micro/nano hierachical porous structure on Ti50Zr alloy. This porous structure contains not only a graded variation dimension from micro- to nano-scale pores but also encounters channels among pores. The focal contact of osteoblast cells to the implant surface would be beneficial from this versatile structure. Additionally, the channels favour the transportation of nutrients and the excretion of cellular microexudates. The main research contents include a systematic study on the fabrication, mechanical and electrochemical behaviour of the developed porous structure. Exploration of major factors that affect the porosity, crystal structure as well as the surface chemistry will be carried out. Meanwhile, the biocompatibility and bioactivity of the surface will be evaluated in orthodontic cultures.

钛锆合金以其优异的力学性能成为目前口腔种植领域治疗单齿缺失的窄直径种植体新材料。为了促进其在牙种植材料方面的应用，需要对其表面进行修饰以使其具有生物活性。然而，由于钛锆合金的化学稳定性高，对其表面进行修饰的难度较大。本项目拟以Ti50Zr合金种植体为主要研究对象，采用电化学阳极氧化技术，探索原位构建一种三维微/纳层级多孔结构表面。这种表面将拥有从微米到纳米级别层级多孔结构，使其同时具备在纳米尺度的细胞焦点吸附特性和在微米尺度的骨组织机械锁结能力。通过多孔表面的制备，探索这种表面形成机制、物相以及化学组成以及表面力学性能的变化机理、进而探索该结构对生物活性的影响机制。揭示这种多孔结构的细胞焦点吸附原理、营养物质传送、蛋白质吸附等交互作用规律与内在机制。本研究将对钛锆合金表面设计及其对生物活性的影响具有重要的理论意义和应用价值。

钛锆合金以其优异的力学性能成为目前口腔种植领域治疗单齿缺失的窄直径种植体新材料。为了促进其在牙种植材料方面的应用，需要对其表面进行修饰以使其具有生物活性。然而，由于钛锆合金的化学稳定性高，对其表面进行修饰的难度较大。本项目拟以Ti50Zr合金种植体为主要研究对象，采用电化学阳极氧化技术，探索原位构建一种三维微/纳层级多孔结构表面。这种表面将拥有从微米到纳米级别层级多孔结构，使其同时具备在纳米尺度的细胞焦点吸附特性和在微米尺度的骨组织机械锁结能力。通过多孔表面的制备，探索这种表面形成机制、物相以及化学组成以及表面力学性能的变化机理、进而探索该结构对生物活性的影响机制。揭示这种多孔结构的细胞焦点吸附原理、营养物质传送、蛋白质吸附等交互作用规律与内在机制。本研究将对钛锆合金表面设计及其对生物活性的影响具有重要的理论意义和应用价值。 在本项目资助下，共发表SCI 论文9篇，申请授权发明专利1项。培养博士毕业生1人，硕士毕业生4人。在读博士生1人，硕士生4人。培养1名博士后出站。项目组1名成员晋升副高级职称。