宽带激光熔覆钙磷涂层中的稀土可控析出及其对破骨细胞活性的抑制作用

基本信息
批准号:51362004
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:51.00
负责人:刘其斌
学科分类:
依托单位:贵州大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周芳,张诚,李立,张玲琰,陈和仲,邹文,肖明
关键词:
破骨细胞活性宽带激光熔覆抑制作用稀土可控析出钙磷涂层
结项摘要

The main reason for artificial joint failure is osteolysis (wear debris disease)resulted from wear debris in the movement process of artificial joint. It is an effective way to prevent and treat this disease by inhibiting the activity of osteoclast. Rare earth ion with appropriate concentration is of inhibiting the activity of osteoclast. Therefore, the rare earth ion is of good application prospect in the aspect of inhibition of osteolysis.In this proposed study, Ca-P coating contained with rare earth ions will be fabricated by wide band laser cladding.The effects of microstructures of the coating ( phase structure, crystallinity, pore rate) on the degradation of coating and rare earth ions releasing rate will be investigated to realize the controlled rare earth ions releasing.The interactive disciplinarian of the inhibition effetcs of released rare earth ions on the activity of osteoclast will be further studied to optimize the microstructure of coating and its fabricating method and to obtain rare earth doping Ca-P coating with inhibiting function on the activity of osteoclast; then the application of the optimized rare earth doping Ca-P coating into animal osteolysis model established by ourselves is to investigate the inhibition effetcs of controlled rare earth releasing coating on osteolysis. Based on research above-mentioned, the effective adjustion and control of activity of osteoclast is come true, and providing experiences for prevention and treatment of wear debris disease of artificial joint.

人工关节工作中相对运动面发生磨损产生的磨粒诱导的骨溶解(即磨屑病)是人工关节失效的主要原因,抑制破骨细胞的活性是防治该病的有效途径;而适当浓度的稀土离子具有抑制破骨细胞活性的作用,因此稀土离子在抑制磨屑病方面具有良好的应用前景。本项目提出采用宽带激光熔覆技术制备稀土可控析出钙磷涂层,通过研究涂层微观组织结构(相结构、结晶度、孔隙率等)对涂层降解和稀土析出速率的影响规律,实现稀土离子的可控析出;进一步研究可控析出的稀土离子对破骨细胞活性的抑制作用规律,优化涂层微观组织结构及其制备方法,获得具有抑制破骨细胞活性的稀土掺杂钙磷涂层;然后将所优化的稀土掺杂钙磷涂层应用于自主建立的动物骨溶解模型,考察稀土可控析出涂层对骨溶解的抑制作用。在上述研究基础上,实现对破骨细胞活性的有效调控,为防治人工关节磨屑病提供借鉴。

项目摘要

利用激光熔覆技术,在医用钛合金Ti-6Al-4V表面制备了稀土氧化物La2O3掺杂的梯度生物活性陶瓷涂层。通过调控涂层的结构及物相组成,实现了S.B.F中La3+的可控释放,并利用La3+对成熟破骨细胞的数量进行抑制,进而减弱破骨细胞的活性及骨吸收功能,达到预防及治愈磨屑病的目的。研究了稀土氧化物La2O3掺杂量与涂层结构及物相组成的相互作用规律,研究发现,在Ca/P = 1.4、La2O3掺杂量为0.4~0.6 wt.%条件下,涂层具备最优的组织结构,并且涂层中HA+TCP的数量最多。对涂层降解性能与La3+析出的相互关系进行研究,发现随着TCP的降解,La3+从涂层中不断析出,当La2O3掺杂量为0.6 wt.%时,涂层中La3+的析出浓度随时间呈现缓慢的波动下降趋势,La3+平均每天的析出浓度为9.3 ± 0.9 ~ 11.2 ± 0.7 PPB。对可控析出的La3+与破骨细胞生成数量的相互作用进行了研究,结果表明,当La3+浓度为21 PPB时,La3+对破骨细胞的生成数量有明显的促进作用,而高于此浓度或低于此浓度,La3+对破骨细胞的生成数量有抑制作用,这表明La3+对破骨细胞的生成数量的影响具有两面性。研究过程中发表SCI论文3篇,EI论文6篇,申请发明专利3项,其中2项发明专利已进入公示阶段。培养硕士生6人,其中4名已经取得硕士学位,2名在读。项目投入经费51万元,支出46.0229万元。各项支出基本与预算相符。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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